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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA
FACULTAD DE INGENIERIacuteA CIVIL
DETERMINACION DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA AL CORTE
UNITARIO ENTRE LA UNIOacuteN BULBO ANCLADO Y SUELO ARENOSO
PARA DISENtildeO DE ANCLAJE
INFORME DE SUFICIENCIA
Para optar el Tiacutetulo Profesional de
INGENIERO CIVIL
JOSE ANTONIO PAREDES OLIVOS
Lima - Peruacute
2015
En agradecimiento a mis Padres
Juana Olivos y Florencio Paredes
Con carintildeo especial
A mi esposa Rociacuteo
y a mis hijos Fabiana y Marcelo
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteAFacultad de Ingenieriacutea Civil INDICE
INDICE
RESUMEN 5
LISTA DE CUADROS 6
LISTA DE FIGURAS 7
INTRODUCCIOacuteN 8
CAPITULO I GENERALIDADES 9
11 ANTECEDENTES 9
12 OBJETIVOS 9
13 ALCANCES 10
CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR 11
21 UBICACIOacuteN Y CONDICIONES CLIMATICAS 11
211 Ubicacioacuten 11
212 Acceso al Aacuterea en Estudio 11
213 Condicioacuten Climaacutetica 12
22 GEOLOGIacuteA Y SISMICIDAD 12
221 Geologiacutea 12
2211 Caracteriacutesticas Geomorfoloacutegicas 14
2212 Geodinaacutemica Extema 15
2213 Sismicidad 15
2221 Paraacutemetros de Disentildeo Sismo Resistente 16
23 ETAPAS DEL ESTUDIO 17
231 Fasede Campo 17
232 Fase de Laboratorio 17
233 Fasede Gabinete 17
24 TRABAJOS EFECTUADOS 17
241 Trabajos de Campo 17
2411 Sondaje 18
2412Muestreo Disturbado 19
Determinadoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteAFacultad de Ingenieriacutea Civil INDICE
2413 Registro de Sondajes 19
242 Ensayos de laboratorio 20
243 Clasificacioacuten de Suelos 20
25 PERFIL ESTRATIGRAFICO 20
26 ANAacuteLISIS DE LOS RESULTADOS DE LABORATORIO 21
261 Anaacutelisis Quiacutemico 21
262 Densidad Maacutexima Miacutenima y Relativa 22
CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARA DISENtildeO DEANCLAJES 25
31 CONDICIONES GEOLOacuteGICAS GEOTEacuteCNICAS 25
32 ESTABILIDAD DE CAPACIDAD DE CARGA DE PANTALLASANCLADAS EN SUELOS 26
321 Introduccioacuten 26
322 Modos de falla de pantallas ancladas en suelos 28
323 Estimacioacuten de la capacidad de carga 29
3231 Norma Brasileira NBR-5629 30
3232 Meacutetodo de Ostermayer (1974) 31
3233 Meacutetodo de Bustamante amp Doix (1985) 34
3234 Meacutetodo de Costa Nunes (1987) 36
CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA AL CORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR 38
41 PROCEDIMIENTO DE TRABAJO 38
411 Secuencia de los trabajos 38
4111 Anclajes de cable 38
4121 Equipos y Materiales 42
42 ESTIMACIOacuteN DE LA CAPACIDAD DE CARGA SEGUacuteN LOS DATOS OBTENIDOS EN EL ESTUDIO DE MECAacuteNICA DE SUELOS 43
421 Norma Brasilera NBR 5629 44
422 Meacutetodo Bustamante y Doix 1985 45
423 Meacutetodo Costa Nunes 1985 46
43 RESISTENCIA ENTRE EL BULBO Y EL SUELO 48
rsquo Determinadoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller J w eacute Antonio Paredes Oliras 2
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteAFacultad de Ingenieriacutea Civil INDICE
431 Calculo de la adherencia 51
44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE BULBO Y EL SUELO EN VILLA EL SALVADOR 52
441 Tesado de anclajes 52
CAPITULO V ANAacuteLISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS 54
12 Capacidad de Carga Ultima Obtenido 54
13 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido 54
CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 56
61 CONCLUSIONES 56
62 RECOMENDACIONES 57
BIBLIOGRAFIacuteA
ANEXOS
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para diserto deato laje Bachiller J toeacute Antonio Paredes O liw s 3
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil RESUMEN
RESUMEN
Partiendo del estudio geoteacutecnico de un suelo areno limoso (Distrito de Villa El
Salvador) se obtienen los paraacutemetros geoteacutecnicos que serviraacuten para estimar la
capacidad de carga de los anclajes mediante diferentes meacutetodos preliminares
Se realizan pruebas in situ con diferentes longitudes de bulbos que seraacuten
ensayados (tesados) hasta llevarlos a la falla entre el bulbo de cemento y el
suelo
Se determina el coeficiente de corte unitario que existe entre un suelo arenoso y
el bulbo de cemento formado por el anclaje de cable tipo toroacuten en base a las
pruebas realizadas
Se compara los datos obtenidos de la pruebas con tablas existentes realizados
en suelos similares
Determinaboacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla jersquotech ille r Jraeacute Antonio Paredes O liw s 4
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteAFacultad de Ingenieriacutea Civil LISTA DE CUADROS
LISTA DE CUADROS
Cuadro No01 Profundidad del sondaje 20
Cuadro N0 02 Resultados del ensayo de penetracioacuten estaacutendar SPT-01 20
Cuadro Ndeg 03 Clasificacioacuten de suelos 22
Cuadro Ndeg 04 Anaacutelisis Quiacutemico 24
Cuadro Ndeg 05 Calculo de la densidad natural 24
Cuadro Ndeg 06 Descripcioacuten del suelo seguacuten la densidad 25
Cuadro Ndeg 07 Correlacioacuten entre la forma granulomeacutetrica y el aacutengulo
de friccioacuten interna 25
Cuadro Ndeg 08 Correlacioacuten entre la penetracioacuten estaacutendar y el aacutengulo
de friccioacuten interna 26
Cuadro Ndeg 09 Estratigrafiacutea del suelo en zona de estudio de Villa
El Salvador 27
Cuadro Ndeg 10 Coeficiente Kf de suelos granulares 33
Cuadro Ndeg 11 Coeficiente p para suelos 36
Cuadro Ndeg 12 Equipos utilizados 45
Cuadro Ndeg 13 Datos reales del Estudio 45
Cuadro Ndeg 14 Fueras Tensoras maacuteximas por Meacutetodo BR-5629 46
Cuadro Ndeg 15 Fueras Tensoras maacuteximas por Meacutetodo
Bustamante doix 1985 48
Cuadro Ndeg 16 Resistencia Cortante seguacuten Datos 48
Cuadro Ndeg 17 Fueras Tensoras maacuteximas por meacutetodo
Costa Nunes 1985 49
Cuadro Ndeg 18 Cuadro Resumen para las diferentes longitudes de bulbos 49
Cuadro Ndeg 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuereos
en bulbos de diaacutemetro pequentildeo (Sabatini y otros 1999) 51
Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo de
anclaje y el material en la interface a lo largo del bulbo
(Modificado de PTI 1996) 52
Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga enbulbos de anclas pre-tensadas de pequentildeo diaacutemetro
(Sabatini y otros 1999) 53
Determiacutenaaoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je fech ille r JltKeacute Antonio Partoes O liw s 5
UNIWRSIOAD NACIONAL DE INGENIERIAF K u lttd lngraquonirlraquo CMI LISTA DE CUADROS
Cuadro N 22 Carga de arranque de bulbos en Villa El Salvador 54
Cuadro N 23 Esfuereo de corte entre bulbo - suelo en VIII El S lv do r 55
CUadro N 24 Diaacutemetros reales en campo y el en aumento 57
f r^ m ln ^ oacute n dal c ic la n te da ratittancl al corta unitario antra la unioacuten bulbo anclado y auaio aranoao para dlaaoacuteo da arclajatah lllw Jlt^ Antonio Parrtaa OHlaquot fl
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteAFacultad de Ingenieriacutea Civil LISTA DEFIGURAS
LISTA DE FIGURAS
Figura 01 Ubicacioacuten de zona de estudio 13Figura 02 Vista frontal del lugar en estudio 14
Figura 03 Recuperacioacuten de muestra en cantildea partida 21
Figura 04 Mecanismo de transferencia de carga en anclajes
(Juran e Elias 1991) 29
Figura 05 Sistema idealizado de fuerzas sobre pantallas atirantadas
(Hanna 1982) 29
Figura 06 Tipos de ruptura de una pantalla anclada en suelo
(GeoRio 2000) 30
Figura 07 Tipos de ruptura global cuntildea y generalizada (GeoRio 2000) 31
Figura 08 Capacidad liacutemite de carga de anclaje en suelos granulares
seguacuten Ostermayer (1974) 34
Figura 09 Resistencia a la rotura por unidad de longitud de los anclajes
en suelos cohesivos (Ostermayer 1974) 35
Figura 10 Influencia de la presioacuten de inyeccioacuten en la resistencia al corte
en suelos cohesivos (Ostermayer 1974) 35
Figura 11 Correlaciones empiacutericas para la fuerea de cizallamiento por
unidad longitud en la arenagrava (Bustamante y Doix 1985) 37
Figura 12 correlaciones empiacutericas para la resistencia al corte por unidad
de longitud en arcillas limos (Bustamante y Doix 1985) 38
Figura 13 Armado de anclaje de cable 42
Figura 14 Colocado de anclaje de cable en sondeo 43
Figura 15 Inyeccioacuten de anclaje de cable 44
Figura 16 Valores resistencia uacuteltima 57
Determinaaoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajetachlller Jreeacute Antonio Paredes O l i^ 7
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil LISTA DE SIMBOLOS
LISTA DE SIMBOLOS
ASTM American Society for Testing and Materials
^ Angulo de friccioacuten
Tmm Capacidad de carga limite o ultima
ltjr 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten
K f Coeficiente de anclaje
nd Coeficiente de aumento del diaacutemetro debido a la presioacuten de inyeccioacuten
P Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten
niexcl Coeficiente de reduccioacuten de longitud por la presioacuten no uniforme
a 0 Coeficiente de reduccioacuten de resistencia al corte no drenada Su
c Cohesioacuten
Dh Diaacutemetro del hueco
De Diaacutemetro medio para el tramo anclado
Dp Diaacutemetro perforado para el tramo anclado
r a Esfuereo de cortante permitido
S Factor de Amplificacioacuten del Suelo
C Factor de Amplificacioacuten Siacutesmica
Z Factor de zona
T Fuerea de tensioacuten de disentildeo
Lb Longitud tramo anclado yo cementada del bulbo
N Numero de golpes en SPT
U Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje
T0 Periodo de vibracioacuten
Ynat Peso especiacutefico del suelo
Yc Peso especiacutefico del suelo a una profundidad al centro del bulbo
h Profundidad al centro del bulbo
nh Reduccioacuten del factor de profundidad cuando es maacutes de 9m
Determinaaoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deamlajeBachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 8
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteAFacultad de Ingenieriacutea Civil LISTA DE SIMBOLOS
T
Qs
sues
Resistencia al cizallamiento en la interface bulbo-suelo
Resistencia al cizallamiento o cortante
Sistema Unificado de Clasificacioacuten de Suelos
Tensioacuten vertical efectiva en el punto medio del anclaje
ldquo Determinadoacuten del in f ic ie n te de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto andado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je B ach ili^ Jraeacute Antonio Partoes O liw s 9
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil INTRODUCCION
INTRODUCCIOacuteN
En las obras de ingenieriacutea civil es comuacuten la ejecucioacuten de cortes y excavaciones
ambos tipos de trabajo requieren la remocioacuten de cierta cantidad de suelo y la
consecuente peacuterdida de confinamiento en la periferia El ingeniero inicialmente
verifica si la estructura puede ser estable sin ayuda externa o si es necesario
emplear un muro de contencioacuten o formar un talud La aparicioacuten de las anclas
para roca primero y para suelo poco despueacutes representoacute un importante
avance tecnoloacutegico para todos los trabajos relacionados con la estabilizacioacuten de
una masa de roca o suelo Las anclas al estar totalmente embebidas en el suelo
no interfieren con las maniobras de construccioacuten en el interior de las
excavaciones Es por eso importante ahora en la construccioacuten su
comportamiento y la verificacioacuten de los paraacutemetros que estaacuten relacionados
directamente entre el bulbo del ancla y el suelo que muchas veces pueden
llevarlos a fallar
En el presente informe de suficiencia determinaremos el coeficiente de
resistencia al corte unitario que existe entre el bulbo del anclaje y el suelo
arenoso limoso el suelo con estas caracteriacutesticas se encuentra en distrito de
Villa El Salvador en la Ciudad de Lima
Determinadoacuten del creficiacuteente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para diserto dearclajetech llle r J w eacute Antonio Paredes OIiacutetos 10
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteAFacultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO I GENERALIDADES
CAPITULO I GENERALIDADES
En este capiacutetulo detallaremos los antecedentes y objetivos para establecer el
coeficiente de corte unitario que existe entre un suelo arenoso y el bulbo de
cemento formado por el anclaje Adlclonalmente definiremos la metodologiacutea a
ser utilizada para realizar el Informe de suficiencia correspondiente asiacute como
tambieacuten la estructura de la misma
11 ANTECEDENTES
El crecimiento de la ciudad de Lima y la alta demanda de viviendas en la ciudad de Lima gran parte de la zona perifeacuterica estaacute siendo poblado y se estaacute
ejecutando construcciones en diversos tipos de suelos Una zona de alto
crecimiento urbano se ubica en la parte sur de la ciudad de Lima que abarca
distritos como Villa Mariacutea del Triunfo Villa el Salvador Chorrillos Luriacuten etc en donde se estaacuten ejecutando construcciones sobre suelos arenosos
Estas construcciones necesitan realizar excavaciones para la cimentacioacuten y
surge la necesidad de estabilizar los taludes colindantes realizando anclajes en
estos suelos al respecto la Informacioacuten de paraacutemetros necesarios para realizar
caacutelculos en este tipo de suelo arenoso es Insuficiente en nuestro medio a
comparacioacuten de los suelos gravosos donde la Informacioacuten es mayor y los
anclajes tienen un buen comportamiento como elementos estabilizadores de contencioacuten Estudios e Investigaciones nos brindan paraacutemetros de resistencia
uacuteltima al esfuereo cortante entre el bulbo de anclaje y el material en la interface a
lo largo del bulbo (Modificado de PTI 1996) asiacute como valores aproximados de
la transferencia de carga en bulbos de anclas pre-tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatinl y otros 1999) sin embargo surge la necesidad de realizar pruebas de
carga en campo para verificar los valores supuestos para la ejecucioacuten de
proyectos de estabilidad con anclajes en suelos arenosos
Determinadoacuten del craficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O ltos 11
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO I GENERALIDADES
12 OBJETIVOS
Establecer el coeficiente de corte unitario que existe entre un suelo arenoso y
el bulbo de cemento formado por el anclaje
Evaluar las caracteriacutesticas del lugar a partir del estudio de mecaacutenica de
suelos y determinar los paraacutemetros del suelo en una determinada zona de
Villa el Salvador
Calcular la resistencia uacuteltima al cortante entre el bulbo y el material en la
interface perimetral del bulbo para inyecciones a baja presioacuten considerando
pruebas experimentales in situ en el distrito de Villa el Salvador
Realizar un cuadro comparativo en base a los valores experimentados obtenidos y en suelos similares en otros paiacuteses
13 ALCANCES
El presente informe de suficiencia se basa en establecer el coeficiente de corte
unitario que existe entre un suelo arenoso y el bulbo de cemento para anclajes
de cable tipo toroacuten in situ para este fin la informacioacuten requerida se realizoacute de la
siguiente manera en forma secuencial primero se recopilo informacioacuten mediante
buacutesqueda de artiacuteculos tesis libros y toda informacioacuten relevante sobre el tema
segundo se realizoacute trabajos de campo de la zona en estudio que consistiacutea en
obtener los paraacutemetros geoteacutecnicos de suelo requeridos para el disentildeo de
anclajes tercero se ejecutaron anclajes con diferentes longitudes de bulbos de
cemento que fueron ensayados y tesados hasta el arranque cuarto se realizoacute
un anaacutelisis e interpretacioacuten de los datos obtenidos en campo que seraacuten
evaluados para obtener valores de coeficiente de resistencia al corte unitario entre el bulbo y el suelo quinto se hace una comparacioacuten de los resultados
obtenidos con datos existentes (en tablas) de suelos similares sexto se recoge
las conclusiones y recomendaciones realizadas para el coeficiente de corte
unitario entre un suelo arenoso en distrito Villa el Salvador y el bulbo
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute ta ton io Paredes O l i ^ 12
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil
CAPITULO II ESTUDIO DE I^ S CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOS
ARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
21 UBICACION Y CONDICIONES CLIMATICAS
211 Ubicacioacuten
El terreno del estudio se encuentra ubicado en la Interseccioacuten de la Av El Sol y
la Av Pachacutec en la Mz C Lt 06 en el distrito de Villa El Salvador
Provincia Lima Departamento Lima siendo una zona netamente industrial
212 toceso al Aacuterea en Estudio
El acceso a la zona en estudio es a traveacutes de transporte puacuteblico (Oacutemnibus) por la
Av Pachacutec arteriacutea importante del Distrito de Villa el Salvador hasta llegar
con la interseccioacuten de la Av El Sol tambieacuten se puede llegar al lugar viacutea el tren
eleacutectrico hasta el paradero El sol (Av El Sol) y llegar hasta la interseccioacuten con la
Av Pachacutec (ver Figura 01 y 02)
Figura 01 Ubicacioacuten de zona en estudio
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Partoes O liw s 13
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteAFacultad de Ingenieriacutea Civil
CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
Figura 02 Vista frontal del lugar en estudio
213 Condicioacuten Climaacutetica
Esta aacuterea del estudio estaacute sometido a la accioacuten microclimaacutetica de la Costa
y se le conoce como semiaacuterido limitado con afloramientos rocosos del complejo
basal de la costa
Las precipitaciones son irregulares y en forma de garuacuteas las que se presentan
en invierno siendo tambieacuten frecuentes por las tardes La temperatura en estos
periodos alcanza valores miacutenimos de hasta 11degC
Durante el verano se registran temperaturas de hasta 28degC variando la
humedad relativa en estos periodos entre 70 a 90
22 GEOLOGIAY SISMICIDAD
221 Geologiacutea
Estudios realizados para la zona y aacutereas circundantes han determinado que la geologiacutea local estaacute representada por el afloramiento de secuencias litoloacutegicas
sedimentarias intrusivas y depoacutesitos eoacutelicos El escenario del estudio se encuentra enmarcado dentro del cuadro morfotectoacutenico de la costa y el borde
occidental andino habiendo sido afectado por la tectoacutenica desarrollada durante
la orogeacutenesis andina la misma que dio lugar a una deformacioacuten con
plegamientos entre los que destaca el Sinclinal de Pachacamac se trata de un
ldquoDeterminaaoacuten del awficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 14
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil
CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS YPAtaacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
pliegue abierto con un plano axial vertical ligeramente inclinado al Sureste y un
eje de direccioacuten N30degO Las rocas en las cuales se ha desarrollado
corresponden a la Formacioacuten Pamplona de composicioacuten arcillo-calcaacuterea por lo
tanto plaacutesticas Al Sur del Cerro Lomo de Cocina y a la altura del grifo Conchaacuten
se tiene afloramientos del flanco occidental Gran parte de este sinclinal se
encuentra cubierto por depoacutesitos eoacutelicos Cuaternarios Estratigrafiacutea Las
unidades litoestratigraacuteficas que afloran en el Cerro Lomo de Corvina y
alrededores estaacuten conformados por rocas sedimentarias del cretaacuteceo inferior
representados por la Formacioacuten Pamplona depoacutesitos inconsolidados del
Cuaternario de origen marino aluviales y eoacutelicos
A Cretaacuteceo Inferior
Formacioacuten Pamplona esta secuencia se manifiesta por presentar paquetes de
calizas de color gris a oscuras iacutenterestratificadas con delgados horizontes de
color rojizo por la presencia de fierro tambieacuten se manifiestan afloramientos de
lutitas gris verdosas y margas intercalados con lutitas limoliacuteticas amarillo a
rojizas por correlacioacuten estratigraacutefica se le ha asignado una edad cretaacuteceo
inferior
B Cuaternario
Pleistoceno
Depoacutesitos Eoacutelicos Los depoacutesitos eoacutelicos pleistocenicos estaacuten conformados por
acumulaciones eoacutelicas antiguas y que en la actualidad se hallan estabilizadas
conformando lomadas y cerros de arena como el Cerro Lomo de Corvina
extendieacutendose al NE hasta la Tablada de Luriacuten donde ahora se asienta la poblacioacuten de Villa El Salvador cubierto por otros depoacutesitos eoacutelicos maacutes recientes
Depoacutesitos Aluviales Este tipo de depoacutesitos se posicionan al sur del Cerro Lomo
de Corvina en la cuenca del riacuteo Luriacuten y esta constituidos por material acarreado
cantos y gravas subredondeadas de diferentes tipos de roca de composicioacuten
intrusita y volcaacutenica en una matriz areno limosa o arcillosa con buena seleccioacuten
tiene espesores que alcanzan decenas de metros sobre los que se asientan
algunos centros urbanos y terrenos de agricultura por lo que adquieren una significativa importancia para la regioacuten ya que ellos contienen acuiacuteferos notables
que dan vida a nuacutemeros pobladores y gran parte de la agricultura La edad de
Determinadoacuten del ctoficlente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes Olnras 15
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil
CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
estos depoacutesitos es desconocida sin embargo dado su gran volumen es evidente
que su deposicioacuten viene desde el Pleistoceno
Reciente
Depoacutesitos Eoacutelicos Estaacuten conformados por arenas moacuteviles que proceden de las
diversas playas del litoral como Conchaacuten y Luriacuten en su movimiento adoptan
variadas formas como mantos dunas y barcanes
2211 Caracteriacutesticas Geomorfoloacutegicas
Los rasgos geomorfoloacutegicos presentes en el aacuterea son el resultado del proceso
tectoacutenico y plutogravenico sobre impuesto los procesos de geodinaacutemica que han
modelado el rasgo morfo-estructural de la regioacuten Asiacute mismo la erosioacuten la
inclinacioacuten por el drenaje del Rio Luriacuten y la acumulacioacuten de arena eogravelica sobre
grandes extensiones de la zona han dado la configuracioacuten actual
Borde Litoral aacuterea de tierra firme adyacente a la liacutenea litoral expuesta a la
accioacuten de las olas marinas que forman playas abiertas por acumulacioacuten de
arenas a traveacutes de corrientes litorales
Planicies Costaneras y Conos Deyectivos Es la zona comprendida entre el
borde litoral y las estribaciones de la Cordillera Occidental constituida por una
faja angosta de territorio paralela a la liacutenea de costa adquiriendo mayor
amplitud en el Valle de Luriacuten Constituyen superficies cubiertas por gravas y
arenas provenientes del transporte y sedimentacioacuten del riacuteo Luriacuten y por arena
proveniente del acarreo eogravelico desde las playas por vientos que corren con direccioacuten SO a NE
Lomas y Cerros Testigos
Valles y Quebradas
Estribaciones andinas occidentales
Zonas andinas
Deterrninaaoacuten del c o c ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de arclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s O liw s 16
UNIWRSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil
CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAMETROS EN VILLA EL MLVADOR
De las arriba mencionadas unidades geomorfoloacutegicos la que estaacute directamente
relacionada con el terreno estudiado es la c) Planicies Costaneras y Conos
Deyectivos
2212 Geodinaacutemica Externa
Durante la visita efectuada a la zona no se han detectado fenoacutemenos de
geodinaacutemica externa reciente como levantamientos yo hundimientos ni
desplazamientos de la formacioacuten sedimentaria existente en la zona
222 Sismicidad
Desde el punto de vista siacutesmico el territorio Peruano pertenece al Ciacuterculo
Circumpaciacutefico que comprende las zonas de mayor actividad siacutesmica en el
mundo y por lo tanto se encuentra sometido con frecuencia a movimientos
teluacutericos Pero dentro del territorio nacional existen varias zonas que se
diferencian por su mayor o menor frecuencia de estos movimientos asiacute tenemos
que las Normas Sismo Resistente del Reglamento Nacional de Construcciones
divide al paiacutes en tres zonas
Zona 1- Comprende la ciudad de Iquitos y parte del Departamento de
Iquitos parte del Departamento de Ucayali y Madre de Dios en esta regioacuten la
sismicidad es baja
Zona 2- En esta zona la sismicidad es mediacutea Comprende el resto de la regioacuten
de la selva Puno Madre de Dios y parte del Cusco En esta regioacuten los sismos se presentan con mucha frecuencia pero no son percibidos por las personas en la mayoriacutea de las veces
Determinaaoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jraeacute Antonio P a rce s O liw s 17
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteAFacultad de Ingenieriacutea Civil
CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
Zona 3- Es la zona de maacutes alta sismicidad Comprende toda la costa peruana
de Tumbes a Tacna la sierra norte y central asiacute como parte de ceja de selva
es la zona maacutes afectada por los fenoacutemenos teluacutericos
La ciudad en estudio se encuentra en la Zona 3 de alta Sismicidad A pesar de
ello en sus caracteriacutesticas estructurales no se identifican rasgos sobre
fenoacutemenos de tectonismo que hayan influido en la estructura geoloacutegica de la
zona
2221 Paraacutemetros de Disentildeo Sismo Resistente
De acuerdo al reglamento nacional de construcciones y a la Norma
Teacutecnica de edificacioacuten E-030-Disentildeo Sismo resistente se deberaacute tomar los
siguientes valores
(a) Factor de Zona Z = 04 n
(b) Condiciones Geoteacutecnicas
El suelo investigado pertenece al perfil Tipo S3 que corresponde a un
Suelo Flexible
(c) Periodo de Vibracioacuten del Suelo To = 09 seg
(d) Factor de Amplificacioacuten del Suelo S = 14
(e) Factor de Amplificacioacuten Siacutesmica (C)
Se calcularaacute en base a la siguiente expresioacuten
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 18
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n El aacuterea en estudio corresponde a la Zona 3 el factor de zona se interpreta
como la aceleracioacuten maacutexima del terreno con una probabilidad de 10 de ser
excedida en 50 antildeos
23 E T^A S DEL ESTUDIO
Los trabajos se efectuaron en 03 etapas
231 Fase de Campo
Se efectuaron trabajos de exploracioacuten con el fin de conocer el tipo y
caracteriacutesticas resistentes del sub-suelo
232 Fase de Laboratorio
Las muestras obtenidas en el campo se llevaran al laboratorio con el objeto
de determinar sus propiedades fiacutesicas y mecaacutenicas
233 Fase de Gabinete
A partir de los resultados en Campo y Laboratorio se obtendraacuten los paraacutemetros
geoteacutecnicos del suelo en estudio
2 4 T R ^ ^ O S EFECTUADOS
241 Trabajos de Campo
Las investigaciones de Campo estaraacuten iacutentimamente ligadas al suelo encontrado
La exploracioacuten se realizoacute mediante 01 Sondeo a cielo abierto ubicado
estrateacutegicamente lo cual cubre razonablemente el aacuterea a investigar
Las profundidades maacuteximas alcanzadas seraacuten de 1145m computados a partir del nivel del terreno natural lo que nos permitiraacute visualizar la estratigrafiacutea y
determinar el tipo de ensayos de laboratorio a ejecutar de cada uno de los estratos de suelos a encontrarse de las muestras disturbadas representativas
D eteroinaaoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 19
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2411 Sondaje
Se ha efectuado 01 sondaje SPT y ensayos con posteadora manual (IWAN
AUGER) y Ensayos SPT cada metro de profundidad registraacutendose el nuacutemero de
golpes N necesarios para penetrar cada 15cm de un total de 45cm del
penetroacute metro
El equipo de Penetracioacuten Estaacutendar consta de un triacutepode y un motor el cual va
acondicionado para impulsar el martillo de 140 libras el cual cae libremente a
traveacutes de un tubo guiacutea desde una altura de 76 cm la cantildea partida es hincada en
las arenas compactas a semi compactas
La profundidad de sondajes se da en el Cuadro Ndeg01 Los resultados del
Ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar (SPT) se presenta en los Cuadros No02 y en el
Anexo I Registro de Sondaje y valores de ensayo SPT Anexo II Resultados de
ensayo de laboratorio y en el Anexo III Panel fotograacutefico
Cuadro Ndeg 01 PROFUNDIDAD DEL SONDAJE
Sondaje Profundidad (m)
SPT-01 1145
Cuadro Ndeg 02 RESULTADOS DEL ENSAYO DE PENETRACIOacuteN ESTANDAR SPT-01
SONDAJE SPT-01
Prof(m) 500-545 600-645 700-745 800-845
Primeros 15cm se descarta - 14 17 16
Primeros 15cm de prueba - 18 23 34
Uacuteltimos 15cm de prueba - 25 28 40
Valor ldquoNrdquo - 43 51 74
Determinaaoacuten del de fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dea l ia je Bachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 20
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SONDAJE SPT-01
Prof(m) 900-945 1000-1045 1100-1145
Primeros 15cm se descarta 32 39 20
Primeros 15cm de prueba 38 44 5011
Uacuteltimos 15cm de prueba 5014 5010 509
Valor ldquoN 88 94 100
N (Numero de golpes) (Longitud hincada)
2412 Muestreo Disturbado
Se tomaron muestras disturbadas de cada uno de los tipos de suelos
encontrados y extraiacutedos mediante la recuperacioacuten del sondaje a traveacutes de la
cuchara partida en cantidad suficiente como para realizar los ensayos de
clasificacioacuten e identificacioacuten asiacute como tambieacuten los anaacutelisis quiacutemicos
2413 Registro de Sondajes
Se realizoacute el registro de sondajes anotaacutendose las principales caracteriacutesticas de
los estratos encontrados tales como humedad compacidad consistencia NF plasticidad clasificacioacuten saturacioacuten etc
Figura 03 Recuperacioacuten de muestra en cantildea partida
Determlnadoacuten del ctoficlente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller J toeacute Antonio Partoes O li^ s 21
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242 Ensayos de laboratorio
Con las muestras recuperadas se realizaron los siguientes ensayos
gt 03 Anaacutelisis Granulomeacutetrico ASTM D-422
gt 03 Humedades Naturales ASTM D-2216
gt 03 Densidades maacuteximas ASTM D-4253
gt 03 Densidades miacutenimas ASTM D-4254
gt 03 Ensayo Corte Directo
gt 01 Anaacutelisis Quiacutemico
gt 01 Contenido de Sales Totales MTCE-219
gt 01 Contenido de Sulfatos ASTM D-516
gt 01 Contenido de Cloruros ASTM D-512
243 Clasificacioacuten de Suelos
Se realizaron los ensayos para la clasificacioacuten de acuerdo al Sistema Unificado
de Clasificacioacuten de Suelos (SUCS) en el laboratorio N0 2 de Mecaacutenica de Suelos
y Pavimentos de la Universidad Nacional de Ingenieriacutea Ver Cuadro N0 03
Cuadro Ndeg 03 CLASIFICACIOacuteN DE SUELOS
SONDAJE SPT-01 SPT-01 SPT-01
Prof(m) 7 00 -7 45 900-945 1100-1145Ret N0 4 000 000 010
Pasa N0 200 800 1200 1300LL() NP NP NPIP() NP NP NPSUCS SP-SM SW-SM SM
DescripcioacutenArena limosa pobremente
gradada
Arena limosa bien gradada Arena limosa
Corte directo (0) 2870o 2990o 2810degCohesioacuten(Kgcm2) 000 000 001
PesoUnitario(gcm3) 1534 1581 1596
Determinadoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte umtano entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes Olnres 22
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25 PERFIL ESTRATIGRAFICO
De acuerdo a la exploracioacuten efectuada mediante el sondeo tal como se
observaraacute en el reacutecord del estudio de exploracioacuten asiacute como en los resultados de
Laboratorio adjuntados en conformidad con las labores de campo ensayos de
laboratorio se tiene el siguiente perfil estratigraacutefico del sub suelo
- Desde OOOm hasta los 500m es una arena limosa mal gradada de baja
compacidad
- A partir de los 500m hasta los 745m de profundidad el sondaje se encontroacute
una arena limosa mal gradada color gris claro de mediana compacidad
- Desde los 745m viene seguida por una arena limosa bien gradada de color
gris amarillento densa subyace hasta una profundidad de 1145m una arena
limosa muy densa de color gris amarillento
Durante la exploracioacuten se realizoacute ensayos de SPT a partir de la profundidad de
500m
El nivel freaacutetico no se encontroacute
26 ANALISIS DE LOS RESULTADOS DE LABORATORIO
Del cuadro de propiedades iacutendices y paraacutemetros deducidos del estrato de
sustentacioacuten las arenas finas pobremente graduadas se observara lo siguiente
261 Anaacutelisis Quiacutemico
Del resultado del Anaacutelisis Fiacutesico Quiacutemico efectuado en una muestra
representativa proveniente del sondaje SPT-01 se tiene el cuadro Ndeg04
Determinacioacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller J toeacute Antonio Partoes O liw s 23
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Cuadro Ndeg 04 ANAacuteLISIS QUIacuteMICO
SondajeNdeg
Profundidad(m)
Sales Solubles Totales
PPM
ClorurosPPM
SulfatosPPM
SPT-01 600-1145 93100 21071 8392
Dichos valores de sulfatos NO ocasionan un ataque quiacutemico al concreto de la
cimentacioacuten debieacutendose de utilizar Cemento Poacutertlan Tipo I en la preparacioacuten del
concreto en los cimientos Seguacuten Design and Control of Concrete Mixtures
Capitulo II Paacuteg 20 Tabla 2-2 Poacutertland Cement PCA Asociacioacuten
262 Densidad Maacutexima Miacutenima y Relativa
A continuacioacuten se detalla los resultados de las densidades maacuteximas y miacutenimas
asiacute como las densidades relativas para cada profundidad a partir del sexto metro
Dp - IacutePd ~ P ldquo ) x l W Pd ( P raquo P^i )
^rndeDr r e l ^ a ()fe Dtosidad del en el terteno (k^m5)
DtosMad mirnma Dcradad rcca m ^im a (k ty i^ )
Cuadro Ndeg 05 CALCULO DE LA DENSIDAD NATURAL
Prof (m) N DR()(grcm3)
^min(grcm3)
Pd(grcm3)
600-645 43 58 1628 1441 1544
700-745 51 64 1628 1441 1544
800-845 74 83 1708 1454 1607
900-945 88 91 1708 1454 1607
1000-1045 94 93 1726 1467 1656
1100-1145 100 95 1726 1467 1656
Det^m inaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes Oliros 24
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Con la finalidad de asumir paraacutemetros de caacutelculo que correspondan a las
caracteriacutesticas inspeccionadas en el campo presentamos a continuacioacuten la
Cuadro N0 06 de denominacioacuten de arenas de acuerdo a su estado de
compacidad y los correspondientes rangos de densidad relativa seguacuten Lambe amp
Whitman (1969) y su correlacioacuten con la resistencia a la penetracioacuten estaacutendar
seguacuten Terzaghi y Peck (1948) modificada porskempton (1986)
Cuadro Ndeg 06- DESCRIPCIOacuteN DEL SUELO SEGUacuteN LA DENCIDAD
DESCRIPCION DENSIDAD RELATIVA PENETRACIOacuteN ESTAacuteNDARDR() N (GolpesPie)
Muy Suelta 0 - 1 5 0 - 4Suelta 1 5 - 3 5 4 - 1 0
Mediana 3 5 - 6 5 10 - 30Compacta 6 5 - 8 5 3 0 - 5 0
Muy Compacta 85 - 100 gt 50
ldquoFuente Lambe amp Whitman 1969rdquo
Tambieacuten es necesario tomar en cuenta que los granos angulosos encajan
unos con otros maacutes perfectamente que los redondeados y por esto las
arenas de granos angulosos tendriacutean un mayor aacutengulo de friccioacuten A
continuacioacuten se muestra una tabla que refleja esta influencia de la angulosidad y
de la granulometriacutea sobre el aacutengulo de friccioacuten maacuteximo presentada por Sowers y Sowers (1951) Cuadro Ndeg 07
Cuadro Ndeg 07- CORRELACIOacuteN ENTRE LA FORMA GRANULOMEacuteTRICA Y EL AacuteNGULO DE
FRICCIOacuteN INTERNA
FORMA
GRANULOMEacuteTRICA
AacuteNGULO DE FRICCIOacuteN MAacuteXIMO
SUELTA COMPACTA
Redondeada uniforme GJ O o 37o
Redondeada bien graduada 34deg 40deg
Angulosa uniforme 35deg 43deg
Angulosa bien graduada 39deg 45deg
ldquoFuente Sow^s y Sow^s (1951 )rdquo
Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes O liw s 25
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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
Por otro lado se muestra una correlacioacuten empiacuterica aproximada seguacuten Peck
Harrison y Thornbum (1953) de los estados de compacidad y los aacutengulos de
friccioacuten propuesta en base a ensayos de penetracioacuten estaacutendar Tal como se
muestra en la Cuadro N0 08
Cuadro Ndeg 08- CORRELACION ENTRE LA PENETRACION ESTANDAR Y EL ANGULO DE
FRICCIOacuteN INTERNA
PENETRACION ESTANDAR ANGULO DE FRICCION
N (Golpespie) (Grados)
0 - 4 2 8 - 2 9
4 - 1 0 2 9 - 3 0
1 0 - 30 3 0 - 3 6
3 0 - 50 36-41
gt 50 41 -45
ldquoFuente Peck Harrison yThornbum (1953)rsquorsquo
De acuerdo con estas referencias podemos asumir paraacutemetros con valores de
acuerdo a las inspecciones de campo de tal forma de estar del lado de la
seguridad
Como ensayo determinante se ha realizado ensayos de corte directo sobre
muestra remoldeada y drenada para hallar los paraacutemetros de Cohesioacuten (C) y
Angulo de friccioacuten 0 Los ensayos se realizaron en el laboratorio N0 2 de Mecaacutenica
de suelos y pavimentos de la Universidad Nacional de Ingenieriacutea
Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute ^ ito m o Partoes O liw s 26
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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARA DISENtildeO DEANCLAJES
31 CONDICIONES GEOLOacuteGICAS GEOTEacuteCNICAS
El perfil estratigraacutefico del suelo donde se realizoacute el estudio de mecaacutenica de suelo
presenta las siguientes caracteriacutesticas de suelo
- De OOOm a 900m Material encontrado es una arena limosa mal gradada de color gris claro (SP-SM)
- De 900m a 1100m (SW-SM) Se trata de una arena limosa bien gradada
compacta
- De 1100m a 1200m (SM) Arena limosa de densidad compacta
De acuerdo al estudio realizado in situ se determina los valores de la densidad
natural y el aacutengulo de friccioacuten para el lugar especiacutefico de Villa el Salvador de la
ciudad de Lima consideraremos el valor de cohesioacuten nula en el estudio y se
tomara dicho valor por ser un valor aun conservador para esta zona (Cuadro N0
09)
Seguacuten el estudio realizado no se encontroacute napa freaacutetica indicando que la
profundidad debe estar considerablemente maacutes abajo que la cota de cimentacioacuten
del proyecto (aproximadamente a 5000 m de profundidad)
Cuadro Ndeg 09 ESTRATIGRAFIacuteA DEL SUELO EN ZONA DE ESTUDIO DE VILLA EL
SALVADOR
Material Profundidad(m)
Nomenclaturasues Ytalt
(KNm3)Cohesioacuten
KPaAngulo de
Friccioacuten ($)
ArenaLimosa 0 0 0 -8 5 0 SP-SM 1534 0 287
ArenaLimosa 8 50 -11 00 SW-SM 1581 0 299
ArenaLimosa 1100-1150 SM 1596 1 281
Cabe sentildealar que para un disentildeo final de la estabilidad del talud con muro
pantalla anclada se recomienda la revisioacuten de la armadura de acero del muro
Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla jersquofech ille rJ re eacute ^ ito m o Paredes O liw s 27
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CAPITULO iexcln PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
que absorberaacute los esfuerzos del empuje del subsuelo para lo que se estaraacute a
disposicioacuten para las aclaraciones requeridas para el detalle respectivo
32 ESTABILIDAD DE CAPACIDAD DE CARGA DE PANTALLAS
ANCLADAS EN SUELOS
321 Introduccioacuten
El comportamiento de un anclaje en el suelo se rige principalmente por el
mecanismo de transferencia de la carga soportada por el anclaje al suelo masivo
a traveacutes de interacciones en la interfase suelo de bulbo (Figura 31) Este
mecanismo de interaccioacuten resulta en un aumento de la tensioacuten normal efectiva
del suelo y por consiguiente aumentando su resistencia a la cizalladura y el
factor de seguridad contra la rotura
En el disentildeo de una cortina atirantado la hipoacutetesis baacutesica es que las fuerzas
horizontales generadas por las presiones de contacto en la estructura del suelo
deben ser equilibradas por puntales mientras que el alivio de las tensiones
normales verticales causadas por la excavacioacuten por supuesto no Con esto los
valores de la tensioacuten de cizallamiento inducido por el proceso de excavacioacuten
aumentan significativamente con la profundidad de este
La tendencia de la cortina se mueve dentro de la excavacioacuten de la represioacuten
inducida por el suelo a lo largo de la superficie del suelo Pero pretensado la
primera liacutenea de las barras de cortina presiona contra las paredes de la
excavacioacuten sujetaacutendola al punto de anclaje Con el avance de la excavacioacuten la
estructura ahora tiende a girar alrededor de la primera liacutenea de amarre
causando desplazamientos laterales en el nuevo nivel de la excavacioacuten a su
vez de nuevo seraacute restringido por la aplicacioacuten de pretensado en la siguiente
liacutenea de anclaje Por lo tanto el movimiento de la cortina medida que avanza la
excavacioacuten se forma por una combinacioacuten de rotacioacuten y traslacioacuten influenciada
por un nuacutemero de factores tales como la cortina de incrustaciones en el terreno
de cimentacioacuten la inclinacioacuten varillas el grosor y rigidez de la estructura valores
de la distribucioacuten hipoacutetesis de sobrecarga de presiones de contacto en la interfaz suelopantalla etc La figura 04 ilustra las fuerzas que actuacutean sobre las bandas
Determinadoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute ta t to io Paredes O liw s 28
UNI^RSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil
CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
y las tensiones de cizallamiento en la interface suelo-pantalla que se desarrollan
en la excavacioacuten que se lleva a cabo
tFigura 04 Mecanismo de transferencia de carga en anclajes (Juran e Elias 1991)
Superficie de terreno
Figura 05 Sistema idealizado de fuerzas sobre pantallas atirantadas (Hanna 1982)
322 Modos de falla de pantallas ancladas en suelos
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes O liw s 29
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CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Hay varios mecanismos posibles de falla de los muros anclados Estas fallas
comuacutenmente son causadas por exceso de carga sobre un ancla Las cargas de
exceso pueden estar relacionadas con la carga de pre-tensionamiento la
secuencia de excavaciones las fuerzas del agua y fuerzas siacutesmicas entre otras
Los mecanismos de falla pueden involucrar los tendones la masa de suelo el
bulbo o las estructuras superficiales
Los principales tipos de falla son los siguientes de acuerdo con la figura 06
Figura 06 Tipos de ruptura de una pantalla anclada en suelo (GeoRio 2000)
a) Punzonamiento en la base - el suelo de fundacioacuten que soporta la base de
la pantalla tiene una capacidad de carga baja de menos de 20 kPa con iacutendice de resistencia a penetracioacuten NSPT lt 10
b) Rotura en fondo de la excavacioacuten - puede ocurrir cuando existe una capa de terreno blando debajo del nivel de excavacioacuten
Determinadoacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 30
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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
c) Ruptura Global - romper la cuntildea en mayor riesgo durante el proceso de
excavacioacuten o disturbacion generalizado de profundidad (veacutease tambieacuten
la Figura 07)
d) Deformacioacuten Excesiva - puede ocurrir durante la construccioacuten antes de
que el pretensado de los anclajes
e) Rotura del tirante - se puede producir si los componentes del sistema son
individualmente atirantado inadecuadamente o debido a la ocurrencia de
la sobrecarga de los anclajes durante la construccioacuten cuando no todos
los niveles de anclaje tambieacuten se instalaron
f) Rotura de la pantalla - ocurrencia de ruptura en flexioacuten debido al disentildeo
estructural inadecuado o ruptura de perforacioacuten anclas
Rupftra laquom cunha Ruptura generalizada
Figura 07 Tipos de ruptura global cuntildea y generalizada (GeoRio 2000)
323 Estimacioacuten de la capacidad de carga de anclaje en suelos
La mejor estimacioacuten de la capacidad de carga de los anclajes en suelos se
determina mediante la realizacioacuten de pruebas preliminares de anclaje construido
con la misma tecnologiacutea y mano de obra en el futuro emplazamiento de la obra
ya que no es teoacutericamente posible incorporar meacutetodos para el caacutelculo de la
influencia de diversos factores determinantes tales como proceso de perforacioacuten la calidad de mano de obra el proceso de inyeccioacuten etc
^ te rm in a c ioacute n del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes OIiacutetos 31
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CAPITULO lli PARAMETROS GEOTECNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
En general los meacutetodos disponibles para la determinacioacuten de la capacidad de
carga de los anclajes en suelo consideran que la resistencia del anclaje se debe
exclusivamente a la resistencia al corte desarrollado en la interface suelo-bulbo
sin tomar en consideracioacuten de los efectos del proceso de construccioacuten
incluyendo la influencia de procedimiento de inyeccioacuten soacutelo cualitativamente
3231 Norma Brasileiacutera NBR-5629
La NBR-5629 recomienda la estimacioacuten preliminar de liacutemite de capacidad de
carga anclada usando las siguientes expresiones
Suelos Granulares
Suelos Cohesivos r = a 0 UXb sO O M
Doacutende
Capacidad de carga limite o ultima
G Tensioacuten vertical efectiva en el punto medio del anclaje
U Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje
K f Coeficiente de anclaje dado en la Cuadro Ndeg 10
Lb Longitud del bulbo del anclaje
o Coeficiente de reduccioacuten de resistencia al corte no drenada Su
a 0 = 075 para Su s 40 kPa yPara suelos cohesivos
a 0 = 035 para Su s 100 kPa
lsquo Determinadoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de arcla|eBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliros 32
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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Cuadro Ndeg 10 COEFICIENTE Kr DE SUELOS GRANULARES
Suelo Compacidad
Suelta Compacta Muy CompactaLimo 010 040 100
Arena Fina 020 060 150
Arena Media 050 120 200
Gruesa y Pedr^ones 100 200 300
ldquoFuente Norma Brasilera NBR-5629
Este meacutetodo no tiene en cuenta los efectos de la presioacuten de inyeccioacuten El NBR-
5629 reconoce que la inyeccioacuten del bulbo de anclaje de la lechada puede ser del
tipo simple con flujo ascendente y de una sola etapa o por medio de vaacutelvulas y
en etapas sucesivas a criterio de la empresa ejecutora siempre que esteacuten
garantizados el llenado completo del agujero abierto en el suelo y la capacidad
de carga para el anclaje
3232 Meacutetodo de Ostermayer (1974)
Propone aacutebacos que relaciona la longitud de la zona de anclaje (bulbo) con la
capacidad de carga maacutexima de anclaje basado en el anaacutelisis de los resultados
de aproximadamente 300 ensayos en Alemania en anclajes con diaacutemetro de
perforacioacuten entre 10 y 20 cm y cobertura del suelo superior a 4m
La Figura 08 muestra las correlaciones sugeridas por Ostermayer para suelos
granulares sin especificacioacuten del procedimiento de inyeccioacuten o los valores de la presioacuten de inyeccioacuten
D e te ^ in a d oacute n del creficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato la je Bachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 33
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CAPITULO PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOSPARADISENtildeO DE ANCLAJES
laquoen
9laquo
O
mdash g pedregulho arenoso
areia meacutedia a grossa com pedregulho
Figura 08 Capacidad liacutemite de carga de anclaje en suelos granulares seguacuten Ostermayer (1974)
Para suelos cohesivos (limos y arcillas plaacutesticas medianas arcillas altamente
plaacutesticas) Ostermayer (1974) tambieacuten presento en la Figura 09 la variacioacuten con
la longitud de bulbo de la resistencia al cizallamiento en la interface suelobulbo
por unidad de longitud para anclajes realizados con y sin reinyeccioacuten En la
Figura 10 la variacioacuten en la resistencia al corte se muestra como una funcioacuten de
la reinyeccioacuten de presioacuten con lechada de cemento en la relacioacuten agua cemento
preparado = 04
ldquoDeterminaaoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jraeacute Antonio P a rce s OIitos 34
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CAPITULO IIIrsquo PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Figura 09 Resistencia a la rotura por unidad de longitud de los anclajes en suelos cohesivos
(Ostermayer 1974)
400
300
19 ancoragens executadas em argila de mediacutea a alta plasticidade Wl = 48a58 lp = 25 a35 le =11 a12
2001
Perfura^aacuteo
15(4M|
1510)
com reve^mento seco sem revestlmento seco sem revestimento com lavagem 15(420) - diagravemetro do furo- 15cm
-420 Kg de cimento consumido nareinjepao
1000 2000 3000 4000
Pressaacuteo de iacutenjegaacuteo (kPa)
Figura 10 Influencia de la presioacuten de inyeccioacuten en la resistencia al corte en suelos cohesivos
(Ostermayer 1974)
Determinacioacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio Paredes O liw s 35
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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
3233 Meacutetodo de Bustamante amp Doix (1985)
Basado en 120 pruebas de carga realizadas en Francia Bustamante y Doix
(1985) sugieren un meacutetodo para el dimensionamiento de los anclajes los cuales
consideran la influencia de la teacutecnica de inyeccioacuten presioacuten de inyeccioacuten y
volumen de pulverizacioacuten de cemento inyectado La capacidad de carga liacutemite de
anclaje Tmax se puede determinar por
Tmm Capacidad de carga limite o ultima
De Diaacutemetro medio para el tramo anclado
Dp Diaacutemetro perforado para el tramo anclado
P Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten
Lb Longitud del tramo anclado
qs Resistencia al cizallamiento o cortante
Cuadro Ndeg 11 COEFICIENTE 0 PARA SUELOS
Tipo de Suelo Coeficiente 0
Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten
Grava 180 13-14
Grava Arenosa 1 6-1 8 12-14
Arena con Grava 1 5-1 6 12-13
Arena Gruesa 1 4-1 5 11 -1 2
Arena Media 1 4 -1 5 11 -1 2
Arena Fina 1 4-1 5 11 -1 2
Arena Limosa 14- 15 11 -1 2
Limo 14-1 6 11 -12
Arcilla
OcitCO 12
Marga 18-21 11 -12
Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11
Determlnaaoacuten del c o c ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio P a rce s OIiacutetos 36
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CAPITULO un PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
El cuadro N011 presenta los valores de p que es el coeficiente de escala para
varios tipos de suelo teniendo en cuenta las dos teacutecnicas de inyeccioacuten (con y sin
reinyeccioacuten) suponiendo que el volumen inyectado es de al menos 15 veces el
volumen perforado para llegar a los valores de p en la tabla Como era de
esperar los valores maacutes altos del coeficiente se producen para los anclajes
reinyectadas
Los graacuteficos de correlaciones empiacutericas para estimar los qs coeficientes para
anclajes con y sin reinyeccioacuten se presentan para las arenas y gravas en la
Figura 11 y de limos y arcillas en la Figura 12 construida sobre la base de los
resultados de Doix y Bustamante (1985) Fujita (1977) Ostermayer y Scheele
(1977) Ostermayer (1974) Koreck (1978) y Jones (1980 1984) En abscisas la
cantidad Pl se refiere al liacutemite de presioacuten de inyeccioacuten y N el nuacutemero de golpes
de la prueba SPT
0 0 9 i f i 15 20 U 30 39 40 4 fl 3 0 S5 90 6S 7 0
Pl (MPa)1 _____i _______ i _____ i______ i _______ i _____i______ i _______ l __ mdasha--------- a--------- J-----------1---------- 1---------- 1
0 K O 30 D 90 laquo m laquo) tu M) no t raquo 1U 1WN
Figura 11 Correlaciones empiacutericas para la fuerza de cizallamiento por unidad longitud en la arena I
grava (Bustamante y Doix 1985)
lsquo Determlnadoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para diserto dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 37
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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Las correlaciones muestran que en comparacioacuten con una sola inyeccioacuten de los
efectos de la reinyeccioacuten en fases sucesivas son aparentemente maacutes
pronunciada para las arcillas limos (Figura 12) que para la arena grava (Figura
11) contradiciendo las pruebas experimentales que indican que los suelos
arenosos son de mayor inyectabilidad y maacutes susceptibles a los efectos de la
sucesiva reinyeccioacuten a alta presioacuten Este comportamiento puede deberse a otros
factores no considerados por Bustamante y Doix (1985) en la interpretacioacuten
empiacuterica de los resultados de las pruebas de carga (Novaacuteis Souza 2001)
-------------1-------------1------------T---------- ---F-------- ---------------- ~lo 10 20 30 40 W 60
N
Figura 12 correlaciones empiacutericas para la resistencia al corte por unidad de longitud en arcillas
limos (Bustamante y Doix 1985)
3234 Meacutetodo de Costa Nunes (1987)
Similar al meacutetodo de Bustamante y Doix (1985) fue propuesto por Costa Nunes
(1987) pero con la importante diferencia de que la influencia de la presioacuten de inyeccioacuten puede ser analizada cuantitativamente no soacutelo cualitativamente como en el meacutetodo de Bustamante y Doix (1985)
La capacidad de carga del liacutemite del anclaje estaacute dada por
bullDetermigravenatigraveoacuten del e ffic iente de resistencia al corte unitagraverio entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralaleBachiller Jreeacute Antonio Partoes OIiacutetos 38
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CAPITULO lli PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOS P A MDISENtildeO DE ANCLAJES
= c + +(TI
r M Capacidad de carga limite o ultima
D Diaacutemetro medio del bulboe
nd Coeficiente de aumento del diaacutemetro debido a la presioacuten de inyeccioacuten
nl Coeficiente de reduccioacuten de longitud por la presioacuten no uniforme
Lb Longitud del tramo anclado
r Resistencia al cizallamiento en la interface bulbo - suelo
Para determinar la resistencia al cizallamiento en la interface suelo-bulbo Costa
Nunes (1987) considera el criterio de rotura de Mohr-Coulomb suponiendo una
inyeccioacuten a presioacuten residual a rsquor estimada en un 50 la presioacuten inyeccioacuten dada
c Cohesioacuten
Yc Peso especiacutefico del suelo a una profundidad al centro del bulbo
h Profundidad al centro del bulbo
nh Reduccioacuten del factor de profundidad cuando es maacutes de 9m
0 Angulo de friccioacuten
a r 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten
Seguacuten Costa Nunes en la mayoriacutea de los casos se puede considerar nh = na = nb = 1
lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 39
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA AL CORTE
UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
41 PROCEDIMIENTO DE TRABAJO
El presente procedimiento comprende los trabajos requeridos para la correcta
ejecucioacuten de los anclajes en la zona determinada en villa el salvador
411 Secuencia de los trabajos
4111 Anclajes de cable
Los anclajes post-tensados son estructuras flexibles y lineales compuestos por
varios cordones de acero de alta resistencia los cuales se adhieren o fijan con
cemento dentro de roca o suelo estable (pasando el planode falla) Los anclajes
al tensarlos transmiten los esfuerzos desde el cabezal (extremo visible en la
superficie del talud) hasta el tramo anclado mitigando de esta forma los
movimientos del talud
Los anclajes estaraacuten conformado por cordones de acero grado 270 de baja
relajacioacuten con 58rdquo (1500 mm) de diaacutemetro acorde con los requerimientos del
ASTM A-416 Las caracteriacutesticas mecaacutenicas del acero grado 270 de baja relajacioacuten son
Esfuerzo miacutenimo a la rotura 18980 kgmm2 (18619 KNcm2)
Esfuerzo de fluencia 17082 kgmm2 (16757 KNcm2)
Moacutedulo de elasticidad 2780000 kg (195 KNmm2)
Seguacuten los requerimientos indicados en la norma ASTM A-416 los valores de resistencias miacutenimas del cable se indica a continuacioacuten
Diaacutemetro del cordoacuten 1524 mm (0600 in)
Deterninadoacuten del ^laquofic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 40
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Aacuterea de acero por cordoacuten 14000 mm2 (0153 in2)
Resistencia miacutenima a la rotura (Fr) 2657000 kg (2607 kN)
- Resistencia miacutenima a la fluencia (Sfc) 2391000 kg (2346 kN)
Con estas caracteriacutesticas se obtienen seguacuten los lineamientos para disentildeo
indicados en las recomendaciones del Instituto del Post-Tensado los siguientes valores para cada cable de acero de 06rdquo de diaacutemetro (1524 mm)
- Carga de disentildeo o trabajo (060 F r ) 1595040 kg (15642 KN) Ftr
- Carga de ensayo (120 Ftr) 1914007 kg (18770 KN)
- Carga de incorporacioacuten (105 Ftr) 1674782 kg (16424 KN)
lsquo Porcentaje sugerido para los ensayos en anclajes temporales
a) Armado de Anclajes
La preparacioacuten de los anclajes ha sido realizado sobre una plataforma provisional para el montaje primero se prepararaacute el tubo de inyeccioacuten de PVC
clase 10 con diaacutemetro de 1rdquo donde se ejecutaraacuten los agujeros para la inyeccioacuten
(vaacutelvula-manguito) Luego alrededor del tubo de inyeccioacuten se colocaraacuten los
cables de acero sobre separadores y cortados seguacuten la longitud definitiva del
anclaje
Los cables requeridos fueron suministrados y montados en campo el tramo del
cable de acero correspondiente al bulbo del anclaje ha sido preparado previamente y en la zona de transicioacuten del tramo libre al anclado el cable fue
sellado con cinta plaacutestica para evitar la entrada de lechada de cemento al tramo libre el tramo libre se protegioacute (aisloacute) con una manguera de polietileno actuando
como un forro
lsquo Deterrnnadoacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes Olitos 41
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Figura 13 Armado de anclaje de cable
b) Perforacioacuten
El objetivo de las perforaciones para anclajes es la obtencioacuten de un agujero con
la mayor linealidad posible El diaacutemetro de la perforacioacuten debe permitir la instalacioacuten del anclaje de cable del modo maacutes faacutecil posible
Baacutesicamente existen dos sistemas de perforacioacuten que pueden ser utilizados en
la ejecucioacuten de anclajes El primero es el sistema rotativo convencional y el segundo ha roto percusioacuten
Para la ejecucioacuten de la perforacioacuten se ha empleado el meacutetodo rotativo con el uso de una zapata tipo widia
El sistema que se ha aplicado es de perforacioacuten a rotacioacuten con tuberiacutea HQ hasta la profundidad requerida una vez llegado a la cota se perfora con tuberiacutea de
revestimiento HW (rimando en la zona exterior de la tuberiacutea HQ) hasta llegar a la cota de fondo donde se colocaraacute el anclaje
Se procede a limpiar el sondeo con agua y se retira la tuberiacutea interior HQ una vez retirada toda la tuberiacutea HQ se procede a colocar el anclaje de cable
Bachllldrsquo Jeacute Antonio Paredes Oliws 42
Determinadoacuten del crofidente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclaje
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Colocado el anclaje de cable se procede a retirar la tuberiacutea de revestimiento HW
para despueacutes inyectar el anclaje con lechada de cemento
Figura 14 Colocado de anclaje de cable en sondeo
c) Inyeccioacuten
Los anclajes fueron fijados en el terreno a traveacutes de lechada de cemento compuesta por una mezcla de agua limpia con cemento Portland comuacuten tipo I
La gran mayoriacutea de las recomendaciones y praacutecticas existentes situacutean la relacioacuten
aguacemento entre 045 y 055 en peso
En nuestro caso se ha usado la relacioacuten ac de 050 mezcla que garantiza una
resistencia a la compresioacuten simple de 210 kgcm2 a los 7 diacuteas
Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enve la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 43
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Figura 15 Inyeccioacuten de anclaje de cable
d) Tensado
Todos los anclajes fueron tesados una vez que la lechada de cemento del
anclaje obtuvo la resistencia adecuada (210 kgcm2) se estimoacute en 7 diacuteas como miacutenimo en cada caso
El tesado de los anclajes se realizoacute con gato hidraacuteulico de hasta 100Tn de carga
de trabajo y con una carrera en el pistoacuten de hasta 10rdquo ademaacutes permitioacute tesar
los cables del anclaje en conjunto el tesado se realizoacute hasta llegar al arranque del bulbo
4112 Equipos y Materiales
Relacioacuten de equipos y materiales utilizados
Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Antonio Paredes O liw s 44
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Cuadro Ndeg 12 EQUIPOS UTILIZADOS
ITEM DESCRIPCION CANTIDAD
1 B O M B A DE LO D O S C M O T O R L IS TE R P E T TE R 100
2 B O M B A P A R A TE N S A D O E N E R P A C 100
3 G A T A H ID R A U L IC A E N E R P A C DE 10000 PSI 100
4 E Q U IP O DE P E R F O R A C IO N R O T A T IV O D IA M A N TIN O 100
5 B O M B A DE IN Y E C C IO N DE C E M E N T O 100
6 TU B E R IA DE P E R F O R A C IO N HQ y H W 100
7 TU B E R IA DE IN Y E C C IO N C O N O B T U R A D O R 100
8 E Q U IP O DE SPT 100
42 ESTIMACIOacuteN DE LA CAPACIDAD DE CARGA SEGUacuteN LOS DATOS OBTENIDOS EN EL ESTUDIO DE MECAacuteNICA DE SUELOS
De acuerdo a los datos obtenidos en el estudio de mecaacutenica de suelos se tiene
lo siguiente
Cuadro Ndeg 13 DATOS REALES DEL ESTUDIO
DATOS
Del estudio de mecaacutenica de suelos De los anclajes
Paraacutemetros Unidad Paraacutemetros Unidad
Cohesioacuten 0 Carga de Anclaje NA
Angulo de friccioacuten 2870o Profundidad del bulbo de anclaje 950m
Peso Unitario 1476 KNm3 Diaacutemetro del bulbo 0114m
Clasificacioacuten SUCS Arena limosa gradada SP-SM
Longitud del Bulbo de Anclaje 40 50 y 60m
Factor de seguridad Presioacuten de iny^cioacuten 60 kgcm2
Habiendo obtenido todos los paraacutemetros necesarios se puede estimar las capacidades de cargas de acuerdo a los meacutetodos mencionados en el capiacutetulo anterior(Capiexcltulo III 323)
Deterrntoadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 45
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
gt Norma Brasilera NBR 5629
gt Bustamante y Doix 1985
gt Meacutetodo Costa Nunes 1985
421 Norma Brasilera NBR 5629
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son las longitudes
ancladas que 40 50 y 60m asiacute como el valor Itf igual a 15 valor que se
obtiene del tipo de suelo del cuadro Ndeg 10
Cuadro Ndeg 10 - Coeficiente Kf de suelos granulares NBR-5629
Suelo Compacidad
Suelta Compacta Muy Compacta
Limo 010 040 100
Arena Fina 020 060 150
Arena Media 050 120 200
Gruesa y Pedr^ones 100 200 300
2 - M C T O D O D E L A N O R M A B R A S I L E R A - 5 6 2 9
_ J 7 -T = 0 -7 U t L r K s Para suelos granularesmax Z b f
T (max) =
az =
Capacidad de carga limite o ultima TN
Esfuerzo vertical efectivo en el punto medio del anclaje KNm2
O
CIl
II II Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje m
Longitud del bulbo del anclaje m
coeficiente de anclaje dado en la Tabla Ndeg M
Cuadro Ndeg 14 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BR-5629
y e
(K N m 2 )
z
iexclm )
D
(m )
a z
(K N m 2 )
U
( m )
Lb
(m )
K f T ( m a x )
lt trade l
14 8 7 0 01 103 32 0 4 3 4 0 9 15 27 23 _
14 8 65 0 1 9 5 9 4 0 4 3 5 0 15 V 3 1 6 1 ___
14 8 6 0 H 0 1 8 8 5 6 0 4 3 6 0 B U 15 35 01
Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de arolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes Ouumltos 46
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
422 Meacutetodo Bustamante y Doix 1985
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son la parte anclada
40 50 y 60m el diaacutemetro perforado 0114m el coeficiente p que es el
coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo seguacuten el tipo de inyeccioacuten para
nuestro caso es el 14 derivaacutendose este valor del estudio de suelo (Cuadro Ndeg
11) El coeficiente qs (resistencia cortante) toma valores de 02 y 025 Mpa
Cuadro Ndeg 11 - Coeficiente p para suelos
Tipo de Suelo Coeficiente P
Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten
Grava 180 13 -14
Grava Arenosa 1 6 -1 8 12 -14
Arena con Grava 1 5 -1 6 12-13
Arena Gruesa 14- 15 11 - 12
Arena Media 1 4 -1 5 11 - 12
Arena Fina 14 -1 5 11 -12
Arena Limosa 14- 15 1 1 -1 2
Limo 14- 16 1 1-1 2
Arcilla 1 8 -2 0 12
Marga 18- 21 11 - 12
Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11
3- METODO DE BUSTAMANTE Y DOIX 1985
T(max) = Capacidad de carga limite o ultima TN
De= Diaacutemetro medio para el tramo anclado m
Dp = Diaacutemetro perforado para el tramo anclado mLb= Longitud del tramo anclado m
P = Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten qs= Resistencia al cizallamiento o cortante Mpa
ldquoDeterminadoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo de anclajerdquoBachiller Jraeacute Antonio Paredes Oliws
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Cuadro Ndeg 15 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BUSTAMANTE DOIX 1985
p Dp
(m)De(m)
Lb(m)
qs
(Mpa)
T (max)
(TN)130 011 0149 40 025 4759130 011 0149 50 02 4759130 011 0149 60 02 5710
423 Meacutetodo Costa Nunes 1985
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada necesarios son la
longitud de la parte anclada 40 50 y 60m el diaacutemetro perforado para el tramo
anclado 0114m ademaacutes el coeficiente de reduccioacuten por la presioacuten no uniforme
ni el coeficiente de aumento de diaacutemetro nd por la presioacuten de inyeccioacuten estos
dos uacuteltimos coeficientes toman valores de 1 otro dato de entrada importante
seguacuten Costa Nunes es la resistencia cortante t que es calculada con la
expresioacuten
T f = c + (c rsquo+CT rsquo 0 SUELOSGRANUWRES
r f = c + (y chnh +CTr )tan0 SUELOS COHESIVOS
C = Cohesioacuten del suelo KNm2yc= Peso especifico del suelo a una profundidad al centro del bulbo KNm3 h = Profundidad al centro del bulbo m
nh = Factorde correccioacuten cuando esta a una superior a 9m 0 = Angulo de friccioacuten
or= 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten KNm2
Para mayoriade asos nh = nb = nd = 10 De acuerdo a Costa Nunes
Cuadro Ndeg 16 RESISTENCIA CORTANTE SEGUacuteN DATOS
C ye h nh 0 OT T
(KNm2) (KNm3) (m) (0 ) (KNm2) (KNm2)
00 148 70 10 287 4000 2756
00 148 65 10 287 4000 2715
00 148 60 10 287 4000 2675
techlllerJtoeacute Antonio Parces Oliws 4 8
Deteminadoacuten del (E fic ien te de resistencia al corte unitario ende la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquo
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
La resistencia cortante hallada de esta ecuacioacuten depende de los paraacutemetros
mostrados en la figura superior asiacute como la presioacuten de inyeccioacuten que se usa no
supera los 8 a 10 Kgcm2 con estos datos se halla el esfuerzo cortante que es
un valor de 3924 KNm2 El diaacutemetro medio de la perforacioacuten es de 0137m
1- METODO DE COSTA NUNES
T(max) = C a pa c idad d e ca rga l im i te o u l t im a TN
D e = D ia m e tro m e d io d e l b u lb o m
nd= C o e f ic ie n te d e a u m e n to d e l d ia m e tro d e b id o a la p re s ioacute n d e in y e c c ioacute n
^ = L o n g itu d d e l t ra m o a n c la d o m
nl = C o e f ic ie n te d e re d u c c ioacute n d e lo n g itu d p o r la p re s ioacute n n o u n ifo rm e
x = R e s is te n c ia al c iz a lla m ie n to e n la In te r fa s e b u lb o s u e lo K N m 2
Cuadro Ndeg17 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO COSTA NUNES 1985
ni Lb nd De Tmax(m) (m) (TN)
10 40 10 011 403
10 50 10 011 497
10 60 10 011 587
Aplicado estos tres meacutetodos para calcular la capacidad de carga uacuteltima podemos elaborar el siguiente cuadro Ndeg 18
Cuadro Ndeg 18 CUADRO RESUMEN PARA LAS DIFERENTES LONGITUDES DE BULBOS
ANCLAJE METODO NBR-5629 BUSTAMANTE Y DOIX COSTA NUNES
BULBO T (Max) T (Max) T (Max)
(m) (TN) (TN) (TN)
40 27-23I M t 4759 4030
50 3161 4759 4970
60 3501 5710 5870
D e t^m ito a oacute n del ^laquo fic ien te de resistencia al to rte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 49
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
43 RESISTENCIA ENTRE EL BULBO Y EL SUELO
La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las
propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y
la presioacuten de inyeccioacuten (Cuadro N0 11)
El esfuerzo al cortante en el anclaje puede ser calculado por la expresioacuten
(Littlejohn y Bruce 1975)
Ecuacioacuten (10)
Doacutende
T = Fuerza de tensioacuten de disentildeo
D h = Diaacutemetro del hueco
r a = Esfuerzo de cortante permitido
Lb = Longitud cementada del bulbo
Determ l^raoacuten del ctoficiente de resistencia al torte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje Bachiller Jraeacute Antonio Partoes O lilaquo s 50
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Cm I
CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Cuadro N0 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuerzos en bulbos de diaacutemetro
pequentildeo (Sabatini y otros 1999)
Tipo de SueloFactor Suelo Granular Suelo Cohesivo
Propiedades del sueloAngulo de friccioacuten tamantildeo y distribucioacuten de los agriados Mheslon Indice plastico
l^todo de perforacioacuten El uso de tuberiacutea de revestimiento aumenta los esfuereos normales y de friccioacuten
El uso de lodos en la ^rforacioacuten disminuye la capacidad
Longitud del bulto
La resistencia aumenta al aumentar la longitud del bulbo hasta los 6 metros con incrementos moderados hasta los 12 metros y muy ^co Incremento despueacutes de los 12 m
Incrementos continuos en suelos con resistencia no drenada menor de 96 kPa
1 ----mdash r
Aumenta la resistencia hasta un diaacutemetro de 30 centiacutemetros
Diaacutemetro del bulboAumenta la resistencia al aumentarel diaacutemetro hasta 10 centiacutemetros y muy poco a partir de ese diaacutemetro
i
La capacidad del ancla aumenta al aumentar la presioacuten de inyeccioacutenPresioacuten de Inyeccioacuten
La capacidad del ancla aumenta solamente con inyeccioacuten por etapas Presiones iniciales muy altas deben evltarse
En el Cuadro N0 20 se muestran algunos valores del esfuerzo de cortante permitido para anclajes en roca y en suelos Los tendones deben separarse
entre siacute utilizando espaciadores para asegurar la adherencia total de cada uno
de ellos a la mezcla cementante en toda la longitud del bulbo Adicionalmente
deben colocarse centralizadores para garantizar que existe un cubrimiento de mezcla de miacutenimo 10mm
Determinadoacuten del cw ficlente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliras 51
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad da Ingenieriacutea Civil
CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo
interface a lo largo del bulbo (Modificado de PTI
de anclaje y el material en la
1996)
R esistencia Uacute ltim a al C ortan te R es is tenc ia Uacute ltim a alen tre el Bulbo y el ^ t e r ia l en la C ortan te entre el B u lto y el
T ipo de ^ t e r ia l In tertace P eriacutem etra l del B u lto ^ t e r i a l en la Interfacepara Iny toc ione s por P eriacutem etra l del B u lto para
G ravedad Inyecciones a P resioacuten
Kpa Kpa
G ranito y basa lto 1700 a 3100
C aliza do lom fflca 1 4 0 0 a 2 1 0 0
C aliza blanda 1000 a 1ltW0
P izarras y lutitas duras 800 a 1400
Lutrias blandas 200 a 800
Aren iscas 800 a 1700
Aren iscas m e tto riza d a s 700 a 800
C reta 200 a 1100
^ r g a m eteorizada 150 a 250
C oncre to 1400 a 2 8 0 0
Arcilla lim osa blanda30 a 70
Arcilla lim osa30 a 70
Arcilla dura de p lastic idad m edia a alta
30 a 70 30 a 100
Arcilla m uy dura de p lastic idad m edia a alta
70 a 170
Arcilla m u y dura lim osa de p lastic idad m edia
270 a 370
Arena de grano m edio a fino dens idad m edia a alta
80 a 370
Arena de grano grueso con grava densidad media
100 a 600
Arena de grano g rueso con grava densidad densa a m uy densa
70 a 140 250 a 900
Arenas lim osas170 a 400
D etritos g lac ia les densos300 a 500
Grava arenosa densidad m edia200 a 1300
Grava arenosa densa a m uy densa 270 a 1300
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario en te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 52
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil
CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga en bulbos de anclas preshy
tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatini y otros 1999)
Tipo de Suelo
DensidadRelativa
(SPT)
Transferencia Estirada en
kNmmdashf---------------------- 1
Suelta 145^ en a y l^d ia densa 220grava Densa 290
Suelta 100^ en a l^dia densa 145
Densa 190
Suelta 70^ en a y l^d ia densa 100limos Densa 130
I^zcla de arenay arcilla Dura 30de baja l^ y Dura 60plasticidad
Suelta SPT = 4 a 15^ d ia densa SPT = 15 a 30
Densa SPT = mas de 30
431 Calculo de la adherencia
La resistencia a la adherencia muy raramente se mide en el laboratorio y no existe un procedimiento estaacutendar para calcularla La mayoriacutea de los disentildeos se basan en estimativos ldquocrudosrdquo de la resistencia entre el suelo o roca y el bulbo
por correlacioacuten con casos similares tablas de resistencias tiacutepicas o por la
experiencia local
La carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar SPT como se
indica en la Cuadro Ndeg 20 (Sabatini y otros 1999) El factor de seguridad recomendado debe ser mayor de 20
La suposicioacuten de la resistencia entre el bulbo y el suelo genera una gran incertidumbre en el disentildeo y en ocasiones se ha llegado a fracasos
Determlnaaoacuten del cw fic iente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 53
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil
CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILM EL SALVADOR
Como solucioacuten a la incertidumbre generada por la suposicioacuten de la adherencia
entre el bulbo y el suelo se acostumbra a realizar pruebas de carga de anclajes
con el objeto de verificar en campo los valores supuestos y si es necesario
modificar las longitudes del bulbo o las cargas aplicadas
Estos ensayos son muy importantes al inicio del proceso de construccioacuten de los
anclajes Despueacutes de realizados los ensayos de carga se procede a revisar y
actualizar el disentildeo en lo relacionado con los bulbos de anclaje especialmente
cuando se requiere aumentar su longitud
44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE EL BULBO Y EL
SUELO EN VILLA EL SALVADOR
441 Tensado de anclajes
Los anclajes han sido tensados hasta llegar al arranque del bulbo para esto se
detalla a continuacioacuten los resultados de la prueba de tensado
Cuadro Ndeg 22 CARGA DE ARRANQUE DE BULBOS EN VILLA EL SALVADOR
Anclaje Longitud Bulbo (m) Carga Tesado (TN)
A-I 40 3646
A-ll 50 4215
A-lll () 60 4404
() Para el anclaje A-lll no se llegoacute al arranque
Con los datos obtenidos procedemos a calcular el esfuerzo de corte en la
interaccioacuten bulbo - suelo para esto nos apoyamos con la Ecuacioacuten (10)
Seguacuten la ecuacioacuten se tiene
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller J toeacute Antonio Paredes OHtos 54
NIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA Facultad de Ingenieriacutea Civil
CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
T
nDhLb
Cuadro Ndeg 23 ESFUERZO DE CORTE ENTRE BULBO - SUELO EN VILLA EL SALVADOR
ANCLAJE T(TN) Dh (m) Lb(m) T a (KNm2)
A-I 3646 01143 40 24902
A-ll 4215 01143 50 23030
A-lll () 4404 01143 60 20053
lsquo to te rm in^oacuten del ctoficlente de resistencia al torte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 55
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Ciril OBTENIDOS
CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS
51 Capacidad de Carga Ultima Obtenido
La capacidad de carga ultima obtenida en campo para los anclajes A-I y A-ll se
verifica cuando el bulbo falla por arrancamiento mientras que para el anclaje A- III el bulbo no falla por arrancamiento sin embargo se ensaya hasta llegar al
liacutemite de fluencia
De acuerdo al cuadro N0 22 para los anclajes A-I y A-ll se ha llegado a la carga
ultima mientras que para el anclaje A-lll se ha llegado a la carga miacutenima de
fluencia
El cuadro N0 23 nos indica el esfuerzo de corte real que existe entre el bulbo y
el suelo de la zona en estudio los valores de ^ a para los anclajes A-I y A-ll son
calculados de acuerdo a la Ecuacioacuten (10)
52 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido
De los valores obtenidos con referencia a los anclajes A-I y A-ll se puede
comparar con los valores del Cuadro Ndeg 20 por consiguiente para las arenas
limosas se tiene un rango de valores que pudiera tomar ^ a (170 KNm2 - 400
KNm2) el cual estaacute dentro de ese rango nuestros valores hallados para nuestro
tipo de suelo en estudio seguacuten el Cuadro Ndeg 23
Haciendo un graacutefico comparativo con los resultados obtenidos del Cuadro Ndeg 23
y los datos que nos brinda el Cuadro Ndeg 20 de acuerdo al rango de valores se
tiene el Figura Ndeg 16
En la Figura Ndeg 16 podemos visualizar los valores obtenidos que se encuentran
dentro del rango de valores de Resistencia Uacuteltima al Cortante entre el Bulbo y el
suelo arenoso
Determinacioacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 56
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Civil OBTENIDOS
Figura Ndeg 16 Valores resistencia uacuteltima
Tambieacuten se pudo observar que los diaacutemetros reales fueron mayores en
comparacioacuten con el diaacutemetro de perforacioacuten tal como se muestra en el cuadro
N0 24 -
Cuadro Ndeg 24 DIAacuteMETROS REALES EN CAMPO Y EL EN AUMENTO
ANCLAJE D Teoacuterico (m)D Real de
Anclaje (m)() Aumento
A-I 01143 0141 2336
A-ll 01143 0147 2860
A-lll () 01143 0151 3211
lsquo Deteroinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte uniterio e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jw eacute Antonio Paredes O liw s 57
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
61 CONCLUSIONES
1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de
valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se
realizoacute la prueba (Villa el Salvador)
2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de
resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso
para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar
en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de
suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador
3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada
4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)
debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo
previamente calibrado
5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo
tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de
Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros
meacutetodos estimativos
6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga
requerida
7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten
8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi c o n c l u s io n e s y r e c o m e n d a c io n e s
62 RECOMENDACIONES
1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de
verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del
comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio
2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con
precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las
longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea
evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de
perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria
de los anclajes
3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en
cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser
mayores
4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable
controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten
los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos
lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil B IB L IO G R A F IA
BIBLIOGRAFIacuteA
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estabilizacioacuten de excavaciones profundasrdquo Tesis UNI - FIC Civil 2011
James Warner PE Practical Handbook of Grouting Soil Rock and
Structures Copyright copy 2004 by John Wiley amp Sons Inc Haboken New
Jersey EEUU
Suarez Jaime Deslizamientos Teacutecnicas de Remediacioacuten Volumen II
Copyrightcopy 2013 Geotecnologiacutea SAS httpw^erosioncomco 2013
Ucar Navarro Roberto ldquoManual de Anclajes en Ingenieriacutea Civilrdquo Universidad
Politeacutecnica de Madrid Madrid Espantildea 2004
US Department of Transportations FHWA ldquoGround Anchors and Anchored
Systemsrdquo Geotechnical Engineering circular Ndeg 4 June 1999
Determlnatiacuteoacuten del c iacutec le n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de anclajetachlller Jraeacute Antonio Paredes Oliws 60
En agradecimiento a mis Padres
Juana Olivos y Florencio Paredes
Con carintildeo especial
A mi esposa Rociacuteo
y a mis hijos Fabiana y Marcelo
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteAFacultad de Ingenieriacutea Civil INDICE
INDICE
RESUMEN 5
LISTA DE CUADROS 6
LISTA DE FIGURAS 7
INTRODUCCIOacuteN 8
CAPITULO I GENERALIDADES 9
11 ANTECEDENTES 9
12 OBJETIVOS 9
13 ALCANCES 10
CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR 11
21 UBICACIOacuteN Y CONDICIONES CLIMATICAS 11
211 Ubicacioacuten 11
212 Acceso al Aacuterea en Estudio 11
213 Condicioacuten Climaacutetica 12
22 GEOLOGIacuteA Y SISMICIDAD 12
221 Geologiacutea 12
2211 Caracteriacutesticas Geomorfoloacutegicas 14
2212 Geodinaacutemica Extema 15
2213 Sismicidad 15
2221 Paraacutemetros de Disentildeo Sismo Resistente 16
23 ETAPAS DEL ESTUDIO 17
231 Fasede Campo 17
232 Fase de Laboratorio 17
233 Fasede Gabinete 17
24 TRABAJOS EFECTUADOS 17
241 Trabajos de Campo 17
2411 Sondaje 18
2412Muestreo Disturbado 19
Determinadoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteAFacultad de Ingenieriacutea Civil INDICE
2413 Registro de Sondajes 19
242 Ensayos de laboratorio 20
243 Clasificacioacuten de Suelos 20
25 PERFIL ESTRATIGRAFICO 20
26 ANAacuteLISIS DE LOS RESULTADOS DE LABORATORIO 21
261 Anaacutelisis Quiacutemico 21
262 Densidad Maacutexima Miacutenima y Relativa 22
CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARA DISENtildeO DEANCLAJES 25
31 CONDICIONES GEOLOacuteGICAS GEOTEacuteCNICAS 25
32 ESTABILIDAD DE CAPACIDAD DE CARGA DE PANTALLASANCLADAS EN SUELOS 26
321 Introduccioacuten 26
322 Modos de falla de pantallas ancladas en suelos 28
323 Estimacioacuten de la capacidad de carga 29
3231 Norma Brasileira NBR-5629 30
3232 Meacutetodo de Ostermayer (1974) 31
3233 Meacutetodo de Bustamante amp Doix (1985) 34
3234 Meacutetodo de Costa Nunes (1987) 36
CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA AL CORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR 38
41 PROCEDIMIENTO DE TRABAJO 38
411 Secuencia de los trabajos 38
4111 Anclajes de cable 38
4121 Equipos y Materiales 42
42 ESTIMACIOacuteN DE LA CAPACIDAD DE CARGA SEGUacuteN LOS DATOS OBTENIDOS EN EL ESTUDIO DE MECAacuteNICA DE SUELOS 43
421 Norma Brasilera NBR 5629 44
422 Meacutetodo Bustamante y Doix 1985 45
423 Meacutetodo Costa Nunes 1985 46
43 RESISTENCIA ENTRE EL BULBO Y EL SUELO 48
rsquo Determinadoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller J w eacute Antonio Paredes Oliras 2
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteAFacultad de Ingenieriacutea Civil INDICE
431 Calculo de la adherencia 51
44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE BULBO Y EL SUELO EN VILLA EL SALVADOR 52
441 Tesado de anclajes 52
CAPITULO V ANAacuteLISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS 54
12 Capacidad de Carga Ultima Obtenido 54
13 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido 54
CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 56
61 CONCLUSIONES 56
62 RECOMENDACIONES 57
BIBLIOGRAFIacuteA
ANEXOS
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para diserto deato laje Bachiller J toeacute Antonio Paredes O liw s 3
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil RESUMEN
RESUMEN
Partiendo del estudio geoteacutecnico de un suelo areno limoso (Distrito de Villa El
Salvador) se obtienen los paraacutemetros geoteacutecnicos que serviraacuten para estimar la
capacidad de carga de los anclajes mediante diferentes meacutetodos preliminares
Se realizan pruebas in situ con diferentes longitudes de bulbos que seraacuten
ensayados (tesados) hasta llevarlos a la falla entre el bulbo de cemento y el
suelo
Se determina el coeficiente de corte unitario que existe entre un suelo arenoso y
el bulbo de cemento formado por el anclaje de cable tipo toroacuten en base a las
pruebas realizadas
Se compara los datos obtenidos de la pruebas con tablas existentes realizados
en suelos similares
Determinaboacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla jersquotech ille r Jraeacute Antonio Paredes O liw s 4
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteAFacultad de Ingenieriacutea Civil LISTA DE CUADROS
LISTA DE CUADROS
Cuadro No01 Profundidad del sondaje 20
Cuadro N0 02 Resultados del ensayo de penetracioacuten estaacutendar SPT-01 20
Cuadro Ndeg 03 Clasificacioacuten de suelos 22
Cuadro Ndeg 04 Anaacutelisis Quiacutemico 24
Cuadro Ndeg 05 Calculo de la densidad natural 24
Cuadro Ndeg 06 Descripcioacuten del suelo seguacuten la densidad 25
Cuadro Ndeg 07 Correlacioacuten entre la forma granulomeacutetrica y el aacutengulo
de friccioacuten interna 25
Cuadro Ndeg 08 Correlacioacuten entre la penetracioacuten estaacutendar y el aacutengulo
de friccioacuten interna 26
Cuadro Ndeg 09 Estratigrafiacutea del suelo en zona de estudio de Villa
El Salvador 27
Cuadro Ndeg 10 Coeficiente Kf de suelos granulares 33
Cuadro Ndeg 11 Coeficiente p para suelos 36
Cuadro Ndeg 12 Equipos utilizados 45
Cuadro Ndeg 13 Datos reales del Estudio 45
Cuadro Ndeg 14 Fueras Tensoras maacuteximas por Meacutetodo BR-5629 46
Cuadro Ndeg 15 Fueras Tensoras maacuteximas por Meacutetodo
Bustamante doix 1985 48
Cuadro Ndeg 16 Resistencia Cortante seguacuten Datos 48
Cuadro Ndeg 17 Fueras Tensoras maacuteximas por meacutetodo
Costa Nunes 1985 49
Cuadro Ndeg 18 Cuadro Resumen para las diferentes longitudes de bulbos 49
Cuadro Ndeg 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuereos
en bulbos de diaacutemetro pequentildeo (Sabatini y otros 1999) 51
Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo de
anclaje y el material en la interface a lo largo del bulbo
(Modificado de PTI 1996) 52
Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga enbulbos de anclas pre-tensadas de pequentildeo diaacutemetro
(Sabatini y otros 1999) 53
Determiacutenaaoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je fech ille r JltKeacute Antonio Partoes O liw s 5
UNIWRSIOAD NACIONAL DE INGENIERIAF K u lttd lngraquonirlraquo CMI LISTA DE CUADROS
Cuadro N 22 Carga de arranque de bulbos en Villa El Salvador 54
Cuadro N 23 Esfuereo de corte entre bulbo - suelo en VIII El S lv do r 55
CUadro N 24 Diaacutemetros reales en campo y el en aumento 57
f r^ m ln ^ oacute n dal c ic la n te da ratittancl al corta unitario antra la unioacuten bulbo anclado y auaio aranoao para dlaaoacuteo da arclajatah lllw Jlt^ Antonio Parrtaa OHlaquot fl
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteAFacultad de Ingenieriacutea Civil LISTA DEFIGURAS
LISTA DE FIGURAS
Figura 01 Ubicacioacuten de zona de estudio 13Figura 02 Vista frontal del lugar en estudio 14
Figura 03 Recuperacioacuten de muestra en cantildea partida 21
Figura 04 Mecanismo de transferencia de carga en anclajes
(Juran e Elias 1991) 29
Figura 05 Sistema idealizado de fuerzas sobre pantallas atirantadas
(Hanna 1982) 29
Figura 06 Tipos de ruptura de una pantalla anclada en suelo
(GeoRio 2000) 30
Figura 07 Tipos de ruptura global cuntildea y generalizada (GeoRio 2000) 31
Figura 08 Capacidad liacutemite de carga de anclaje en suelos granulares
seguacuten Ostermayer (1974) 34
Figura 09 Resistencia a la rotura por unidad de longitud de los anclajes
en suelos cohesivos (Ostermayer 1974) 35
Figura 10 Influencia de la presioacuten de inyeccioacuten en la resistencia al corte
en suelos cohesivos (Ostermayer 1974) 35
Figura 11 Correlaciones empiacutericas para la fuerea de cizallamiento por
unidad longitud en la arenagrava (Bustamante y Doix 1985) 37
Figura 12 correlaciones empiacutericas para la resistencia al corte por unidad
de longitud en arcillas limos (Bustamante y Doix 1985) 38
Figura 13 Armado de anclaje de cable 42
Figura 14 Colocado de anclaje de cable en sondeo 43
Figura 15 Inyeccioacuten de anclaje de cable 44
Figura 16 Valores resistencia uacuteltima 57
Determinaaoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajetachlller Jreeacute Antonio Paredes O l i^ 7
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil LISTA DE SIMBOLOS
LISTA DE SIMBOLOS
ASTM American Society for Testing and Materials
^ Angulo de friccioacuten
Tmm Capacidad de carga limite o ultima
ltjr 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten
K f Coeficiente de anclaje
nd Coeficiente de aumento del diaacutemetro debido a la presioacuten de inyeccioacuten
P Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten
niexcl Coeficiente de reduccioacuten de longitud por la presioacuten no uniforme
a 0 Coeficiente de reduccioacuten de resistencia al corte no drenada Su
c Cohesioacuten
Dh Diaacutemetro del hueco
De Diaacutemetro medio para el tramo anclado
Dp Diaacutemetro perforado para el tramo anclado
r a Esfuereo de cortante permitido
S Factor de Amplificacioacuten del Suelo
C Factor de Amplificacioacuten Siacutesmica
Z Factor de zona
T Fuerea de tensioacuten de disentildeo
Lb Longitud tramo anclado yo cementada del bulbo
N Numero de golpes en SPT
U Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje
T0 Periodo de vibracioacuten
Ynat Peso especiacutefico del suelo
Yc Peso especiacutefico del suelo a una profundidad al centro del bulbo
h Profundidad al centro del bulbo
nh Reduccioacuten del factor de profundidad cuando es maacutes de 9m
Determinaaoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deamlajeBachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 8
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteAFacultad de Ingenieriacutea Civil LISTA DE SIMBOLOS
T
Qs
sues
Resistencia al cizallamiento en la interface bulbo-suelo
Resistencia al cizallamiento o cortante
Sistema Unificado de Clasificacioacuten de Suelos
Tensioacuten vertical efectiva en el punto medio del anclaje
ldquo Determinadoacuten del in f ic ie n te de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto andado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je B ach ili^ Jraeacute Antonio Partoes O liw s 9
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil INTRODUCCION
INTRODUCCIOacuteN
En las obras de ingenieriacutea civil es comuacuten la ejecucioacuten de cortes y excavaciones
ambos tipos de trabajo requieren la remocioacuten de cierta cantidad de suelo y la
consecuente peacuterdida de confinamiento en la periferia El ingeniero inicialmente
verifica si la estructura puede ser estable sin ayuda externa o si es necesario
emplear un muro de contencioacuten o formar un talud La aparicioacuten de las anclas
para roca primero y para suelo poco despueacutes representoacute un importante
avance tecnoloacutegico para todos los trabajos relacionados con la estabilizacioacuten de
una masa de roca o suelo Las anclas al estar totalmente embebidas en el suelo
no interfieren con las maniobras de construccioacuten en el interior de las
excavaciones Es por eso importante ahora en la construccioacuten su
comportamiento y la verificacioacuten de los paraacutemetros que estaacuten relacionados
directamente entre el bulbo del ancla y el suelo que muchas veces pueden
llevarlos a fallar
En el presente informe de suficiencia determinaremos el coeficiente de
resistencia al corte unitario que existe entre el bulbo del anclaje y el suelo
arenoso limoso el suelo con estas caracteriacutesticas se encuentra en distrito de
Villa El Salvador en la Ciudad de Lima
Determinadoacuten del creficiacuteente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para diserto dearclajetech llle r J w eacute Antonio Paredes OIiacutetos 10
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CAPITULO I GENERALIDADES
En este capiacutetulo detallaremos los antecedentes y objetivos para establecer el
coeficiente de corte unitario que existe entre un suelo arenoso y el bulbo de
cemento formado por el anclaje Adlclonalmente definiremos la metodologiacutea a
ser utilizada para realizar el Informe de suficiencia correspondiente asiacute como
tambieacuten la estructura de la misma
11 ANTECEDENTES
El crecimiento de la ciudad de Lima y la alta demanda de viviendas en la ciudad de Lima gran parte de la zona perifeacuterica estaacute siendo poblado y se estaacute
ejecutando construcciones en diversos tipos de suelos Una zona de alto
crecimiento urbano se ubica en la parte sur de la ciudad de Lima que abarca
distritos como Villa Mariacutea del Triunfo Villa el Salvador Chorrillos Luriacuten etc en donde se estaacuten ejecutando construcciones sobre suelos arenosos
Estas construcciones necesitan realizar excavaciones para la cimentacioacuten y
surge la necesidad de estabilizar los taludes colindantes realizando anclajes en
estos suelos al respecto la Informacioacuten de paraacutemetros necesarios para realizar
caacutelculos en este tipo de suelo arenoso es Insuficiente en nuestro medio a
comparacioacuten de los suelos gravosos donde la Informacioacuten es mayor y los
anclajes tienen un buen comportamiento como elementos estabilizadores de contencioacuten Estudios e Investigaciones nos brindan paraacutemetros de resistencia
uacuteltima al esfuereo cortante entre el bulbo de anclaje y el material en la interface a
lo largo del bulbo (Modificado de PTI 1996) asiacute como valores aproximados de
la transferencia de carga en bulbos de anclas pre-tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatinl y otros 1999) sin embargo surge la necesidad de realizar pruebas de
carga en campo para verificar los valores supuestos para la ejecucioacuten de
proyectos de estabilidad con anclajes en suelos arenosos
Determinadoacuten del craficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O ltos 11
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12 OBJETIVOS
Establecer el coeficiente de corte unitario que existe entre un suelo arenoso y
el bulbo de cemento formado por el anclaje
Evaluar las caracteriacutesticas del lugar a partir del estudio de mecaacutenica de
suelos y determinar los paraacutemetros del suelo en una determinada zona de
Villa el Salvador
Calcular la resistencia uacuteltima al cortante entre el bulbo y el material en la
interface perimetral del bulbo para inyecciones a baja presioacuten considerando
pruebas experimentales in situ en el distrito de Villa el Salvador
Realizar un cuadro comparativo en base a los valores experimentados obtenidos y en suelos similares en otros paiacuteses
13 ALCANCES
El presente informe de suficiencia se basa en establecer el coeficiente de corte
unitario que existe entre un suelo arenoso y el bulbo de cemento para anclajes
de cable tipo toroacuten in situ para este fin la informacioacuten requerida se realizoacute de la
siguiente manera en forma secuencial primero se recopilo informacioacuten mediante
buacutesqueda de artiacuteculos tesis libros y toda informacioacuten relevante sobre el tema
segundo se realizoacute trabajos de campo de la zona en estudio que consistiacutea en
obtener los paraacutemetros geoteacutecnicos de suelo requeridos para el disentildeo de
anclajes tercero se ejecutaron anclajes con diferentes longitudes de bulbos de
cemento que fueron ensayados y tesados hasta el arranque cuarto se realizoacute
un anaacutelisis e interpretacioacuten de los datos obtenidos en campo que seraacuten
evaluados para obtener valores de coeficiente de resistencia al corte unitario entre el bulbo y el suelo quinto se hace una comparacioacuten de los resultados
obtenidos con datos existentes (en tablas) de suelos similares sexto se recoge
las conclusiones y recomendaciones realizadas para el coeficiente de corte
unitario entre un suelo arenoso en distrito Villa el Salvador y el bulbo
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute ta ton io Paredes O l i ^ 12
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CAPITULO II ESTUDIO DE I^ S CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOS
ARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
21 UBICACION Y CONDICIONES CLIMATICAS
211 Ubicacioacuten
El terreno del estudio se encuentra ubicado en la Interseccioacuten de la Av El Sol y
la Av Pachacutec en la Mz C Lt 06 en el distrito de Villa El Salvador
Provincia Lima Departamento Lima siendo una zona netamente industrial
212 toceso al Aacuterea en Estudio
El acceso a la zona en estudio es a traveacutes de transporte puacuteblico (Oacutemnibus) por la
Av Pachacutec arteriacutea importante del Distrito de Villa el Salvador hasta llegar
con la interseccioacuten de la Av El Sol tambieacuten se puede llegar al lugar viacutea el tren
eleacutectrico hasta el paradero El sol (Av El Sol) y llegar hasta la interseccioacuten con la
Av Pachacutec (ver Figura 01 y 02)
Figura 01 Ubicacioacuten de zona en estudio
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Partoes O liw s 13
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Figura 02 Vista frontal del lugar en estudio
213 Condicioacuten Climaacutetica
Esta aacuterea del estudio estaacute sometido a la accioacuten microclimaacutetica de la Costa
y se le conoce como semiaacuterido limitado con afloramientos rocosos del complejo
basal de la costa
Las precipitaciones son irregulares y en forma de garuacuteas las que se presentan
en invierno siendo tambieacuten frecuentes por las tardes La temperatura en estos
periodos alcanza valores miacutenimos de hasta 11degC
Durante el verano se registran temperaturas de hasta 28degC variando la
humedad relativa en estos periodos entre 70 a 90
22 GEOLOGIAY SISMICIDAD
221 Geologiacutea
Estudios realizados para la zona y aacutereas circundantes han determinado que la geologiacutea local estaacute representada por el afloramiento de secuencias litoloacutegicas
sedimentarias intrusivas y depoacutesitos eoacutelicos El escenario del estudio se encuentra enmarcado dentro del cuadro morfotectoacutenico de la costa y el borde
occidental andino habiendo sido afectado por la tectoacutenica desarrollada durante
la orogeacutenesis andina la misma que dio lugar a una deformacioacuten con
plegamientos entre los que destaca el Sinclinal de Pachacamac se trata de un
ldquoDeterminaaoacuten del awficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 14
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pliegue abierto con un plano axial vertical ligeramente inclinado al Sureste y un
eje de direccioacuten N30degO Las rocas en las cuales se ha desarrollado
corresponden a la Formacioacuten Pamplona de composicioacuten arcillo-calcaacuterea por lo
tanto plaacutesticas Al Sur del Cerro Lomo de Cocina y a la altura del grifo Conchaacuten
se tiene afloramientos del flanco occidental Gran parte de este sinclinal se
encuentra cubierto por depoacutesitos eoacutelicos Cuaternarios Estratigrafiacutea Las
unidades litoestratigraacuteficas que afloran en el Cerro Lomo de Corvina y
alrededores estaacuten conformados por rocas sedimentarias del cretaacuteceo inferior
representados por la Formacioacuten Pamplona depoacutesitos inconsolidados del
Cuaternario de origen marino aluviales y eoacutelicos
A Cretaacuteceo Inferior
Formacioacuten Pamplona esta secuencia se manifiesta por presentar paquetes de
calizas de color gris a oscuras iacutenterestratificadas con delgados horizontes de
color rojizo por la presencia de fierro tambieacuten se manifiestan afloramientos de
lutitas gris verdosas y margas intercalados con lutitas limoliacuteticas amarillo a
rojizas por correlacioacuten estratigraacutefica se le ha asignado una edad cretaacuteceo
inferior
B Cuaternario
Pleistoceno
Depoacutesitos Eoacutelicos Los depoacutesitos eoacutelicos pleistocenicos estaacuten conformados por
acumulaciones eoacutelicas antiguas y que en la actualidad se hallan estabilizadas
conformando lomadas y cerros de arena como el Cerro Lomo de Corvina
extendieacutendose al NE hasta la Tablada de Luriacuten donde ahora se asienta la poblacioacuten de Villa El Salvador cubierto por otros depoacutesitos eoacutelicos maacutes recientes
Depoacutesitos Aluviales Este tipo de depoacutesitos se posicionan al sur del Cerro Lomo
de Corvina en la cuenca del riacuteo Luriacuten y esta constituidos por material acarreado
cantos y gravas subredondeadas de diferentes tipos de roca de composicioacuten
intrusita y volcaacutenica en una matriz areno limosa o arcillosa con buena seleccioacuten
tiene espesores que alcanzan decenas de metros sobre los que se asientan
algunos centros urbanos y terrenos de agricultura por lo que adquieren una significativa importancia para la regioacuten ya que ellos contienen acuiacuteferos notables
que dan vida a nuacutemeros pobladores y gran parte de la agricultura La edad de
Determinadoacuten del ctoficlente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes Olnras 15
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estos depoacutesitos es desconocida sin embargo dado su gran volumen es evidente
que su deposicioacuten viene desde el Pleistoceno
Reciente
Depoacutesitos Eoacutelicos Estaacuten conformados por arenas moacuteviles que proceden de las
diversas playas del litoral como Conchaacuten y Luriacuten en su movimiento adoptan
variadas formas como mantos dunas y barcanes
2211 Caracteriacutesticas Geomorfoloacutegicas
Los rasgos geomorfoloacutegicos presentes en el aacuterea son el resultado del proceso
tectoacutenico y plutogravenico sobre impuesto los procesos de geodinaacutemica que han
modelado el rasgo morfo-estructural de la regioacuten Asiacute mismo la erosioacuten la
inclinacioacuten por el drenaje del Rio Luriacuten y la acumulacioacuten de arena eogravelica sobre
grandes extensiones de la zona han dado la configuracioacuten actual
Borde Litoral aacuterea de tierra firme adyacente a la liacutenea litoral expuesta a la
accioacuten de las olas marinas que forman playas abiertas por acumulacioacuten de
arenas a traveacutes de corrientes litorales
Planicies Costaneras y Conos Deyectivos Es la zona comprendida entre el
borde litoral y las estribaciones de la Cordillera Occidental constituida por una
faja angosta de territorio paralela a la liacutenea de costa adquiriendo mayor
amplitud en el Valle de Luriacuten Constituyen superficies cubiertas por gravas y
arenas provenientes del transporte y sedimentacioacuten del riacuteo Luriacuten y por arena
proveniente del acarreo eogravelico desde las playas por vientos que corren con direccioacuten SO a NE
Lomas y Cerros Testigos
Valles y Quebradas
Estribaciones andinas occidentales
Zonas andinas
Deterrninaaoacuten del c o c ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de arclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s O liw s 16
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De las arriba mencionadas unidades geomorfoloacutegicos la que estaacute directamente
relacionada con el terreno estudiado es la c) Planicies Costaneras y Conos
Deyectivos
2212 Geodinaacutemica Externa
Durante la visita efectuada a la zona no se han detectado fenoacutemenos de
geodinaacutemica externa reciente como levantamientos yo hundimientos ni
desplazamientos de la formacioacuten sedimentaria existente en la zona
222 Sismicidad
Desde el punto de vista siacutesmico el territorio Peruano pertenece al Ciacuterculo
Circumpaciacutefico que comprende las zonas de mayor actividad siacutesmica en el
mundo y por lo tanto se encuentra sometido con frecuencia a movimientos
teluacutericos Pero dentro del territorio nacional existen varias zonas que se
diferencian por su mayor o menor frecuencia de estos movimientos asiacute tenemos
que las Normas Sismo Resistente del Reglamento Nacional de Construcciones
divide al paiacutes en tres zonas
Zona 1- Comprende la ciudad de Iquitos y parte del Departamento de
Iquitos parte del Departamento de Ucayali y Madre de Dios en esta regioacuten la
sismicidad es baja
Zona 2- En esta zona la sismicidad es mediacutea Comprende el resto de la regioacuten
de la selva Puno Madre de Dios y parte del Cusco En esta regioacuten los sismos se presentan con mucha frecuencia pero no son percibidos por las personas en la mayoriacutea de las veces
Determinaaoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jraeacute Antonio P a rce s O liw s 17
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Zona 3- Es la zona de maacutes alta sismicidad Comprende toda la costa peruana
de Tumbes a Tacna la sierra norte y central asiacute como parte de ceja de selva
es la zona maacutes afectada por los fenoacutemenos teluacutericos
La ciudad en estudio se encuentra en la Zona 3 de alta Sismicidad A pesar de
ello en sus caracteriacutesticas estructurales no se identifican rasgos sobre
fenoacutemenos de tectonismo que hayan influido en la estructura geoloacutegica de la
zona
2221 Paraacutemetros de Disentildeo Sismo Resistente
De acuerdo al reglamento nacional de construcciones y a la Norma
Teacutecnica de edificacioacuten E-030-Disentildeo Sismo resistente se deberaacute tomar los
siguientes valores
(a) Factor de Zona Z = 04 n
(b) Condiciones Geoteacutecnicas
El suelo investigado pertenece al perfil Tipo S3 que corresponde a un
Suelo Flexible
(c) Periodo de Vibracioacuten del Suelo To = 09 seg
(d) Factor de Amplificacioacuten del Suelo S = 14
(e) Factor de Amplificacioacuten Siacutesmica (C)
Se calcularaacute en base a la siguiente expresioacuten
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 18
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n El aacuterea en estudio corresponde a la Zona 3 el factor de zona se interpreta
como la aceleracioacuten maacutexima del terreno con una probabilidad de 10 de ser
excedida en 50 antildeos
23 E T^A S DEL ESTUDIO
Los trabajos se efectuaron en 03 etapas
231 Fase de Campo
Se efectuaron trabajos de exploracioacuten con el fin de conocer el tipo y
caracteriacutesticas resistentes del sub-suelo
232 Fase de Laboratorio
Las muestras obtenidas en el campo se llevaran al laboratorio con el objeto
de determinar sus propiedades fiacutesicas y mecaacutenicas
233 Fase de Gabinete
A partir de los resultados en Campo y Laboratorio se obtendraacuten los paraacutemetros
geoteacutecnicos del suelo en estudio
2 4 T R ^ ^ O S EFECTUADOS
241 Trabajos de Campo
Las investigaciones de Campo estaraacuten iacutentimamente ligadas al suelo encontrado
La exploracioacuten se realizoacute mediante 01 Sondeo a cielo abierto ubicado
estrateacutegicamente lo cual cubre razonablemente el aacuterea a investigar
Las profundidades maacuteximas alcanzadas seraacuten de 1145m computados a partir del nivel del terreno natural lo que nos permitiraacute visualizar la estratigrafiacutea y
determinar el tipo de ensayos de laboratorio a ejecutar de cada uno de los estratos de suelos a encontrarse de las muestras disturbadas representativas
D eteroinaaoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 19
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2411 Sondaje
Se ha efectuado 01 sondaje SPT y ensayos con posteadora manual (IWAN
AUGER) y Ensayos SPT cada metro de profundidad registraacutendose el nuacutemero de
golpes N necesarios para penetrar cada 15cm de un total de 45cm del
penetroacute metro
El equipo de Penetracioacuten Estaacutendar consta de un triacutepode y un motor el cual va
acondicionado para impulsar el martillo de 140 libras el cual cae libremente a
traveacutes de un tubo guiacutea desde una altura de 76 cm la cantildea partida es hincada en
las arenas compactas a semi compactas
La profundidad de sondajes se da en el Cuadro Ndeg01 Los resultados del
Ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar (SPT) se presenta en los Cuadros No02 y en el
Anexo I Registro de Sondaje y valores de ensayo SPT Anexo II Resultados de
ensayo de laboratorio y en el Anexo III Panel fotograacutefico
Cuadro Ndeg 01 PROFUNDIDAD DEL SONDAJE
Sondaje Profundidad (m)
SPT-01 1145
Cuadro Ndeg 02 RESULTADOS DEL ENSAYO DE PENETRACIOacuteN ESTANDAR SPT-01
SONDAJE SPT-01
Prof(m) 500-545 600-645 700-745 800-845
Primeros 15cm se descarta - 14 17 16
Primeros 15cm de prueba - 18 23 34
Uacuteltimos 15cm de prueba - 25 28 40
Valor ldquoNrdquo - 43 51 74
Determinaaoacuten del de fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dea l ia je Bachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 20
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SONDAJE SPT-01
Prof(m) 900-945 1000-1045 1100-1145
Primeros 15cm se descarta 32 39 20
Primeros 15cm de prueba 38 44 5011
Uacuteltimos 15cm de prueba 5014 5010 509
Valor ldquoN 88 94 100
N (Numero de golpes) (Longitud hincada)
2412 Muestreo Disturbado
Se tomaron muestras disturbadas de cada uno de los tipos de suelos
encontrados y extraiacutedos mediante la recuperacioacuten del sondaje a traveacutes de la
cuchara partida en cantidad suficiente como para realizar los ensayos de
clasificacioacuten e identificacioacuten asiacute como tambieacuten los anaacutelisis quiacutemicos
2413 Registro de Sondajes
Se realizoacute el registro de sondajes anotaacutendose las principales caracteriacutesticas de
los estratos encontrados tales como humedad compacidad consistencia NF plasticidad clasificacioacuten saturacioacuten etc
Figura 03 Recuperacioacuten de muestra en cantildea partida
Determlnadoacuten del ctoficlente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller J toeacute Antonio Partoes O li^ s 21
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242 Ensayos de laboratorio
Con las muestras recuperadas se realizaron los siguientes ensayos
gt 03 Anaacutelisis Granulomeacutetrico ASTM D-422
gt 03 Humedades Naturales ASTM D-2216
gt 03 Densidades maacuteximas ASTM D-4253
gt 03 Densidades miacutenimas ASTM D-4254
gt 03 Ensayo Corte Directo
gt 01 Anaacutelisis Quiacutemico
gt 01 Contenido de Sales Totales MTCE-219
gt 01 Contenido de Sulfatos ASTM D-516
gt 01 Contenido de Cloruros ASTM D-512
243 Clasificacioacuten de Suelos
Se realizaron los ensayos para la clasificacioacuten de acuerdo al Sistema Unificado
de Clasificacioacuten de Suelos (SUCS) en el laboratorio N0 2 de Mecaacutenica de Suelos
y Pavimentos de la Universidad Nacional de Ingenieriacutea Ver Cuadro N0 03
Cuadro Ndeg 03 CLASIFICACIOacuteN DE SUELOS
SONDAJE SPT-01 SPT-01 SPT-01
Prof(m) 7 00 -7 45 900-945 1100-1145Ret N0 4 000 000 010
Pasa N0 200 800 1200 1300LL() NP NP NPIP() NP NP NPSUCS SP-SM SW-SM SM
DescripcioacutenArena limosa pobremente
gradada
Arena limosa bien gradada Arena limosa
Corte directo (0) 2870o 2990o 2810degCohesioacuten(Kgcm2) 000 000 001
PesoUnitario(gcm3) 1534 1581 1596
Determinadoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte umtano entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes Olnres 22
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25 PERFIL ESTRATIGRAFICO
De acuerdo a la exploracioacuten efectuada mediante el sondeo tal como se
observaraacute en el reacutecord del estudio de exploracioacuten asiacute como en los resultados de
Laboratorio adjuntados en conformidad con las labores de campo ensayos de
laboratorio se tiene el siguiente perfil estratigraacutefico del sub suelo
- Desde OOOm hasta los 500m es una arena limosa mal gradada de baja
compacidad
- A partir de los 500m hasta los 745m de profundidad el sondaje se encontroacute
una arena limosa mal gradada color gris claro de mediana compacidad
- Desde los 745m viene seguida por una arena limosa bien gradada de color
gris amarillento densa subyace hasta una profundidad de 1145m una arena
limosa muy densa de color gris amarillento
Durante la exploracioacuten se realizoacute ensayos de SPT a partir de la profundidad de
500m
El nivel freaacutetico no se encontroacute
26 ANALISIS DE LOS RESULTADOS DE LABORATORIO
Del cuadro de propiedades iacutendices y paraacutemetros deducidos del estrato de
sustentacioacuten las arenas finas pobremente graduadas se observara lo siguiente
261 Anaacutelisis Quiacutemico
Del resultado del Anaacutelisis Fiacutesico Quiacutemico efectuado en una muestra
representativa proveniente del sondaje SPT-01 se tiene el cuadro Ndeg04
Determinacioacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller J toeacute Antonio Partoes O liw s 23
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Cuadro Ndeg 04 ANAacuteLISIS QUIacuteMICO
SondajeNdeg
Profundidad(m)
Sales Solubles Totales
PPM
ClorurosPPM
SulfatosPPM
SPT-01 600-1145 93100 21071 8392
Dichos valores de sulfatos NO ocasionan un ataque quiacutemico al concreto de la
cimentacioacuten debieacutendose de utilizar Cemento Poacutertlan Tipo I en la preparacioacuten del
concreto en los cimientos Seguacuten Design and Control of Concrete Mixtures
Capitulo II Paacuteg 20 Tabla 2-2 Poacutertland Cement PCA Asociacioacuten
262 Densidad Maacutexima Miacutenima y Relativa
A continuacioacuten se detalla los resultados de las densidades maacuteximas y miacutenimas
asiacute como las densidades relativas para cada profundidad a partir del sexto metro
Dp - IacutePd ~ P ldquo ) x l W Pd ( P raquo P^i )
^rndeDr r e l ^ a ()fe Dtosidad del en el terteno (k^m5)
DtosMad mirnma Dcradad rcca m ^im a (k ty i^ )
Cuadro Ndeg 05 CALCULO DE LA DENSIDAD NATURAL
Prof (m) N DR()(grcm3)
^min(grcm3)
Pd(grcm3)
600-645 43 58 1628 1441 1544
700-745 51 64 1628 1441 1544
800-845 74 83 1708 1454 1607
900-945 88 91 1708 1454 1607
1000-1045 94 93 1726 1467 1656
1100-1145 100 95 1726 1467 1656
Det^m inaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes Oliros 24
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Con la finalidad de asumir paraacutemetros de caacutelculo que correspondan a las
caracteriacutesticas inspeccionadas en el campo presentamos a continuacioacuten la
Cuadro N0 06 de denominacioacuten de arenas de acuerdo a su estado de
compacidad y los correspondientes rangos de densidad relativa seguacuten Lambe amp
Whitman (1969) y su correlacioacuten con la resistencia a la penetracioacuten estaacutendar
seguacuten Terzaghi y Peck (1948) modificada porskempton (1986)
Cuadro Ndeg 06- DESCRIPCIOacuteN DEL SUELO SEGUacuteN LA DENCIDAD
DESCRIPCION DENSIDAD RELATIVA PENETRACIOacuteN ESTAacuteNDARDR() N (GolpesPie)
Muy Suelta 0 - 1 5 0 - 4Suelta 1 5 - 3 5 4 - 1 0
Mediana 3 5 - 6 5 10 - 30Compacta 6 5 - 8 5 3 0 - 5 0
Muy Compacta 85 - 100 gt 50
ldquoFuente Lambe amp Whitman 1969rdquo
Tambieacuten es necesario tomar en cuenta que los granos angulosos encajan
unos con otros maacutes perfectamente que los redondeados y por esto las
arenas de granos angulosos tendriacutean un mayor aacutengulo de friccioacuten A
continuacioacuten se muestra una tabla que refleja esta influencia de la angulosidad y
de la granulometriacutea sobre el aacutengulo de friccioacuten maacuteximo presentada por Sowers y Sowers (1951) Cuadro Ndeg 07
Cuadro Ndeg 07- CORRELACIOacuteN ENTRE LA FORMA GRANULOMEacuteTRICA Y EL AacuteNGULO DE
FRICCIOacuteN INTERNA
FORMA
GRANULOMEacuteTRICA
AacuteNGULO DE FRICCIOacuteN MAacuteXIMO
SUELTA COMPACTA
Redondeada uniforme GJ O o 37o
Redondeada bien graduada 34deg 40deg
Angulosa uniforme 35deg 43deg
Angulosa bien graduada 39deg 45deg
ldquoFuente Sow^s y Sow^s (1951 )rdquo
Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes O liw s 25
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Por otro lado se muestra una correlacioacuten empiacuterica aproximada seguacuten Peck
Harrison y Thornbum (1953) de los estados de compacidad y los aacutengulos de
friccioacuten propuesta en base a ensayos de penetracioacuten estaacutendar Tal como se
muestra en la Cuadro N0 08
Cuadro Ndeg 08- CORRELACION ENTRE LA PENETRACION ESTANDAR Y EL ANGULO DE
FRICCIOacuteN INTERNA
PENETRACION ESTANDAR ANGULO DE FRICCION
N (Golpespie) (Grados)
0 - 4 2 8 - 2 9
4 - 1 0 2 9 - 3 0
1 0 - 30 3 0 - 3 6
3 0 - 50 36-41
gt 50 41 -45
ldquoFuente Peck Harrison yThornbum (1953)rsquorsquo
De acuerdo con estas referencias podemos asumir paraacutemetros con valores de
acuerdo a las inspecciones de campo de tal forma de estar del lado de la
seguridad
Como ensayo determinante se ha realizado ensayos de corte directo sobre
muestra remoldeada y drenada para hallar los paraacutemetros de Cohesioacuten (C) y
Angulo de friccioacuten 0 Los ensayos se realizaron en el laboratorio N0 2 de Mecaacutenica
de suelos y pavimentos de la Universidad Nacional de Ingenieriacutea
Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute ^ ito m o Partoes O liw s 26
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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARA DISENtildeO DEANCLAJES
31 CONDICIONES GEOLOacuteGICAS GEOTEacuteCNICAS
El perfil estratigraacutefico del suelo donde se realizoacute el estudio de mecaacutenica de suelo
presenta las siguientes caracteriacutesticas de suelo
- De OOOm a 900m Material encontrado es una arena limosa mal gradada de color gris claro (SP-SM)
- De 900m a 1100m (SW-SM) Se trata de una arena limosa bien gradada
compacta
- De 1100m a 1200m (SM) Arena limosa de densidad compacta
De acuerdo al estudio realizado in situ se determina los valores de la densidad
natural y el aacutengulo de friccioacuten para el lugar especiacutefico de Villa el Salvador de la
ciudad de Lima consideraremos el valor de cohesioacuten nula en el estudio y se
tomara dicho valor por ser un valor aun conservador para esta zona (Cuadro N0
09)
Seguacuten el estudio realizado no se encontroacute napa freaacutetica indicando que la
profundidad debe estar considerablemente maacutes abajo que la cota de cimentacioacuten
del proyecto (aproximadamente a 5000 m de profundidad)
Cuadro Ndeg 09 ESTRATIGRAFIacuteA DEL SUELO EN ZONA DE ESTUDIO DE VILLA EL
SALVADOR
Material Profundidad(m)
Nomenclaturasues Ytalt
(KNm3)Cohesioacuten
KPaAngulo de
Friccioacuten ($)
ArenaLimosa 0 0 0 -8 5 0 SP-SM 1534 0 287
ArenaLimosa 8 50 -11 00 SW-SM 1581 0 299
ArenaLimosa 1100-1150 SM 1596 1 281
Cabe sentildealar que para un disentildeo final de la estabilidad del talud con muro
pantalla anclada se recomienda la revisioacuten de la armadura de acero del muro
Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla jersquofech ille rJ re eacute ^ ito m o Paredes O liw s 27
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CAPITULO iexcln PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
que absorberaacute los esfuerzos del empuje del subsuelo para lo que se estaraacute a
disposicioacuten para las aclaraciones requeridas para el detalle respectivo
32 ESTABILIDAD DE CAPACIDAD DE CARGA DE PANTALLAS
ANCLADAS EN SUELOS
321 Introduccioacuten
El comportamiento de un anclaje en el suelo se rige principalmente por el
mecanismo de transferencia de la carga soportada por el anclaje al suelo masivo
a traveacutes de interacciones en la interfase suelo de bulbo (Figura 31) Este
mecanismo de interaccioacuten resulta en un aumento de la tensioacuten normal efectiva
del suelo y por consiguiente aumentando su resistencia a la cizalladura y el
factor de seguridad contra la rotura
En el disentildeo de una cortina atirantado la hipoacutetesis baacutesica es que las fuerzas
horizontales generadas por las presiones de contacto en la estructura del suelo
deben ser equilibradas por puntales mientras que el alivio de las tensiones
normales verticales causadas por la excavacioacuten por supuesto no Con esto los
valores de la tensioacuten de cizallamiento inducido por el proceso de excavacioacuten
aumentan significativamente con la profundidad de este
La tendencia de la cortina se mueve dentro de la excavacioacuten de la represioacuten
inducida por el suelo a lo largo de la superficie del suelo Pero pretensado la
primera liacutenea de las barras de cortina presiona contra las paredes de la
excavacioacuten sujetaacutendola al punto de anclaje Con el avance de la excavacioacuten la
estructura ahora tiende a girar alrededor de la primera liacutenea de amarre
causando desplazamientos laterales en el nuevo nivel de la excavacioacuten a su
vez de nuevo seraacute restringido por la aplicacioacuten de pretensado en la siguiente
liacutenea de anclaje Por lo tanto el movimiento de la cortina medida que avanza la
excavacioacuten se forma por una combinacioacuten de rotacioacuten y traslacioacuten influenciada
por un nuacutemero de factores tales como la cortina de incrustaciones en el terreno
de cimentacioacuten la inclinacioacuten varillas el grosor y rigidez de la estructura valores
de la distribucioacuten hipoacutetesis de sobrecarga de presiones de contacto en la interfaz suelopantalla etc La figura 04 ilustra las fuerzas que actuacutean sobre las bandas
Determinadoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute ta t to io Paredes O liw s 28
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CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
y las tensiones de cizallamiento en la interface suelo-pantalla que se desarrollan
en la excavacioacuten que se lleva a cabo
tFigura 04 Mecanismo de transferencia de carga en anclajes (Juran e Elias 1991)
Superficie de terreno
Figura 05 Sistema idealizado de fuerzas sobre pantallas atirantadas (Hanna 1982)
322 Modos de falla de pantallas ancladas en suelos
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes O liw s 29
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CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Hay varios mecanismos posibles de falla de los muros anclados Estas fallas
comuacutenmente son causadas por exceso de carga sobre un ancla Las cargas de
exceso pueden estar relacionadas con la carga de pre-tensionamiento la
secuencia de excavaciones las fuerzas del agua y fuerzas siacutesmicas entre otras
Los mecanismos de falla pueden involucrar los tendones la masa de suelo el
bulbo o las estructuras superficiales
Los principales tipos de falla son los siguientes de acuerdo con la figura 06
Figura 06 Tipos de ruptura de una pantalla anclada en suelo (GeoRio 2000)
a) Punzonamiento en la base - el suelo de fundacioacuten que soporta la base de
la pantalla tiene una capacidad de carga baja de menos de 20 kPa con iacutendice de resistencia a penetracioacuten NSPT lt 10
b) Rotura en fondo de la excavacioacuten - puede ocurrir cuando existe una capa de terreno blando debajo del nivel de excavacioacuten
Determinadoacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 30
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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
c) Ruptura Global - romper la cuntildea en mayor riesgo durante el proceso de
excavacioacuten o disturbacion generalizado de profundidad (veacutease tambieacuten
la Figura 07)
d) Deformacioacuten Excesiva - puede ocurrir durante la construccioacuten antes de
que el pretensado de los anclajes
e) Rotura del tirante - se puede producir si los componentes del sistema son
individualmente atirantado inadecuadamente o debido a la ocurrencia de
la sobrecarga de los anclajes durante la construccioacuten cuando no todos
los niveles de anclaje tambieacuten se instalaron
f) Rotura de la pantalla - ocurrencia de ruptura en flexioacuten debido al disentildeo
estructural inadecuado o ruptura de perforacioacuten anclas
Rupftra laquom cunha Ruptura generalizada
Figura 07 Tipos de ruptura global cuntildea y generalizada (GeoRio 2000)
323 Estimacioacuten de la capacidad de carga de anclaje en suelos
La mejor estimacioacuten de la capacidad de carga de los anclajes en suelos se
determina mediante la realizacioacuten de pruebas preliminares de anclaje construido
con la misma tecnologiacutea y mano de obra en el futuro emplazamiento de la obra
ya que no es teoacutericamente posible incorporar meacutetodos para el caacutelculo de la
influencia de diversos factores determinantes tales como proceso de perforacioacuten la calidad de mano de obra el proceso de inyeccioacuten etc
^ te rm in a c ioacute n del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes OIiacutetos 31
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CAPITULO lli PARAMETROS GEOTECNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
En general los meacutetodos disponibles para la determinacioacuten de la capacidad de
carga de los anclajes en suelo consideran que la resistencia del anclaje se debe
exclusivamente a la resistencia al corte desarrollado en la interface suelo-bulbo
sin tomar en consideracioacuten de los efectos del proceso de construccioacuten
incluyendo la influencia de procedimiento de inyeccioacuten soacutelo cualitativamente
3231 Norma Brasileiacutera NBR-5629
La NBR-5629 recomienda la estimacioacuten preliminar de liacutemite de capacidad de
carga anclada usando las siguientes expresiones
Suelos Granulares
Suelos Cohesivos r = a 0 UXb sO O M
Doacutende
Capacidad de carga limite o ultima
G Tensioacuten vertical efectiva en el punto medio del anclaje
U Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje
K f Coeficiente de anclaje dado en la Cuadro Ndeg 10
Lb Longitud del bulbo del anclaje
o Coeficiente de reduccioacuten de resistencia al corte no drenada Su
a 0 = 075 para Su s 40 kPa yPara suelos cohesivos
a 0 = 035 para Su s 100 kPa
lsquo Determinadoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de arcla|eBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliros 32
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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Cuadro Ndeg 10 COEFICIENTE Kr DE SUELOS GRANULARES
Suelo Compacidad
Suelta Compacta Muy CompactaLimo 010 040 100
Arena Fina 020 060 150
Arena Media 050 120 200
Gruesa y Pedr^ones 100 200 300
ldquoFuente Norma Brasilera NBR-5629
Este meacutetodo no tiene en cuenta los efectos de la presioacuten de inyeccioacuten El NBR-
5629 reconoce que la inyeccioacuten del bulbo de anclaje de la lechada puede ser del
tipo simple con flujo ascendente y de una sola etapa o por medio de vaacutelvulas y
en etapas sucesivas a criterio de la empresa ejecutora siempre que esteacuten
garantizados el llenado completo del agujero abierto en el suelo y la capacidad
de carga para el anclaje
3232 Meacutetodo de Ostermayer (1974)
Propone aacutebacos que relaciona la longitud de la zona de anclaje (bulbo) con la
capacidad de carga maacutexima de anclaje basado en el anaacutelisis de los resultados
de aproximadamente 300 ensayos en Alemania en anclajes con diaacutemetro de
perforacioacuten entre 10 y 20 cm y cobertura del suelo superior a 4m
La Figura 08 muestra las correlaciones sugeridas por Ostermayer para suelos
granulares sin especificacioacuten del procedimiento de inyeccioacuten o los valores de la presioacuten de inyeccioacuten
D e te ^ in a d oacute n del creficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato la je Bachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 33
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CAPITULO PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOSPARADISENtildeO DE ANCLAJES
laquoen
9laquo
O
mdash g pedregulho arenoso
areia meacutedia a grossa com pedregulho
Figura 08 Capacidad liacutemite de carga de anclaje en suelos granulares seguacuten Ostermayer (1974)
Para suelos cohesivos (limos y arcillas plaacutesticas medianas arcillas altamente
plaacutesticas) Ostermayer (1974) tambieacuten presento en la Figura 09 la variacioacuten con
la longitud de bulbo de la resistencia al cizallamiento en la interface suelobulbo
por unidad de longitud para anclajes realizados con y sin reinyeccioacuten En la
Figura 10 la variacioacuten en la resistencia al corte se muestra como una funcioacuten de
la reinyeccioacuten de presioacuten con lechada de cemento en la relacioacuten agua cemento
preparado = 04
ldquoDeterminaaoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jraeacute Antonio P a rce s OIitos 34
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CAPITULO IIIrsquo PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Figura 09 Resistencia a la rotura por unidad de longitud de los anclajes en suelos cohesivos
(Ostermayer 1974)
400
300
19 ancoragens executadas em argila de mediacutea a alta plasticidade Wl = 48a58 lp = 25 a35 le =11 a12
2001
Perfura^aacuteo
15(4M|
1510)
com reve^mento seco sem revestlmento seco sem revestimento com lavagem 15(420) - diagravemetro do furo- 15cm
-420 Kg de cimento consumido nareinjepao
1000 2000 3000 4000
Pressaacuteo de iacutenjegaacuteo (kPa)
Figura 10 Influencia de la presioacuten de inyeccioacuten en la resistencia al corte en suelos cohesivos
(Ostermayer 1974)
Determinacioacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio Paredes O liw s 35
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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
3233 Meacutetodo de Bustamante amp Doix (1985)
Basado en 120 pruebas de carga realizadas en Francia Bustamante y Doix
(1985) sugieren un meacutetodo para el dimensionamiento de los anclajes los cuales
consideran la influencia de la teacutecnica de inyeccioacuten presioacuten de inyeccioacuten y
volumen de pulverizacioacuten de cemento inyectado La capacidad de carga liacutemite de
anclaje Tmax se puede determinar por
Tmm Capacidad de carga limite o ultima
De Diaacutemetro medio para el tramo anclado
Dp Diaacutemetro perforado para el tramo anclado
P Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten
Lb Longitud del tramo anclado
qs Resistencia al cizallamiento o cortante
Cuadro Ndeg 11 COEFICIENTE 0 PARA SUELOS
Tipo de Suelo Coeficiente 0
Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten
Grava 180 13-14
Grava Arenosa 1 6-1 8 12-14
Arena con Grava 1 5-1 6 12-13
Arena Gruesa 1 4-1 5 11 -1 2
Arena Media 1 4 -1 5 11 -1 2
Arena Fina 1 4-1 5 11 -1 2
Arena Limosa 14- 15 11 -1 2
Limo 14-1 6 11 -12
Arcilla
OcitCO 12
Marga 18-21 11 -12
Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11
Determlnaaoacuten del c o c ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio P a rce s OIiacutetos 36
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CAPITULO un PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
El cuadro N011 presenta los valores de p que es el coeficiente de escala para
varios tipos de suelo teniendo en cuenta las dos teacutecnicas de inyeccioacuten (con y sin
reinyeccioacuten) suponiendo que el volumen inyectado es de al menos 15 veces el
volumen perforado para llegar a los valores de p en la tabla Como era de
esperar los valores maacutes altos del coeficiente se producen para los anclajes
reinyectadas
Los graacuteficos de correlaciones empiacutericas para estimar los qs coeficientes para
anclajes con y sin reinyeccioacuten se presentan para las arenas y gravas en la
Figura 11 y de limos y arcillas en la Figura 12 construida sobre la base de los
resultados de Doix y Bustamante (1985) Fujita (1977) Ostermayer y Scheele
(1977) Ostermayer (1974) Koreck (1978) y Jones (1980 1984) En abscisas la
cantidad Pl se refiere al liacutemite de presioacuten de inyeccioacuten y N el nuacutemero de golpes
de la prueba SPT
0 0 9 i f i 15 20 U 30 39 40 4 fl 3 0 S5 90 6S 7 0
Pl (MPa)1 _____i _______ i _____ i______ i _______ i _____i______ i _______ l __ mdasha--------- a--------- J-----------1---------- 1---------- 1
0 K O 30 D 90 laquo m laquo) tu M) no t raquo 1U 1WN
Figura 11 Correlaciones empiacutericas para la fuerza de cizallamiento por unidad longitud en la arena I
grava (Bustamante y Doix 1985)
lsquo Determlnadoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para diserto dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 37
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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Las correlaciones muestran que en comparacioacuten con una sola inyeccioacuten de los
efectos de la reinyeccioacuten en fases sucesivas son aparentemente maacutes
pronunciada para las arcillas limos (Figura 12) que para la arena grava (Figura
11) contradiciendo las pruebas experimentales que indican que los suelos
arenosos son de mayor inyectabilidad y maacutes susceptibles a los efectos de la
sucesiva reinyeccioacuten a alta presioacuten Este comportamiento puede deberse a otros
factores no considerados por Bustamante y Doix (1985) en la interpretacioacuten
empiacuterica de los resultados de las pruebas de carga (Novaacuteis Souza 2001)
-------------1-------------1------------T---------- ---F-------- ---------------- ~lo 10 20 30 40 W 60
N
Figura 12 correlaciones empiacutericas para la resistencia al corte por unidad de longitud en arcillas
limos (Bustamante y Doix 1985)
3234 Meacutetodo de Costa Nunes (1987)
Similar al meacutetodo de Bustamante y Doix (1985) fue propuesto por Costa Nunes
(1987) pero con la importante diferencia de que la influencia de la presioacuten de inyeccioacuten puede ser analizada cuantitativamente no soacutelo cualitativamente como en el meacutetodo de Bustamante y Doix (1985)
La capacidad de carga del liacutemite del anclaje estaacute dada por
bullDetermigravenatigraveoacuten del e ffic iente de resistencia al corte unitagraverio entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralaleBachiller Jreeacute Antonio Partoes OIiacutetos 38
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CAPITULO lli PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOS P A MDISENtildeO DE ANCLAJES
= c + +(TI
r M Capacidad de carga limite o ultima
D Diaacutemetro medio del bulboe
nd Coeficiente de aumento del diaacutemetro debido a la presioacuten de inyeccioacuten
nl Coeficiente de reduccioacuten de longitud por la presioacuten no uniforme
Lb Longitud del tramo anclado
r Resistencia al cizallamiento en la interface bulbo - suelo
Para determinar la resistencia al cizallamiento en la interface suelo-bulbo Costa
Nunes (1987) considera el criterio de rotura de Mohr-Coulomb suponiendo una
inyeccioacuten a presioacuten residual a rsquor estimada en un 50 la presioacuten inyeccioacuten dada
c Cohesioacuten
Yc Peso especiacutefico del suelo a una profundidad al centro del bulbo
h Profundidad al centro del bulbo
nh Reduccioacuten del factor de profundidad cuando es maacutes de 9m
0 Angulo de friccioacuten
a r 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten
Seguacuten Costa Nunes en la mayoriacutea de los casos se puede considerar nh = na = nb = 1
lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 39
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA AL CORTE
UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
41 PROCEDIMIENTO DE TRABAJO
El presente procedimiento comprende los trabajos requeridos para la correcta
ejecucioacuten de los anclajes en la zona determinada en villa el salvador
411 Secuencia de los trabajos
4111 Anclajes de cable
Los anclajes post-tensados son estructuras flexibles y lineales compuestos por
varios cordones de acero de alta resistencia los cuales se adhieren o fijan con
cemento dentro de roca o suelo estable (pasando el planode falla) Los anclajes
al tensarlos transmiten los esfuerzos desde el cabezal (extremo visible en la
superficie del talud) hasta el tramo anclado mitigando de esta forma los
movimientos del talud
Los anclajes estaraacuten conformado por cordones de acero grado 270 de baja
relajacioacuten con 58rdquo (1500 mm) de diaacutemetro acorde con los requerimientos del
ASTM A-416 Las caracteriacutesticas mecaacutenicas del acero grado 270 de baja relajacioacuten son
Esfuerzo miacutenimo a la rotura 18980 kgmm2 (18619 KNcm2)
Esfuerzo de fluencia 17082 kgmm2 (16757 KNcm2)
Moacutedulo de elasticidad 2780000 kg (195 KNmm2)
Seguacuten los requerimientos indicados en la norma ASTM A-416 los valores de resistencias miacutenimas del cable se indica a continuacioacuten
Diaacutemetro del cordoacuten 1524 mm (0600 in)
Deterninadoacuten del ^laquofic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 40
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Aacuterea de acero por cordoacuten 14000 mm2 (0153 in2)
Resistencia miacutenima a la rotura (Fr) 2657000 kg (2607 kN)
- Resistencia miacutenima a la fluencia (Sfc) 2391000 kg (2346 kN)
Con estas caracteriacutesticas se obtienen seguacuten los lineamientos para disentildeo
indicados en las recomendaciones del Instituto del Post-Tensado los siguientes valores para cada cable de acero de 06rdquo de diaacutemetro (1524 mm)
- Carga de disentildeo o trabajo (060 F r ) 1595040 kg (15642 KN) Ftr
- Carga de ensayo (120 Ftr) 1914007 kg (18770 KN)
- Carga de incorporacioacuten (105 Ftr) 1674782 kg (16424 KN)
lsquo Porcentaje sugerido para los ensayos en anclajes temporales
a) Armado de Anclajes
La preparacioacuten de los anclajes ha sido realizado sobre una plataforma provisional para el montaje primero se prepararaacute el tubo de inyeccioacuten de PVC
clase 10 con diaacutemetro de 1rdquo donde se ejecutaraacuten los agujeros para la inyeccioacuten
(vaacutelvula-manguito) Luego alrededor del tubo de inyeccioacuten se colocaraacuten los
cables de acero sobre separadores y cortados seguacuten la longitud definitiva del
anclaje
Los cables requeridos fueron suministrados y montados en campo el tramo del
cable de acero correspondiente al bulbo del anclaje ha sido preparado previamente y en la zona de transicioacuten del tramo libre al anclado el cable fue
sellado con cinta plaacutestica para evitar la entrada de lechada de cemento al tramo libre el tramo libre se protegioacute (aisloacute) con una manguera de polietileno actuando
como un forro
lsquo Deterrnnadoacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes Olitos 41
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Figura 13 Armado de anclaje de cable
b) Perforacioacuten
El objetivo de las perforaciones para anclajes es la obtencioacuten de un agujero con
la mayor linealidad posible El diaacutemetro de la perforacioacuten debe permitir la instalacioacuten del anclaje de cable del modo maacutes faacutecil posible
Baacutesicamente existen dos sistemas de perforacioacuten que pueden ser utilizados en
la ejecucioacuten de anclajes El primero es el sistema rotativo convencional y el segundo ha roto percusioacuten
Para la ejecucioacuten de la perforacioacuten se ha empleado el meacutetodo rotativo con el uso de una zapata tipo widia
El sistema que se ha aplicado es de perforacioacuten a rotacioacuten con tuberiacutea HQ hasta la profundidad requerida una vez llegado a la cota se perfora con tuberiacutea de
revestimiento HW (rimando en la zona exterior de la tuberiacutea HQ) hasta llegar a la cota de fondo donde se colocaraacute el anclaje
Se procede a limpiar el sondeo con agua y se retira la tuberiacutea interior HQ una vez retirada toda la tuberiacutea HQ se procede a colocar el anclaje de cable
Bachllldrsquo Jeacute Antonio Paredes Oliws 42
Determinadoacuten del crofidente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclaje
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Colocado el anclaje de cable se procede a retirar la tuberiacutea de revestimiento HW
para despueacutes inyectar el anclaje con lechada de cemento
Figura 14 Colocado de anclaje de cable en sondeo
c) Inyeccioacuten
Los anclajes fueron fijados en el terreno a traveacutes de lechada de cemento compuesta por una mezcla de agua limpia con cemento Portland comuacuten tipo I
La gran mayoriacutea de las recomendaciones y praacutecticas existentes situacutean la relacioacuten
aguacemento entre 045 y 055 en peso
En nuestro caso se ha usado la relacioacuten ac de 050 mezcla que garantiza una
resistencia a la compresioacuten simple de 210 kgcm2 a los 7 diacuteas
Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enve la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 43
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Figura 15 Inyeccioacuten de anclaje de cable
d) Tensado
Todos los anclajes fueron tesados una vez que la lechada de cemento del
anclaje obtuvo la resistencia adecuada (210 kgcm2) se estimoacute en 7 diacuteas como miacutenimo en cada caso
El tesado de los anclajes se realizoacute con gato hidraacuteulico de hasta 100Tn de carga
de trabajo y con una carrera en el pistoacuten de hasta 10rdquo ademaacutes permitioacute tesar
los cables del anclaje en conjunto el tesado se realizoacute hasta llegar al arranque del bulbo
4112 Equipos y Materiales
Relacioacuten de equipos y materiales utilizados
Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Antonio Paredes O liw s 44
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Cuadro Ndeg 12 EQUIPOS UTILIZADOS
ITEM DESCRIPCION CANTIDAD
1 B O M B A DE LO D O S C M O T O R L IS TE R P E T TE R 100
2 B O M B A P A R A TE N S A D O E N E R P A C 100
3 G A T A H ID R A U L IC A E N E R P A C DE 10000 PSI 100
4 E Q U IP O DE P E R F O R A C IO N R O T A T IV O D IA M A N TIN O 100
5 B O M B A DE IN Y E C C IO N DE C E M E N T O 100
6 TU B E R IA DE P E R F O R A C IO N HQ y H W 100
7 TU B E R IA DE IN Y E C C IO N C O N O B T U R A D O R 100
8 E Q U IP O DE SPT 100
42 ESTIMACIOacuteN DE LA CAPACIDAD DE CARGA SEGUacuteN LOS DATOS OBTENIDOS EN EL ESTUDIO DE MECAacuteNICA DE SUELOS
De acuerdo a los datos obtenidos en el estudio de mecaacutenica de suelos se tiene
lo siguiente
Cuadro Ndeg 13 DATOS REALES DEL ESTUDIO
DATOS
Del estudio de mecaacutenica de suelos De los anclajes
Paraacutemetros Unidad Paraacutemetros Unidad
Cohesioacuten 0 Carga de Anclaje NA
Angulo de friccioacuten 2870o Profundidad del bulbo de anclaje 950m
Peso Unitario 1476 KNm3 Diaacutemetro del bulbo 0114m
Clasificacioacuten SUCS Arena limosa gradada SP-SM
Longitud del Bulbo de Anclaje 40 50 y 60m
Factor de seguridad Presioacuten de iny^cioacuten 60 kgcm2
Habiendo obtenido todos los paraacutemetros necesarios se puede estimar las capacidades de cargas de acuerdo a los meacutetodos mencionados en el capiacutetulo anterior(Capiexcltulo III 323)
Deterrntoadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 45
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gt Norma Brasilera NBR 5629
gt Bustamante y Doix 1985
gt Meacutetodo Costa Nunes 1985
421 Norma Brasilera NBR 5629
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son las longitudes
ancladas que 40 50 y 60m asiacute como el valor Itf igual a 15 valor que se
obtiene del tipo de suelo del cuadro Ndeg 10
Cuadro Ndeg 10 - Coeficiente Kf de suelos granulares NBR-5629
Suelo Compacidad
Suelta Compacta Muy Compacta
Limo 010 040 100
Arena Fina 020 060 150
Arena Media 050 120 200
Gruesa y Pedr^ones 100 200 300
2 - M C T O D O D E L A N O R M A B R A S I L E R A - 5 6 2 9
_ J 7 -T = 0 -7 U t L r K s Para suelos granularesmax Z b f
T (max) =
az =
Capacidad de carga limite o ultima TN
Esfuerzo vertical efectivo en el punto medio del anclaje KNm2
O
CIl
II II Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje m
Longitud del bulbo del anclaje m
coeficiente de anclaje dado en la Tabla Ndeg M
Cuadro Ndeg 14 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BR-5629
y e
(K N m 2 )
z
iexclm )
D
(m )
a z
(K N m 2 )
U
( m )
Lb
(m )
K f T ( m a x )
lt trade l
14 8 7 0 01 103 32 0 4 3 4 0 9 15 27 23 _
14 8 65 0 1 9 5 9 4 0 4 3 5 0 15 V 3 1 6 1 ___
14 8 6 0 H 0 1 8 8 5 6 0 4 3 6 0 B U 15 35 01
Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de arolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes Ouumltos 46
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422 Meacutetodo Bustamante y Doix 1985
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son la parte anclada
40 50 y 60m el diaacutemetro perforado 0114m el coeficiente p que es el
coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo seguacuten el tipo de inyeccioacuten para
nuestro caso es el 14 derivaacutendose este valor del estudio de suelo (Cuadro Ndeg
11) El coeficiente qs (resistencia cortante) toma valores de 02 y 025 Mpa
Cuadro Ndeg 11 - Coeficiente p para suelos
Tipo de Suelo Coeficiente P
Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten
Grava 180 13 -14
Grava Arenosa 1 6 -1 8 12 -14
Arena con Grava 1 5 -1 6 12-13
Arena Gruesa 14- 15 11 - 12
Arena Media 1 4 -1 5 11 - 12
Arena Fina 14 -1 5 11 -12
Arena Limosa 14- 15 1 1 -1 2
Limo 14- 16 1 1-1 2
Arcilla 1 8 -2 0 12
Marga 18- 21 11 - 12
Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11
3- METODO DE BUSTAMANTE Y DOIX 1985
T(max) = Capacidad de carga limite o ultima TN
De= Diaacutemetro medio para el tramo anclado m
Dp = Diaacutemetro perforado para el tramo anclado mLb= Longitud del tramo anclado m
P = Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten qs= Resistencia al cizallamiento o cortante Mpa
ldquoDeterminadoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo de anclajerdquoBachiller Jraeacute Antonio Paredes Oliws
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Cuadro Ndeg 15 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BUSTAMANTE DOIX 1985
p Dp
(m)De(m)
Lb(m)
qs
(Mpa)
T (max)
(TN)130 011 0149 40 025 4759130 011 0149 50 02 4759130 011 0149 60 02 5710
423 Meacutetodo Costa Nunes 1985
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada necesarios son la
longitud de la parte anclada 40 50 y 60m el diaacutemetro perforado para el tramo
anclado 0114m ademaacutes el coeficiente de reduccioacuten por la presioacuten no uniforme
ni el coeficiente de aumento de diaacutemetro nd por la presioacuten de inyeccioacuten estos
dos uacuteltimos coeficientes toman valores de 1 otro dato de entrada importante
seguacuten Costa Nunes es la resistencia cortante t que es calculada con la
expresioacuten
T f = c + (c rsquo+CT rsquo 0 SUELOSGRANUWRES
r f = c + (y chnh +CTr )tan0 SUELOS COHESIVOS
C = Cohesioacuten del suelo KNm2yc= Peso especifico del suelo a una profundidad al centro del bulbo KNm3 h = Profundidad al centro del bulbo m
nh = Factorde correccioacuten cuando esta a una superior a 9m 0 = Angulo de friccioacuten
or= 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten KNm2
Para mayoriade asos nh = nb = nd = 10 De acuerdo a Costa Nunes
Cuadro Ndeg 16 RESISTENCIA CORTANTE SEGUacuteN DATOS
C ye h nh 0 OT T
(KNm2) (KNm3) (m) (0 ) (KNm2) (KNm2)
00 148 70 10 287 4000 2756
00 148 65 10 287 4000 2715
00 148 60 10 287 4000 2675
techlllerJtoeacute Antonio Parces Oliws 4 8
Deteminadoacuten del (E fic ien te de resistencia al corte unitario ende la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquo
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La resistencia cortante hallada de esta ecuacioacuten depende de los paraacutemetros
mostrados en la figura superior asiacute como la presioacuten de inyeccioacuten que se usa no
supera los 8 a 10 Kgcm2 con estos datos se halla el esfuerzo cortante que es
un valor de 3924 KNm2 El diaacutemetro medio de la perforacioacuten es de 0137m
1- METODO DE COSTA NUNES
T(max) = C a pa c idad d e ca rga l im i te o u l t im a TN
D e = D ia m e tro m e d io d e l b u lb o m
nd= C o e f ic ie n te d e a u m e n to d e l d ia m e tro d e b id o a la p re s ioacute n d e in y e c c ioacute n
^ = L o n g itu d d e l t ra m o a n c la d o m
nl = C o e f ic ie n te d e re d u c c ioacute n d e lo n g itu d p o r la p re s ioacute n n o u n ifo rm e
x = R e s is te n c ia al c iz a lla m ie n to e n la In te r fa s e b u lb o s u e lo K N m 2
Cuadro Ndeg17 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO COSTA NUNES 1985
ni Lb nd De Tmax(m) (m) (TN)
10 40 10 011 403
10 50 10 011 497
10 60 10 011 587
Aplicado estos tres meacutetodos para calcular la capacidad de carga uacuteltima podemos elaborar el siguiente cuadro Ndeg 18
Cuadro Ndeg 18 CUADRO RESUMEN PARA LAS DIFERENTES LONGITUDES DE BULBOS
ANCLAJE METODO NBR-5629 BUSTAMANTE Y DOIX COSTA NUNES
BULBO T (Max) T (Max) T (Max)
(m) (TN) (TN) (TN)
40 27-23I M t 4759 4030
50 3161 4759 4970
60 3501 5710 5870
D e t^m ito a oacute n del ^laquo fic ien te de resistencia al to rte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 49
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43 RESISTENCIA ENTRE EL BULBO Y EL SUELO
La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las
propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y
la presioacuten de inyeccioacuten (Cuadro N0 11)
El esfuerzo al cortante en el anclaje puede ser calculado por la expresioacuten
(Littlejohn y Bruce 1975)
Ecuacioacuten (10)
Doacutende
T = Fuerza de tensioacuten de disentildeo
D h = Diaacutemetro del hueco
r a = Esfuerzo de cortante permitido
Lb = Longitud cementada del bulbo
Determ l^raoacuten del ctoficiente de resistencia al torte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje Bachiller Jraeacute Antonio Partoes O lilaquo s 50
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Cuadro N0 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuerzos en bulbos de diaacutemetro
pequentildeo (Sabatini y otros 1999)
Tipo de SueloFactor Suelo Granular Suelo Cohesivo
Propiedades del sueloAngulo de friccioacuten tamantildeo y distribucioacuten de los agriados Mheslon Indice plastico
l^todo de perforacioacuten El uso de tuberiacutea de revestimiento aumenta los esfuereos normales y de friccioacuten
El uso de lodos en la ^rforacioacuten disminuye la capacidad
Longitud del bulto
La resistencia aumenta al aumentar la longitud del bulbo hasta los 6 metros con incrementos moderados hasta los 12 metros y muy ^co Incremento despueacutes de los 12 m
Incrementos continuos en suelos con resistencia no drenada menor de 96 kPa
1 ----mdash r
Aumenta la resistencia hasta un diaacutemetro de 30 centiacutemetros
Diaacutemetro del bulboAumenta la resistencia al aumentarel diaacutemetro hasta 10 centiacutemetros y muy poco a partir de ese diaacutemetro
i
La capacidad del ancla aumenta al aumentar la presioacuten de inyeccioacutenPresioacuten de Inyeccioacuten
La capacidad del ancla aumenta solamente con inyeccioacuten por etapas Presiones iniciales muy altas deben evltarse
En el Cuadro N0 20 se muestran algunos valores del esfuerzo de cortante permitido para anclajes en roca y en suelos Los tendones deben separarse
entre siacute utilizando espaciadores para asegurar la adherencia total de cada uno
de ellos a la mezcla cementante en toda la longitud del bulbo Adicionalmente
deben colocarse centralizadores para garantizar que existe un cubrimiento de mezcla de miacutenimo 10mm
Determinadoacuten del cw ficlente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliras 51
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Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo
interface a lo largo del bulbo (Modificado de PTI
de anclaje y el material en la
1996)
R esistencia Uacute ltim a al C ortan te R es is tenc ia Uacute ltim a alen tre el Bulbo y el ^ t e r ia l en la C ortan te entre el B u lto y el
T ipo de ^ t e r ia l In tertace P eriacutem etra l del B u lto ^ t e r i a l en la Interfacepara Iny toc ione s por P eriacutem etra l del B u lto para
G ravedad Inyecciones a P resioacuten
Kpa Kpa
G ranito y basa lto 1700 a 3100
C aliza do lom fflca 1 4 0 0 a 2 1 0 0
C aliza blanda 1000 a 1ltW0
P izarras y lutitas duras 800 a 1400
Lutrias blandas 200 a 800
Aren iscas 800 a 1700
Aren iscas m e tto riza d a s 700 a 800
C reta 200 a 1100
^ r g a m eteorizada 150 a 250
C oncre to 1400 a 2 8 0 0
Arcilla lim osa blanda30 a 70
Arcilla lim osa30 a 70
Arcilla dura de p lastic idad m edia a alta
30 a 70 30 a 100
Arcilla m uy dura de p lastic idad m edia a alta
70 a 170
Arcilla m u y dura lim osa de p lastic idad m edia
270 a 370
Arena de grano m edio a fino dens idad m edia a alta
80 a 370
Arena de grano grueso con grava densidad media
100 a 600
Arena de grano g rueso con grava densidad densa a m uy densa
70 a 140 250 a 900
Arenas lim osas170 a 400
D etritos g lac ia les densos300 a 500
Grava arenosa densidad m edia200 a 1300
Grava arenosa densa a m uy densa 270 a 1300
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario en te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 52
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Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga en bulbos de anclas preshy
tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatini y otros 1999)
Tipo de Suelo
DensidadRelativa
(SPT)
Transferencia Estirada en
kNmmdashf---------------------- 1
Suelta 145^ en a y l^d ia densa 220grava Densa 290
Suelta 100^ en a l^dia densa 145
Densa 190
Suelta 70^ en a y l^d ia densa 100limos Densa 130
I^zcla de arenay arcilla Dura 30de baja l^ y Dura 60plasticidad
Suelta SPT = 4 a 15^ d ia densa SPT = 15 a 30
Densa SPT = mas de 30
431 Calculo de la adherencia
La resistencia a la adherencia muy raramente se mide en el laboratorio y no existe un procedimiento estaacutendar para calcularla La mayoriacutea de los disentildeos se basan en estimativos ldquocrudosrdquo de la resistencia entre el suelo o roca y el bulbo
por correlacioacuten con casos similares tablas de resistencias tiacutepicas o por la
experiencia local
La carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar SPT como se
indica en la Cuadro Ndeg 20 (Sabatini y otros 1999) El factor de seguridad recomendado debe ser mayor de 20
La suposicioacuten de la resistencia entre el bulbo y el suelo genera una gran incertidumbre en el disentildeo y en ocasiones se ha llegado a fracasos
Determlnaaoacuten del cw fic iente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 53
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILM EL SALVADOR
Como solucioacuten a la incertidumbre generada por la suposicioacuten de la adherencia
entre el bulbo y el suelo se acostumbra a realizar pruebas de carga de anclajes
con el objeto de verificar en campo los valores supuestos y si es necesario
modificar las longitudes del bulbo o las cargas aplicadas
Estos ensayos son muy importantes al inicio del proceso de construccioacuten de los
anclajes Despueacutes de realizados los ensayos de carga se procede a revisar y
actualizar el disentildeo en lo relacionado con los bulbos de anclaje especialmente
cuando se requiere aumentar su longitud
44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE EL BULBO Y EL
SUELO EN VILLA EL SALVADOR
441 Tensado de anclajes
Los anclajes han sido tensados hasta llegar al arranque del bulbo para esto se
detalla a continuacioacuten los resultados de la prueba de tensado
Cuadro Ndeg 22 CARGA DE ARRANQUE DE BULBOS EN VILLA EL SALVADOR
Anclaje Longitud Bulbo (m) Carga Tesado (TN)
A-I 40 3646
A-ll 50 4215
A-lll () 60 4404
() Para el anclaje A-lll no se llegoacute al arranque
Con los datos obtenidos procedemos a calcular el esfuerzo de corte en la
interaccioacuten bulbo - suelo para esto nos apoyamos con la Ecuacioacuten (10)
Seguacuten la ecuacioacuten se tiene
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller J toeacute Antonio Paredes OHtos 54
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T
nDhLb
Cuadro Ndeg 23 ESFUERZO DE CORTE ENTRE BULBO - SUELO EN VILLA EL SALVADOR
ANCLAJE T(TN) Dh (m) Lb(m) T a (KNm2)
A-I 3646 01143 40 24902
A-ll 4215 01143 50 23030
A-lll () 4404 01143 60 20053
lsquo to te rm in^oacuten del ctoficlente de resistencia al torte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 55
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Ciril OBTENIDOS
CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS
51 Capacidad de Carga Ultima Obtenido
La capacidad de carga ultima obtenida en campo para los anclajes A-I y A-ll se
verifica cuando el bulbo falla por arrancamiento mientras que para el anclaje A- III el bulbo no falla por arrancamiento sin embargo se ensaya hasta llegar al
liacutemite de fluencia
De acuerdo al cuadro N0 22 para los anclajes A-I y A-ll se ha llegado a la carga
ultima mientras que para el anclaje A-lll se ha llegado a la carga miacutenima de
fluencia
El cuadro N0 23 nos indica el esfuerzo de corte real que existe entre el bulbo y
el suelo de la zona en estudio los valores de ^ a para los anclajes A-I y A-ll son
calculados de acuerdo a la Ecuacioacuten (10)
52 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido
De los valores obtenidos con referencia a los anclajes A-I y A-ll se puede
comparar con los valores del Cuadro Ndeg 20 por consiguiente para las arenas
limosas se tiene un rango de valores que pudiera tomar ^ a (170 KNm2 - 400
KNm2) el cual estaacute dentro de ese rango nuestros valores hallados para nuestro
tipo de suelo en estudio seguacuten el Cuadro Ndeg 23
Haciendo un graacutefico comparativo con los resultados obtenidos del Cuadro Ndeg 23
y los datos que nos brinda el Cuadro Ndeg 20 de acuerdo al rango de valores se
tiene el Figura Ndeg 16
En la Figura Ndeg 16 podemos visualizar los valores obtenidos que se encuentran
dentro del rango de valores de Resistencia Uacuteltima al Cortante entre el Bulbo y el
suelo arenoso
Determinacioacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 56
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Civil OBTENIDOS
Figura Ndeg 16 Valores resistencia uacuteltima
Tambieacuten se pudo observar que los diaacutemetros reales fueron mayores en
comparacioacuten con el diaacutemetro de perforacioacuten tal como se muestra en el cuadro
N0 24 -
Cuadro Ndeg 24 DIAacuteMETROS REALES EN CAMPO Y EL EN AUMENTO
ANCLAJE D Teoacuterico (m)D Real de
Anclaje (m)() Aumento
A-I 01143 0141 2336
A-ll 01143 0147 2860
A-lll () 01143 0151 3211
lsquo Deteroinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte uniterio e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jw eacute Antonio Paredes O liw s 57
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Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
61 CONCLUSIONES
1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de
valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se
realizoacute la prueba (Villa el Salvador)
2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de
resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso
para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar
en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de
suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador
3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada
4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)
debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo
previamente calibrado
5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo
tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de
Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros
meacutetodos estimativos
6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga
requerida
7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten
8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58
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Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi c o n c l u s io n e s y r e c o m e n d a c io n e s
62 RECOMENDACIONES
1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de
verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del
comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio
2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con
precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las
longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea
evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de
perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria
de los anclajes
3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en
cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser
mayores
4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable
controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten
los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos
lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59
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US Department of Transportations FHWA ldquoGround Anchors and Anchored
Systemsrdquo Geotechnical Engineering circular Ndeg 4 June 1999
Determlnatiacuteoacuten del c iacutec le n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de anclajetachlller Jraeacute Antonio Paredes Oliws 60
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteAFacultad de Ingenieriacutea Civil INDICE
INDICE
RESUMEN 5
LISTA DE CUADROS 6
LISTA DE FIGURAS 7
INTRODUCCIOacuteN 8
CAPITULO I GENERALIDADES 9
11 ANTECEDENTES 9
12 OBJETIVOS 9
13 ALCANCES 10
CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR 11
21 UBICACIOacuteN Y CONDICIONES CLIMATICAS 11
211 Ubicacioacuten 11
212 Acceso al Aacuterea en Estudio 11
213 Condicioacuten Climaacutetica 12
22 GEOLOGIacuteA Y SISMICIDAD 12
221 Geologiacutea 12
2211 Caracteriacutesticas Geomorfoloacutegicas 14
2212 Geodinaacutemica Extema 15
2213 Sismicidad 15
2221 Paraacutemetros de Disentildeo Sismo Resistente 16
23 ETAPAS DEL ESTUDIO 17
231 Fasede Campo 17
232 Fase de Laboratorio 17
233 Fasede Gabinete 17
24 TRABAJOS EFECTUADOS 17
241 Trabajos de Campo 17
2411 Sondaje 18
2412Muestreo Disturbado 19
Determinadoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteAFacultad de Ingenieriacutea Civil INDICE
2413 Registro de Sondajes 19
242 Ensayos de laboratorio 20
243 Clasificacioacuten de Suelos 20
25 PERFIL ESTRATIGRAFICO 20
26 ANAacuteLISIS DE LOS RESULTADOS DE LABORATORIO 21
261 Anaacutelisis Quiacutemico 21
262 Densidad Maacutexima Miacutenima y Relativa 22
CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARA DISENtildeO DEANCLAJES 25
31 CONDICIONES GEOLOacuteGICAS GEOTEacuteCNICAS 25
32 ESTABILIDAD DE CAPACIDAD DE CARGA DE PANTALLASANCLADAS EN SUELOS 26
321 Introduccioacuten 26
322 Modos de falla de pantallas ancladas en suelos 28
323 Estimacioacuten de la capacidad de carga 29
3231 Norma Brasileira NBR-5629 30
3232 Meacutetodo de Ostermayer (1974) 31
3233 Meacutetodo de Bustamante amp Doix (1985) 34
3234 Meacutetodo de Costa Nunes (1987) 36
CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA AL CORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR 38
41 PROCEDIMIENTO DE TRABAJO 38
411 Secuencia de los trabajos 38
4111 Anclajes de cable 38
4121 Equipos y Materiales 42
42 ESTIMACIOacuteN DE LA CAPACIDAD DE CARGA SEGUacuteN LOS DATOS OBTENIDOS EN EL ESTUDIO DE MECAacuteNICA DE SUELOS 43
421 Norma Brasilera NBR 5629 44
422 Meacutetodo Bustamante y Doix 1985 45
423 Meacutetodo Costa Nunes 1985 46
43 RESISTENCIA ENTRE EL BULBO Y EL SUELO 48
rsquo Determinadoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller J w eacute Antonio Paredes Oliras 2
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteAFacultad de Ingenieriacutea Civil INDICE
431 Calculo de la adherencia 51
44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE BULBO Y EL SUELO EN VILLA EL SALVADOR 52
441 Tesado de anclajes 52
CAPITULO V ANAacuteLISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS 54
12 Capacidad de Carga Ultima Obtenido 54
13 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido 54
CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 56
61 CONCLUSIONES 56
62 RECOMENDACIONES 57
BIBLIOGRAFIacuteA
ANEXOS
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para diserto deato laje Bachiller J toeacute Antonio Paredes O liw s 3
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil RESUMEN
RESUMEN
Partiendo del estudio geoteacutecnico de un suelo areno limoso (Distrito de Villa El
Salvador) se obtienen los paraacutemetros geoteacutecnicos que serviraacuten para estimar la
capacidad de carga de los anclajes mediante diferentes meacutetodos preliminares
Se realizan pruebas in situ con diferentes longitudes de bulbos que seraacuten
ensayados (tesados) hasta llevarlos a la falla entre el bulbo de cemento y el
suelo
Se determina el coeficiente de corte unitario que existe entre un suelo arenoso y
el bulbo de cemento formado por el anclaje de cable tipo toroacuten en base a las
pruebas realizadas
Se compara los datos obtenidos de la pruebas con tablas existentes realizados
en suelos similares
Determinaboacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla jersquotech ille r Jraeacute Antonio Paredes O liw s 4
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteAFacultad de Ingenieriacutea Civil LISTA DE CUADROS
LISTA DE CUADROS
Cuadro No01 Profundidad del sondaje 20
Cuadro N0 02 Resultados del ensayo de penetracioacuten estaacutendar SPT-01 20
Cuadro Ndeg 03 Clasificacioacuten de suelos 22
Cuadro Ndeg 04 Anaacutelisis Quiacutemico 24
Cuadro Ndeg 05 Calculo de la densidad natural 24
Cuadro Ndeg 06 Descripcioacuten del suelo seguacuten la densidad 25
Cuadro Ndeg 07 Correlacioacuten entre la forma granulomeacutetrica y el aacutengulo
de friccioacuten interna 25
Cuadro Ndeg 08 Correlacioacuten entre la penetracioacuten estaacutendar y el aacutengulo
de friccioacuten interna 26
Cuadro Ndeg 09 Estratigrafiacutea del suelo en zona de estudio de Villa
El Salvador 27
Cuadro Ndeg 10 Coeficiente Kf de suelos granulares 33
Cuadro Ndeg 11 Coeficiente p para suelos 36
Cuadro Ndeg 12 Equipos utilizados 45
Cuadro Ndeg 13 Datos reales del Estudio 45
Cuadro Ndeg 14 Fueras Tensoras maacuteximas por Meacutetodo BR-5629 46
Cuadro Ndeg 15 Fueras Tensoras maacuteximas por Meacutetodo
Bustamante doix 1985 48
Cuadro Ndeg 16 Resistencia Cortante seguacuten Datos 48
Cuadro Ndeg 17 Fueras Tensoras maacuteximas por meacutetodo
Costa Nunes 1985 49
Cuadro Ndeg 18 Cuadro Resumen para las diferentes longitudes de bulbos 49
Cuadro Ndeg 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuereos
en bulbos de diaacutemetro pequentildeo (Sabatini y otros 1999) 51
Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo de
anclaje y el material en la interface a lo largo del bulbo
(Modificado de PTI 1996) 52
Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga enbulbos de anclas pre-tensadas de pequentildeo diaacutemetro
(Sabatini y otros 1999) 53
Determiacutenaaoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je fech ille r JltKeacute Antonio Partoes O liw s 5
UNIWRSIOAD NACIONAL DE INGENIERIAF K u lttd lngraquonirlraquo CMI LISTA DE CUADROS
Cuadro N 22 Carga de arranque de bulbos en Villa El Salvador 54
Cuadro N 23 Esfuereo de corte entre bulbo - suelo en VIII El S lv do r 55
CUadro N 24 Diaacutemetros reales en campo y el en aumento 57
f r^ m ln ^ oacute n dal c ic la n te da ratittancl al corta unitario antra la unioacuten bulbo anclado y auaio aranoao para dlaaoacuteo da arclajatah lllw Jlt^ Antonio Parrtaa OHlaquot fl
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteAFacultad de Ingenieriacutea Civil LISTA DEFIGURAS
LISTA DE FIGURAS
Figura 01 Ubicacioacuten de zona de estudio 13Figura 02 Vista frontal del lugar en estudio 14
Figura 03 Recuperacioacuten de muestra en cantildea partida 21
Figura 04 Mecanismo de transferencia de carga en anclajes
(Juran e Elias 1991) 29
Figura 05 Sistema idealizado de fuerzas sobre pantallas atirantadas
(Hanna 1982) 29
Figura 06 Tipos de ruptura de una pantalla anclada en suelo
(GeoRio 2000) 30
Figura 07 Tipos de ruptura global cuntildea y generalizada (GeoRio 2000) 31
Figura 08 Capacidad liacutemite de carga de anclaje en suelos granulares
seguacuten Ostermayer (1974) 34
Figura 09 Resistencia a la rotura por unidad de longitud de los anclajes
en suelos cohesivos (Ostermayer 1974) 35
Figura 10 Influencia de la presioacuten de inyeccioacuten en la resistencia al corte
en suelos cohesivos (Ostermayer 1974) 35
Figura 11 Correlaciones empiacutericas para la fuerea de cizallamiento por
unidad longitud en la arenagrava (Bustamante y Doix 1985) 37
Figura 12 correlaciones empiacutericas para la resistencia al corte por unidad
de longitud en arcillas limos (Bustamante y Doix 1985) 38
Figura 13 Armado de anclaje de cable 42
Figura 14 Colocado de anclaje de cable en sondeo 43
Figura 15 Inyeccioacuten de anclaje de cable 44
Figura 16 Valores resistencia uacuteltima 57
Determinaaoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajetachlller Jreeacute Antonio Paredes O l i^ 7
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil LISTA DE SIMBOLOS
LISTA DE SIMBOLOS
ASTM American Society for Testing and Materials
^ Angulo de friccioacuten
Tmm Capacidad de carga limite o ultima
ltjr 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten
K f Coeficiente de anclaje
nd Coeficiente de aumento del diaacutemetro debido a la presioacuten de inyeccioacuten
P Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten
niexcl Coeficiente de reduccioacuten de longitud por la presioacuten no uniforme
a 0 Coeficiente de reduccioacuten de resistencia al corte no drenada Su
c Cohesioacuten
Dh Diaacutemetro del hueco
De Diaacutemetro medio para el tramo anclado
Dp Diaacutemetro perforado para el tramo anclado
r a Esfuereo de cortante permitido
S Factor de Amplificacioacuten del Suelo
C Factor de Amplificacioacuten Siacutesmica
Z Factor de zona
T Fuerea de tensioacuten de disentildeo
Lb Longitud tramo anclado yo cementada del bulbo
N Numero de golpes en SPT
U Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje
T0 Periodo de vibracioacuten
Ynat Peso especiacutefico del suelo
Yc Peso especiacutefico del suelo a una profundidad al centro del bulbo
h Profundidad al centro del bulbo
nh Reduccioacuten del factor de profundidad cuando es maacutes de 9m
Determinaaoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deamlajeBachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 8
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteAFacultad de Ingenieriacutea Civil LISTA DE SIMBOLOS
T
Qs
sues
Resistencia al cizallamiento en la interface bulbo-suelo
Resistencia al cizallamiento o cortante
Sistema Unificado de Clasificacioacuten de Suelos
Tensioacuten vertical efectiva en el punto medio del anclaje
ldquo Determinadoacuten del in f ic ie n te de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto andado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je B ach ili^ Jraeacute Antonio Partoes O liw s 9
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil INTRODUCCION
INTRODUCCIOacuteN
En las obras de ingenieriacutea civil es comuacuten la ejecucioacuten de cortes y excavaciones
ambos tipos de trabajo requieren la remocioacuten de cierta cantidad de suelo y la
consecuente peacuterdida de confinamiento en la periferia El ingeniero inicialmente
verifica si la estructura puede ser estable sin ayuda externa o si es necesario
emplear un muro de contencioacuten o formar un talud La aparicioacuten de las anclas
para roca primero y para suelo poco despueacutes representoacute un importante
avance tecnoloacutegico para todos los trabajos relacionados con la estabilizacioacuten de
una masa de roca o suelo Las anclas al estar totalmente embebidas en el suelo
no interfieren con las maniobras de construccioacuten en el interior de las
excavaciones Es por eso importante ahora en la construccioacuten su
comportamiento y la verificacioacuten de los paraacutemetros que estaacuten relacionados
directamente entre el bulbo del ancla y el suelo que muchas veces pueden
llevarlos a fallar
En el presente informe de suficiencia determinaremos el coeficiente de
resistencia al corte unitario que existe entre el bulbo del anclaje y el suelo
arenoso limoso el suelo con estas caracteriacutesticas se encuentra en distrito de
Villa El Salvador en la Ciudad de Lima
Determinadoacuten del creficiacuteente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para diserto dearclajetech llle r J w eacute Antonio Paredes OIiacutetos 10
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteAFacultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO I GENERALIDADES
CAPITULO I GENERALIDADES
En este capiacutetulo detallaremos los antecedentes y objetivos para establecer el
coeficiente de corte unitario que existe entre un suelo arenoso y el bulbo de
cemento formado por el anclaje Adlclonalmente definiremos la metodologiacutea a
ser utilizada para realizar el Informe de suficiencia correspondiente asiacute como
tambieacuten la estructura de la misma
11 ANTECEDENTES
El crecimiento de la ciudad de Lima y la alta demanda de viviendas en la ciudad de Lima gran parte de la zona perifeacuterica estaacute siendo poblado y se estaacute
ejecutando construcciones en diversos tipos de suelos Una zona de alto
crecimiento urbano se ubica en la parte sur de la ciudad de Lima que abarca
distritos como Villa Mariacutea del Triunfo Villa el Salvador Chorrillos Luriacuten etc en donde se estaacuten ejecutando construcciones sobre suelos arenosos
Estas construcciones necesitan realizar excavaciones para la cimentacioacuten y
surge la necesidad de estabilizar los taludes colindantes realizando anclajes en
estos suelos al respecto la Informacioacuten de paraacutemetros necesarios para realizar
caacutelculos en este tipo de suelo arenoso es Insuficiente en nuestro medio a
comparacioacuten de los suelos gravosos donde la Informacioacuten es mayor y los
anclajes tienen un buen comportamiento como elementos estabilizadores de contencioacuten Estudios e Investigaciones nos brindan paraacutemetros de resistencia
uacuteltima al esfuereo cortante entre el bulbo de anclaje y el material en la interface a
lo largo del bulbo (Modificado de PTI 1996) asiacute como valores aproximados de
la transferencia de carga en bulbos de anclas pre-tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatinl y otros 1999) sin embargo surge la necesidad de realizar pruebas de
carga en campo para verificar los valores supuestos para la ejecucioacuten de
proyectos de estabilidad con anclajes en suelos arenosos
Determinadoacuten del craficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O ltos 11
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO I GENERALIDADES
12 OBJETIVOS
Establecer el coeficiente de corte unitario que existe entre un suelo arenoso y
el bulbo de cemento formado por el anclaje
Evaluar las caracteriacutesticas del lugar a partir del estudio de mecaacutenica de
suelos y determinar los paraacutemetros del suelo en una determinada zona de
Villa el Salvador
Calcular la resistencia uacuteltima al cortante entre el bulbo y el material en la
interface perimetral del bulbo para inyecciones a baja presioacuten considerando
pruebas experimentales in situ en el distrito de Villa el Salvador
Realizar un cuadro comparativo en base a los valores experimentados obtenidos y en suelos similares en otros paiacuteses
13 ALCANCES
El presente informe de suficiencia se basa en establecer el coeficiente de corte
unitario que existe entre un suelo arenoso y el bulbo de cemento para anclajes
de cable tipo toroacuten in situ para este fin la informacioacuten requerida se realizoacute de la
siguiente manera en forma secuencial primero se recopilo informacioacuten mediante
buacutesqueda de artiacuteculos tesis libros y toda informacioacuten relevante sobre el tema
segundo se realizoacute trabajos de campo de la zona en estudio que consistiacutea en
obtener los paraacutemetros geoteacutecnicos de suelo requeridos para el disentildeo de
anclajes tercero se ejecutaron anclajes con diferentes longitudes de bulbos de
cemento que fueron ensayados y tesados hasta el arranque cuarto se realizoacute
un anaacutelisis e interpretacioacuten de los datos obtenidos en campo que seraacuten
evaluados para obtener valores de coeficiente de resistencia al corte unitario entre el bulbo y el suelo quinto se hace una comparacioacuten de los resultados
obtenidos con datos existentes (en tablas) de suelos similares sexto se recoge
las conclusiones y recomendaciones realizadas para el coeficiente de corte
unitario entre un suelo arenoso en distrito Villa el Salvador y el bulbo
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute ta ton io Paredes O l i ^ 12
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil
CAPITULO II ESTUDIO DE I^ S CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOS
ARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
21 UBICACION Y CONDICIONES CLIMATICAS
211 Ubicacioacuten
El terreno del estudio se encuentra ubicado en la Interseccioacuten de la Av El Sol y
la Av Pachacutec en la Mz C Lt 06 en el distrito de Villa El Salvador
Provincia Lima Departamento Lima siendo una zona netamente industrial
212 toceso al Aacuterea en Estudio
El acceso a la zona en estudio es a traveacutes de transporte puacuteblico (Oacutemnibus) por la
Av Pachacutec arteriacutea importante del Distrito de Villa el Salvador hasta llegar
con la interseccioacuten de la Av El Sol tambieacuten se puede llegar al lugar viacutea el tren
eleacutectrico hasta el paradero El sol (Av El Sol) y llegar hasta la interseccioacuten con la
Av Pachacutec (ver Figura 01 y 02)
Figura 01 Ubicacioacuten de zona en estudio
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Partoes O liw s 13
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteAFacultad de Ingenieriacutea Civil
CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
Figura 02 Vista frontal del lugar en estudio
213 Condicioacuten Climaacutetica
Esta aacuterea del estudio estaacute sometido a la accioacuten microclimaacutetica de la Costa
y se le conoce como semiaacuterido limitado con afloramientos rocosos del complejo
basal de la costa
Las precipitaciones son irregulares y en forma de garuacuteas las que se presentan
en invierno siendo tambieacuten frecuentes por las tardes La temperatura en estos
periodos alcanza valores miacutenimos de hasta 11degC
Durante el verano se registran temperaturas de hasta 28degC variando la
humedad relativa en estos periodos entre 70 a 90
22 GEOLOGIAY SISMICIDAD
221 Geologiacutea
Estudios realizados para la zona y aacutereas circundantes han determinado que la geologiacutea local estaacute representada por el afloramiento de secuencias litoloacutegicas
sedimentarias intrusivas y depoacutesitos eoacutelicos El escenario del estudio se encuentra enmarcado dentro del cuadro morfotectoacutenico de la costa y el borde
occidental andino habiendo sido afectado por la tectoacutenica desarrollada durante
la orogeacutenesis andina la misma que dio lugar a una deformacioacuten con
plegamientos entre los que destaca el Sinclinal de Pachacamac se trata de un
ldquoDeterminaaoacuten del awficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 14
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil
CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS YPAtaacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
pliegue abierto con un plano axial vertical ligeramente inclinado al Sureste y un
eje de direccioacuten N30degO Las rocas en las cuales se ha desarrollado
corresponden a la Formacioacuten Pamplona de composicioacuten arcillo-calcaacuterea por lo
tanto plaacutesticas Al Sur del Cerro Lomo de Cocina y a la altura del grifo Conchaacuten
se tiene afloramientos del flanco occidental Gran parte de este sinclinal se
encuentra cubierto por depoacutesitos eoacutelicos Cuaternarios Estratigrafiacutea Las
unidades litoestratigraacuteficas que afloran en el Cerro Lomo de Corvina y
alrededores estaacuten conformados por rocas sedimentarias del cretaacuteceo inferior
representados por la Formacioacuten Pamplona depoacutesitos inconsolidados del
Cuaternario de origen marino aluviales y eoacutelicos
A Cretaacuteceo Inferior
Formacioacuten Pamplona esta secuencia se manifiesta por presentar paquetes de
calizas de color gris a oscuras iacutenterestratificadas con delgados horizontes de
color rojizo por la presencia de fierro tambieacuten se manifiestan afloramientos de
lutitas gris verdosas y margas intercalados con lutitas limoliacuteticas amarillo a
rojizas por correlacioacuten estratigraacutefica se le ha asignado una edad cretaacuteceo
inferior
B Cuaternario
Pleistoceno
Depoacutesitos Eoacutelicos Los depoacutesitos eoacutelicos pleistocenicos estaacuten conformados por
acumulaciones eoacutelicas antiguas y que en la actualidad se hallan estabilizadas
conformando lomadas y cerros de arena como el Cerro Lomo de Corvina
extendieacutendose al NE hasta la Tablada de Luriacuten donde ahora se asienta la poblacioacuten de Villa El Salvador cubierto por otros depoacutesitos eoacutelicos maacutes recientes
Depoacutesitos Aluviales Este tipo de depoacutesitos se posicionan al sur del Cerro Lomo
de Corvina en la cuenca del riacuteo Luriacuten y esta constituidos por material acarreado
cantos y gravas subredondeadas de diferentes tipos de roca de composicioacuten
intrusita y volcaacutenica en una matriz areno limosa o arcillosa con buena seleccioacuten
tiene espesores que alcanzan decenas de metros sobre los que se asientan
algunos centros urbanos y terrenos de agricultura por lo que adquieren una significativa importancia para la regioacuten ya que ellos contienen acuiacuteferos notables
que dan vida a nuacutemeros pobladores y gran parte de la agricultura La edad de
Determinadoacuten del ctoficlente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes Olnras 15
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil
CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
estos depoacutesitos es desconocida sin embargo dado su gran volumen es evidente
que su deposicioacuten viene desde el Pleistoceno
Reciente
Depoacutesitos Eoacutelicos Estaacuten conformados por arenas moacuteviles que proceden de las
diversas playas del litoral como Conchaacuten y Luriacuten en su movimiento adoptan
variadas formas como mantos dunas y barcanes
2211 Caracteriacutesticas Geomorfoloacutegicas
Los rasgos geomorfoloacutegicos presentes en el aacuterea son el resultado del proceso
tectoacutenico y plutogravenico sobre impuesto los procesos de geodinaacutemica que han
modelado el rasgo morfo-estructural de la regioacuten Asiacute mismo la erosioacuten la
inclinacioacuten por el drenaje del Rio Luriacuten y la acumulacioacuten de arena eogravelica sobre
grandes extensiones de la zona han dado la configuracioacuten actual
Borde Litoral aacuterea de tierra firme adyacente a la liacutenea litoral expuesta a la
accioacuten de las olas marinas que forman playas abiertas por acumulacioacuten de
arenas a traveacutes de corrientes litorales
Planicies Costaneras y Conos Deyectivos Es la zona comprendida entre el
borde litoral y las estribaciones de la Cordillera Occidental constituida por una
faja angosta de territorio paralela a la liacutenea de costa adquiriendo mayor
amplitud en el Valle de Luriacuten Constituyen superficies cubiertas por gravas y
arenas provenientes del transporte y sedimentacioacuten del riacuteo Luriacuten y por arena
proveniente del acarreo eogravelico desde las playas por vientos que corren con direccioacuten SO a NE
Lomas y Cerros Testigos
Valles y Quebradas
Estribaciones andinas occidentales
Zonas andinas
Deterrninaaoacuten del c o c ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de arclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s O liw s 16
UNIWRSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil
CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAMETROS EN VILLA EL MLVADOR
De las arriba mencionadas unidades geomorfoloacutegicos la que estaacute directamente
relacionada con el terreno estudiado es la c) Planicies Costaneras y Conos
Deyectivos
2212 Geodinaacutemica Externa
Durante la visita efectuada a la zona no se han detectado fenoacutemenos de
geodinaacutemica externa reciente como levantamientos yo hundimientos ni
desplazamientos de la formacioacuten sedimentaria existente en la zona
222 Sismicidad
Desde el punto de vista siacutesmico el territorio Peruano pertenece al Ciacuterculo
Circumpaciacutefico que comprende las zonas de mayor actividad siacutesmica en el
mundo y por lo tanto se encuentra sometido con frecuencia a movimientos
teluacutericos Pero dentro del territorio nacional existen varias zonas que se
diferencian por su mayor o menor frecuencia de estos movimientos asiacute tenemos
que las Normas Sismo Resistente del Reglamento Nacional de Construcciones
divide al paiacutes en tres zonas
Zona 1- Comprende la ciudad de Iquitos y parte del Departamento de
Iquitos parte del Departamento de Ucayali y Madre de Dios en esta regioacuten la
sismicidad es baja
Zona 2- En esta zona la sismicidad es mediacutea Comprende el resto de la regioacuten
de la selva Puno Madre de Dios y parte del Cusco En esta regioacuten los sismos se presentan con mucha frecuencia pero no son percibidos por las personas en la mayoriacutea de las veces
Determinaaoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jraeacute Antonio P a rce s O liw s 17
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteAFacultad de Ingenieriacutea Civil
CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
Zona 3- Es la zona de maacutes alta sismicidad Comprende toda la costa peruana
de Tumbes a Tacna la sierra norte y central asiacute como parte de ceja de selva
es la zona maacutes afectada por los fenoacutemenos teluacutericos
La ciudad en estudio se encuentra en la Zona 3 de alta Sismicidad A pesar de
ello en sus caracteriacutesticas estructurales no se identifican rasgos sobre
fenoacutemenos de tectonismo que hayan influido en la estructura geoloacutegica de la
zona
2221 Paraacutemetros de Disentildeo Sismo Resistente
De acuerdo al reglamento nacional de construcciones y a la Norma
Teacutecnica de edificacioacuten E-030-Disentildeo Sismo resistente se deberaacute tomar los
siguientes valores
(a) Factor de Zona Z = 04 n
(b) Condiciones Geoteacutecnicas
El suelo investigado pertenece al perfil Tipo S3 que corresponde a un
Suelo Flexible
(c) Periodo de Vibracioacuten del Suelo To = 09 seg
(d) Factor de Amplificacioacuten del Suelo S = 14
(e) Factor de Amplificacioacuten Siacutesmica (C)
Se calcularaacute en base a la siguiente expresioacuten
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 18
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil
CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS YPAMMETROS EN VILLA EL SALVADOR
n El aacuterea en estudio corresponde a la Zona 3 el factor de zona se interpreta
como la aceleracioacuten maacutexima del terreno con una probabilidad de 10 de ser
excedida en 50 antildeos
23 E T^A S DEL ESTUDIO
Los trabajos se efectuaron en 03 etapas
231 Fase de Campo
Se efectuaron trabajos de exploracioacuten con el fin de conocer el tipo y
caracteriacutesticas resistentes del sub-suelo
232 Fase de Laboratorio
Las muestras obtenidas en el campo se llevaran al laboratorio con el objeto
de determinar sus propiedades fiacutesicas y mecaacutenicas
233 Fase de Gabinete
A partir de los resultados en Campo y Laboratorio se obtendraacuten los paraacutemetros
geoteacutecnicos del suelo en estudio
2 4 T R ^ ^ O S EFECTUADOS
241 Trabajos de Campo
Las investigaciones de Campo estaraacuten iacutentimamente ligadas al suelo encontrado
La exploracioacuten se realizoacute mediante 01 Sondeo a cielo abierto ubicado
estrateacutegicamente lo cual cubre razonablemente el aacuterea a investigar
Las profundidades maacuteximas alcanzadas seraacuten de 1145m computados a partir del nivel del terreno natural lo que nos permitiraacute visualizar la estratigrafiacutea y
determinar el tipo de ensayos de laboratorio a ejecutar de cada uno de los estratos de suelos a encontrarse de las muestras disturbadas representativas
D eteroinaaoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 19
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2411 Sondaje
Se ha efectuado 01 sondaje SPT y ensayos con posteadora manual (IWAN
AUGER) y Ensayos SPT cada metro de profundidad registraacutendose el nuacutemero de
golpes N necesarios para penetrar cada 15cm de un total de 45cm del
penetroacute metro
El equipo de Penetracioacuten Estaacutendar consta de un triacutepode y un motor el cual va
acondicionado para impulsar el martillo de 140 libras el cual cae libremente a
traveacutes de un tubo guiacutea desde una altura de 76 cm la cantildea partida es hincada en
las arenas compactas a semi compactas
La profundidad de sondajes se da en el Cuadro Ndeg01 Los resultados del
Ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar (SPT) se presenta en los Cuadros No02 y en el
Anexo I Registro de Sondaje y valores de ensayo SPT Anexo II Resultados de
ensayo de laboratorio y en el Anexo III Panel fotograacutefico
Cuadro Ndeg 01 PROFUNDIDAD DEL SONDAJE
Sondaje Profundidad (m)
SPT-01 1145
Cuadro Ndeg 02 RESULTADOS DEL ENSAYO DE PENETRACIOacuteN ESTANDAR SPT-01
SONDAJE SPT-01
Prof(m) 500-545 600-645 700-745 800-845
Primeros 15cm se descarta - 14 17 16
Primeros 15cm de prueba - 18 23 34
Uacuteltimos 15cm de prueba - 25 28 40
Valor ldquoNrdquo - 43 51 74
Determinaaoacuten del de fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dea l ia je Bachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 20
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SONDAJE SPT-01
Prof(m) 900-945 1000-1045 1100-1145
Primeros 15cm se descarta 32 39 20
Primeros 15cm de prueba 38 44 5011
Uacuteltimos 15cm de prueba 5014 5010 509
Valor ldquoN 88 94 100
N (Numero de golpes) (Longitud hincada)
2412 Muestreo Disturbado
Se tomaron muestras disturbadas de cada uno de los tipos de suelos
encontrados y extraiacutedos mediante la recuperacioacuten del sondaje a traveacutes de la
cuchara partida en cantidad suficiente como para realizar los ensayos de
clasificacioacuten e identificacioacuten asiacute como tambieacuten los anaacutelisis quiacutemicos
2413 Registro de Sondajes
Se realizoacute el registro de sondajes anotaacutendose las principales caracteriacutesticas de
los estratos encontrados tales como humedad compacidad consistencia NF plasticidad clasificacioacuten saturacioacuten etc
Figura 03 Recuperacioacuten de muestra en cantildea partida
Determlnadoacuten del ctoficlente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller J toeacute Antonio Partoes O li^ s 21
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242 Ensayos de laboratorio
Con las muestras recuperadas se realizaron los siguientes ensayos
gt 03 Anaacutelisis Granulomeacutetrico ASTM D-422
gt 03 Humedades Naturales ASTM D-2216
gt 03 Densidades maacuteximas ASTM D-4253
gt 03 Densidades miacutenimas ASTM D-4254
gt 03 Ensayo Corte Directo
gt 01 Anaacutelisis Quiacutemico
gt 01 Contenido de Sales Totales MTCE-219
gt 01 Contenido de Sulfatos ASTM D-516
gt 01 Contenido de Cloruros ASTM D-512
243 Clasificacioacuten de Suelos
Se realizaron los ensayos para la clasificacioacuten de acuerdo al Sistema Unificado
de Clasificacioacuten de Suelos (SUCS) en el laboratorio N0 2 de Mecaacutenica de Suelos
y Pavimentos de la Universidad Nacional de Ingenieriacutea Ver Cuadro N0 03
Cuadro Ndeg 03 CLASIFICACIOacuteN DE SUELOS
SONDAJE SPT-01 SPT-01 SPT-01
Prof(m) 7 00 -7 45 900-945 1100-1145Ret N0 4 000 000 010
Pasa N0 200 800 1200 1300LL() NP NP NPIP() NP NP NPSUCS SP-SM SW-SM SM
DescripcioacutenArena limosa pobremente
gradada
Arena limosa bien gradada Arena limosa
Corte directo (0) 2870o 2990o 2810degCohesioacuten(Kgcm2) 000 000 001
PesoUnitario(gcm3) 1534 1581 1596
Determinadoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte umtano entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes Olnres 22
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25 PERFIL ESTRATIGRAFICO
De acuerdo a la exploracioacuten efectuada mediante el sondeo tal como se
observaraacute en el reacutecord del estudio de exploracioacuten asiacute como en los resultados de
Laboratorio adjuntados en conformidad con las labores de campo ensayos de
laboratorio se tiene el siguiente perfil estratigraacutefico del sub suelo
- Desde OOOm hasta los 500m es una arena limosa mal gradada de baja
compacidad
- A partir de los 500m hasta los 745m de profundidad el sondaje se encontroacute
una arena limosa mal gradada color gris claro de mediana compacidad
- Desde los 745m viene seguida por una arena limosa bien gradada de color
gris amarillento densa subyace hasta una profundidad de 1145m una arena
limosa muy densa de color gris amarillento
Durante la exploracioacuten se realizoacute ensayos de SPT a partir de la profundidad de
500m
El nivel freaacutetico no se encontroacute
26 ANALISIS DE LOS RESULTADOS DE LABORATORIO
Del cuadro de propiedades iacutendices y paraacutemetros deducidos del estrato de
sustentacioacuten las arenas finas pobremente graduadas se observara lo siguiente
261 Anaacutelisis Quiacutemico
Del resultado del Anaacutelisis Fiacutesico Quiacutemico efectuado en una muestra
representativa proveniente del sondaje SPT-01 se tiene el cuadro Ndeg04
Determinacioacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller J toeacute Antonio Partoes O liw s 23
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Cuadro Ndeg 04 ANAacuteLISIS QUIacuteMICO
SondajeNdeg
Profundidad(m)
Sales Solubles Totales
PPM
ClorurosPPM
SulfatosPPM
SPT-01 600-1145 93100 21071 8392
Dichos valores de sulfatos NO ocasionan un ataque quiacutemico al concreto de la
cimentacioacuten debieacutendose de utilizar Cemento Poacutertlan Tipo I en la preparacioacuten del
concreto en los cimientos Seguacuten Design and Control of Concrete Mixtures
Capitulo II Paacuteg 20 Tabla 2-2 Poacutertland Cement PCA Asociacioacuten
262 Densidad Maacutexima Miacutenima y Relativa
A continuacioacuten se detalla los resultados de las densidades maacuteximas y miacutenimas
asiacute como las densidades relativas para cada profundidad a partir del sexto metro
Dp - IacutePd ~ P ldquo ) x l W Pd ( P raquo P^i )
^rndeDr r e l ^ a ()fe Dtosidad del en el terteno (k^m5)
DtosMad mirnma Dcradad rcca m ^im a (k ty i^ )
Cuadro Ndeg 05 CALCULO DE LA DENSIDAD NATURAL
Prof (m) N DR()(grcm3)
^min(grcm3)
Pd(grcm3)
600-645 43 58 1628 1441 1544
700-745 51 64 1628 1441 1544
800-845 74 83 1708 1454 1607
900-945 88 91 1708 1454 1607
1000-1045 94 93 1726 1467 1656
1100-1145 100 95 1726 1467 1656
Det^m inaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes Oliros 24
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Con la finalidad de asumir paraacutemetros de caacutelculo que correspondan a las
caracteriacutesticas inspeccionadas en el campo presentamos a continuacioacuten la
Cuadro N0 06 de denominacioacuten de arenas de acuerdo a su estado de
compacidad y los correspondientes rangos de densidad relativa seguacuten Lambe amp
Whitman (1969) y su correlacioacuten con la resistencia a la penetracioacuten estaacutendar
seguacuten Terzaghi y Peck (1948) modificada porskempton (1986)
Cuadro Ndeg 06- DESCRIPCIOacuteN DEL SUELO SEGUacuteN LA DENCIDAD
DESCRIPCION DENSIDAD RELATIVA PENETRACIOacuteN ESTAacuteNDARDR() N (GolpesPie)
Muy Suelta 0 - 1 5 0 - 4Suelta 1 5 - 3 5 4 - 1 0
Mediana 3 5 - 6 5 10 - 30Compacta 6 5 - 8 5 3 0 - 5 0
Muy Compacta 85 - 100 gt 50
ldquoFuente Lambe amp Whitman 1969rdquo
Tambieacuten es necesario tomar en cuenta que los granos angulosos encajan
unos con otros maacutes perfectamente que los redondeados y por esto las
arenas de granos angulosos tendriacutean un mayor aacutengulo de friccioacuten A
continuacioacuten se muestra una tabla que refleja esta influencia de la angulosidad y
de la granulometriacutea sobre el aacutengulo de friccioacuten maacuteximo presentada por Sowers y Sowers (1951) Cuadro Ndeg 07
Cuadro Ndeg 07- CORRELACIOacuteN ENTRE LA FORMA GRANULOMEacuteTRICA Y EL AacuteNGULO DE
FRICCIOacuteN INTERNA
FORMA
GRANULOMEacuteTRICA
AacuteNGULO DE FRICCIOacuteN MAacuteXIMO
SUELTA COMPACTA
Redondeada uniforme GJ O o 37o
Redondeada bien graduada 34deg 40deg
Angulosa uniforme 35deg 43deg
Angulosa bien graduada 39deg 45deg
ldquoFuente Sow^s y Sow^s (1951 )rdquo
Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes O liw s 25
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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
Por otro lado se muestra una correlacioacuten empiacuterica aproximada seguacuten Peck
Harrison y Thornbum (1953) de los estados de compacidad y los aacutengulos de
friccioacuten propuesta en base a ensayos de penetracioacuten estaacutendar Tal como se
muestra en la Cuadro N0 08
Cuadro Ndeg 08- CORRELACION ENTRE LA PENETRACION ESTANDAR Y EL ANGULO DE
FRICCIOacuteN INTERNA
PENETRACION ESTANDAR ANGULO DE FRICCION
N (Golpespie) (Grados)
0 - 4 2 8 - 2 9
4 - 1 0 2 9 - 3 0
1 0 - 30 3 0 - 3 6
3 0 - 50 36-41
gt 50 41 -45
ldquoFuente Peck Harrison yThornbum (1953)rsquorsquo
De acuerdo con estas referencias podemos asumir paraacutemetros con valores de
acuerdo a las inspecciones de campo de tal forma de estar del lado de la
seguridad
Como ensayo determinante se ha realizado ensayos de corte directo sobre
muestra remoldeada y drenada para hallar los paraacutemetros de Cohesioacuten (C) y
Angulo de friccioacuten 0 Los ensayos se realizaron en el laboratorio N0 2 de Mecaacutenica
de suelos y pavimentos de la Universidad Nacional de Ingenieriacutea
Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute ^ ito m o Partoes O liw s 26
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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARA DISENtildeO DEANCLAJES
31 CONDICIONES GEOLOacuteGICAS GEOTEacuteCNICAS
El perfil estratigraacutefico del suelo donde se realizoacute el estudio de mecaacutenica de suelo
presenta las siguientes caracteriacutesticas de suelo
- De OOOm a 900m Material encontrado es una arena limosa mal gradada de color gris claro (SP-SM)
- De 900m a 1100m (SW-SM) Se trata de una arena limosa bien gradada
compacta
- De 1100m a 1200m (SM) Arena limosa de densidad compacta
De acuerdo al estudio realizado in situ se determina los valores de la densidad
natural y el aacutengulo de friccioacuten para el lugar especiacutefico de Villa el Salvador de la
ciudad de Lima consideraremos el valor de cohesioacuten nula en el estudio y se
tomara dicho valor por ser un valor aun conservador para esta zona (Cuadro N0
09)
Seguacuten el estudio realizado no se encontroacute napa freaacutetica indicando que la
profundidad debe estar considerablemente maacutes abajo que la cota de cimentacioacuten
del proyecto (aproximadamente a 5000 m de profundidad)
Cuadro Ndeg 09 ESTRATIGRAFIacuteA DEL SUELO EN ZONA DE ESTUDIO DE VILLA EL
SALVADOR
Material Profundidad(m)
Nomenclaturasues Ytalt
(KNm3)Cohesioacuten
KPaAngulo de
Friccioacuten ($)
ArenaLimosa 0 0 0 -8 5 0 SP-SM 1534 0 287
ArenaLimosa 8 50 -11 00 SW-SM 1581 0 299
ArenaLimosa 1100-1150 SM 1596 1 281
Cabe sentildealar que para un disentildeo final de la estabilidad del talud con muro
pantalla anclada se recomienda la revisioacuten de la armadura de acero del muro
Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla jersquofech ille rJ re eacute ^ ito m o Paredes O liw s 27
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CAPITULO iexcln PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
que absorberaacute los esfuerzos del empuje del subsuelo para lo que se estaraacute a
disposicioacuten para las aclaraciones requeridas para el detalle respectivo
32 ESTABILIDAD DE CAPACIDAD DE CARGA DE PANTALLAS
ANCLADAS EN SUELOS
321 Introduccioacuten
El comportamiento de un anclaje en el suelo se rige principalmente por el
mecanismo de transferencia de la carga soportada por el anclaje al suelo masivo
a traveacutes de interacciones en la interfase suelo de bulbo (Figura 31) Este
mecanismo de interaccioacuten resulta en un aumento de la tensioacuten normal efectiva
del suelo y por consiguiente aumentando su resistencia a la cizalladura y el
factor de seguridad contra la rotura
En el disentildeo de una cortina atirantado la hipoacutetesis baacutesica es que las fuerzas
horizontales generadas por las presiones de contacto en la estructura del suelo
deben ser equilibradas por puntales mientras que el alivio de las tensiones
normales verticales causadas por la excavacioacuten por supuesto no Con esto los
valores de la tensioacuten de cizallamiento inducido por el proceso de excavacioacuten
aumentan significativamente con la profundidad de este
La tendencia de la cortina se mueve dentro de la excavacioacuten de la represioacuten
inducida por el suelo a lo largo de la superficie del suelo Pero pretensado la
primera liacutenea de las barras de cortina presiona contra las paredes de la
excavacioacuten sujetaacutendola al punto de anclaje Con el avance de la excavacioacuten la
estructura ahora tiende a girar alrededor de la primera liacutenea de amarre
causando desplazamientos laterales en el nuevo nivel de la excavacioacuten a su
vez de nuevo seraacute restringido por la aplicacioacuten de pretensado en la siguiente
liacutenea de anclaje Por lo tanto el movimiento de la cortina medida que avanza la
excavacioacuten se forma por una combinacioacuten de rotacioacuten y traslacioacuten influenciada
por un nuacutemero de factores tales como la cortina de incrustaciones en el terreno
de cimentacioacuten la inclinacioacuten varillas el grosor y rigidez de la estructura valores
de la distribucioacuten hipoacutetesis de sobrecarga de presiones de contacto en la interfaz suelopantalla etc La figura 04 ilustra las fuerzas que actuacutean sobre las bandas
Determinadoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute ta t to io Paredes O liw s 28
UNI^RSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil
CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
y las tensiones de cizallamiento en la interface suelo-pantalla que se desarrollan
en la excavacioacuten que se lleva a cabo
tFigura 04 Mecanismo de transferencia de carga en anclajes (Juran e Elias 1991)
Superficie de terreno
Figura 05 Sistema idealizado de fuerzas sobre pantallas atirantadas (Hanna 1982)
322 Modos de falla de pantallas ancladas en suelos
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes O liw s 29
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CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Hay varios mecanismos posibles de falla de los muros anclados Estas fallas
comuacutenmente son causadas por exceso de carga sobre un ancla Las cargas de
exceso pueden estar relacionadas con la carga de pre-tensionamiento la
secuencia de excavaciones las fuerzas del agua y fuerzas siacutesmicas entre otras
Los mecanismos de falla pueden involucrar los tendones la masa de suelo el
bulbo o las estructuras superficiales
Los principales tipos de falla son los siguientes de acuerdo con la figura 06
Figura 06 Tipos de ruptura de una pantalla anclada en suelo (GeoRio 2000)
a) Punzonamiento en la base - el suelo de fundacioacuten que soporta la base de
la pantalla tiene una capacidad de carga baja de menos de 20 kPa con iacutendice de resistencia a penetracioacuten NSPT lt 10
b) Rotura en fondo de la excavacioacuten - puede ocurrir cuando existe una capa de terreno blando debajo del nivel de excavacioacuten
Determinadoacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 30
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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
c) Ruptura Global - romper la cuntildea en mayor riesgo durante el proceso de
excavacioacuten o disturbacion generalizado de profundidad (veacutease tambieacuten
la Figura 07)
d) Deformacioacuten Excesiva - puede ocurrir durante la construccioacuten antes de
que el pretensado de los anclajes
e) Rotura del tirante - se puede producir si los componentes del sistema son
individualmente atirantado inadecuadamente o debido a la ocurrencia de
la sobrecarga de los anclajes durante la construccioacuten cuando no todos
los niveles de anclaje tambieacuten se instalaron
f) Rotura de la pantalla - ocurrencia de ruptura en flexioacuten debido al disentildeo
estructural inadecuado o ruptura de perforacioacuten anclas
Rupftra laquom cunha Ruptura generalizada
Figura 07 Tipos de ruptura global cuntildea y generalizada (GeoRio 2000)
323 Estimacioacuten de la capacidad de carga de anclaje en suelos
La mejor estimacioacuten de la capacidad de carga de los anclajes en suelos se
determina mediante la realizacioacuten de pruebas preliminares de anclaje construido
con la misma tecnologiacutea y mano de obra en el futuro emplazamiento de la obra
ya que no es teoacutericamente posible incorporar meacutetodos para el caacutelculo de la
influencia de diversos factores determinantes tales como proceso de perforacioacuten la calidad de mano de obra el proceso de inyeccioacuten etc
^ te rm in a c ioacute n del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes OIiacutetos 31
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CAPITULO lli PARAMETROS GEOTECNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
En general los meacutetodos disponibles para la determinacioacuten de la capacidad de
carga de los anclajes en suelo consideran que la resistencia del anclaje se debe
exclusivamente a la resistencia al corte desarrollado en la interface suelo-bulbo
sin tomar en consideracioacuten de los efectos del proceso de construccioacuten
incluyendo la influencia de procedimiento de inyeccioacuten soacutelo cualitativamente
3231 Norma Brasileiacutera NBR-5629
La NBR-5629 recomienda la estimacioacuten preliminar de liacutemite de capacidad de
carga anclada usando las siguientes expresiones
Suelos Granulares
Suelos Cohesivos r = a 0 UXb sO O M
Doacutende
Capacidad de carga limite o ultima
G Tensioacuten vertical efectiva en el punto medio del anclaje
U Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje
K f Coeficiente de anclaje dado en la Cuadro Ndeg 10
Lb Longitud del bulbo del anclaje
o Coeficiente de reduccioacuten de resistencia al corte no drenada Su
a 0 = 075 para Su s 40 kPa yPara suelos cohesivos
a 0 = 035 para Su s 100 kPa
lsquo Determinadoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de arcla|eBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliros 32
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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Cuadro Ndeg 10 COEFICIENTE Kr DE SUELOS GRANULARES
Suelo Compacidad
Suelta Compacta Muy CompactaLimo 010 040 100
Arena Fina 020 060 150
Arena Media 050 120 200
Gruesa y Pedr^ones 100 200 300
ldquoFuente Norma Brasilera NBR-5629
Este meacutetodo no tiene en cuenta los efectos de la presioacuten de inyeccioacuten El NBR-
5629 reconoce que la inyeccioacuten del bulbo de anclaje de la lechada puede ser del
tipo simple con flujo ascendente y de una sola etapa o por medio de vaacutelvulas y
en etapas sucesivas a criterio de la empresa ejecutora siempre que esteacuten
garantizados el llenado completo del agujero abierto en el suelo y la capacidad
de carga para el anclaje
3232 Meacutetodo de Ostermayer (1974)
Propone aacutebacos que relaciona la longitud de la zona de anclaje (bulbo) con la
capacidad de carga maacutexima de anclaje basado en el anaacutelisis de los resultados
de aproximadamente 300 ensayos en Alemania en anclajes con diaacutemetro de
perforacioacuten entre 10 y 20 cm y cobertura del suelo superior a 4m
La Figura 08 muestra las correlaciones sugeridas por Ostermayer para suelos
granulares sin especificacioacuten del procedimiento de inyeccioacuten o los valores de la presioacuten de inyeccioacuten
D e te ^ in a d oacute n del creficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato la je Bachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 33
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CAPITULO PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOSPARADISENtildeO DE ANCLAJES
laquoen
9laquo
O
mdash g pedregulho arenoso
areia meacutedia a grossa com pedregulho
Figura 08 Capacidad liacutemite de carga de anclaje en suelos granulares seguacuten Ostermayer (1974)
Para suelos cohesivos (limos y arcillas plaacutesticas medianas arcillas altamente
plaacutesticas) Ostermayer (1974) tambieacuten presento en la Figura 09 la variacioacuten con
la longitud de bulbo de la resistencia al cizallamiento en la interface suelobulbo
por unidad de longitud para anclajes realizados con y sin reinyeccioacuten En la
Figura 10 la variacioacuten en la resistencia al corte se muestra como una funcioacuten de
la reinyeccioacuten de presioacuten con lechada de cemento en la relacioacuten agua cemento
preparado = 04
ldquoDeterminaaoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jraeacute Antonio P a rce s OIitos 34
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CAPITULO IIIrsquo PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Figura 09 Resistencia a la rotura por unidad de longitud de los anclajes en suelos cohesivos
(Ostermayer 1974)
400
300
19 ancoragens executadas em argila de mediacutea a alta plasticidade Wl = 48a58 lp = 25 a35 le =11 a12
2001
Perfura^aacuteo
15(4M|
1510)
com reve^mento seco sem revestlmento seco sem revestimento com lavagem 15(420) - diagravemetro do furo- 15cm
-420 Kg de cimento consumido nareinjepao
1000 2000 3000 4000
Pressaacuteo de iacutenjegaacuteo (kPa)
Figura 10 Influencia de la presioacuten de inyeccioacuten en la resistencia al corte en suelos cohesivos
(Ostermayer 1974)
Determinacioacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio Paredes O liw s 35
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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
3233 Meacutetodo de Bustamante amp Doix (1985)
Basado en 120 pruebas de carga realizadas en Francia Bustamante y Doix
(1985) sugieren un meacutetodo para el dimensionamiento de los anclajes los cuales
consideran la influencia de la teacutecnica de inyeccioacuten presioacuten de inyeccioacuten y
volumen de pulverizacioacuten de cemento inyectado La capacidad de carga liacutemite de
anclaje Tmax se puede determinar por
Tmm Capacidad de carga limite o ultima
De Diaacutemetro medio para el tramo anclado
Dp Diaacutemetro perforado para el tramo anclado
P Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten
Lb Longitud del tramo anclado
qs Resistencia al cizallamiento o cortante
Cuadro Ndeg 11 COEFICIENTE 0 PARA SUELOS
Tipo de Suelo Coeficiente 0
Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten
Grava 180 13-14
Grava Arenosa 1 6-1 8 12-14
Arena con Grava 1 5-1 6 12-13
Arena Gruesa 1 4-1 5 11 -1 2
Arena Media 1 4 -1 5 11 -1 2
Arena Fina 1 4-1 5 11 -1 2
Arena Limosa 14- 15 11 -1 2
Limo 14-1 6 11 -12
Arcilla
OcitCO 12
Marga 18-21 11 -12
Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11
Determlnaaoacuten del c o c ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio P a rce s OIiacutetos 36
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CAPITULO un PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
El cuadro N011 presenta los valores de p que es el coeficiente de escala para
varios tipos de suelo teniendo en cuenta las dos teacutecnicas de inyeccioacuten (con y sin
reinyeccioacuten) suponiendo que el volumen inyectado es de al menos 15 veces el
volumen perforado para llegar a los valores de p en la tabla Como era de
esperar los valores maacutes altos del coeficiente se producen para los anclajes
reinyectadas
Los graacuteficos de correlaciones empiacutericas para estimar los qs coeficientes para
anclajes con y sin reinyeccioacuten se presentan para las arenas y gravas en la
Figura 11 y de limos y arcillas en la Figura 12 construida sobre la base de los
resultados de Doix y Bustamante (1985) Fujita (1977) Ostermayer y Scheele
(1977) Ostermayer (1974) Koreck (1978) y Jones (1980 1984) En abscisas la
cantidad Pl se refiere al liacutemite de presioacuten de inyeccioacuten y N el nuacutemero de golpes
de la prueba SPT
0 0 9 i f i 15 20 U 30 39 40 4 fl 3 0 S5 90 6S 7 0
Pl (MPa)1 _____i _______ i _____ i______ i _______ i _____i______ i _______ l __ mdasha--------- a--------- J-----------1---------- 1---------- 1
0 K O 30 D 90 laquo m laquo) tu M) no t raquo 1U 1WN
Figura 11 Correlaciones empiacutericas para la fuerza de cizallamiento por unidad longitud en la arena I
grava (Bustamante y Doix 1985)
lsquo Determlnadoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para diserto dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 37
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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Las correlaciones muestran que en comparacioacuten con una sola inyeccioacuten de los
efectos de la reinyeccioacuten en fases sucesivas son aparentemente maacutes
pronunciada para las arcillas limos (Figura 12) que para la arena grava (Figura
11) contradiciendo las pruebas experimentales que indican que los suelos
arenosos son de mayor inyectabilidad y maacutes susceptibles a los efectos de la
sucesiva reinyeccioacuten a alta presioacuten Este comportamiento puede deberse a otros
factores no considerados por Bustamante y Doix (1985) en la interpretacioacuten
empiacuterica de los resultados de las pruebas de carga (Novaacuteis Souza 2001)
-------------1-------------1------------T---------- ---F-------- ---------------- ~lo 10 20 30 40 W 60
N
Figura 12 correlaciones empiacutericas para la resistencia al corte por unidad de longitud en arcillas
limos (Bustamante y Doix 1985)
3234 Meacutetodo de Costa Nunes (1987)
Similar al meacutetodo de Bustamante y Doix (1985) fue propuesto por Costa Nunes
(1987) pero con la importante diferencia de que la influencia de la presioacuten de inyeccioacuten puede ser analizada cuantitativamente no soacutelo cualitativamente como en el meacutetodo de Bustamante y Doix (1985)
La capacidad de carga del liacutemite del anclaje estaacute dada por
bullDetermigravenatigraveoacuten del e ffic iente de resistencia al corte unitagraverio entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralaleBachiller Jreeacute Antonio Partoes OIiacutetos 38
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CAPITULO lli PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOS P A MDISENtildeO DE ANCLAJES
= c + +(TI
r M Capacidad de carga limite o ultima
D Diaacutemetro medio del bulboe
nd Coeficiente de aumento del diaacutemetro debido a la presioacuten de inyeccioacuten
nl Coeficiente de reduccioacuten de longitud por la presioacuten no uniforme
Lb Longitud del tramo anclado
r Resistencia al cizallamiento en la interface bulbo - suelo
Para determinar la resistencia al cizallamiento en la interface suelo-bulbo Costa
Nunes (1987) considera el criterio de rotura de Mohr-Coulomb suponiendo una
inyeccioacuten a presioacuten residual a rsquor estimada en un 50 la presioacuten inyeccioacuten dada
c Cohesioacuten
Yc Peso especiacutefico del suelo a una profundidad al centro del bulbo
h Profundidad al centro del bulbo
nh Reduccioacuten del factor de profundidad cuando es maacutes de 9m
0 Angulo de friccioacuten
a r 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten
Seguacuten Costa Nunes en la mayoriacutea de los casos se puede considerar nh = na = nb = 1
lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 39
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA AL CORTE
UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
41 PROCEDIMIENTO DE TRABAJO
El presente procedimiento comprende los trabajos requeridos para la correcta
ejecucioacuten de los anclajes en la zona determinada en villa el salvador
411 Secuencia de los trabajos
4111 Anclajes de cable
Los anclajes post-tensados son estructuras flexibles y lineales compuestos por
varios cordones de acero de alta resistencia los cuales se adhieren o fijan con
cemento dentro de roca o suelo estable (pasando el planode falla) Los anclajes
al tensarlos transmiten los esfuerzos desde el cabezal (extremo visible en la
superficie del talud) hasta el tramo anclado mitigando de esta forma los
movimientos del talud
Los anclajes estaraacuten conformado por cordones de acero grado 270 de baja
relajacioacuten con 58rdquo (1500 mm) de diaacutemetro acorde con los requerimientos del
ASTM A-416 Las caracteriacutesticas mecaacutenicas del acero grado 270 de baja relajacioacuten son
Esfuerzo miacutenimo a la rotura 18980 kgmm2 (18619 KNcm2)
Esfuerzo de fluencia 17082 kgmm2 (16757 KNcm2)
Moacutedulo de elasticidad 2780000 kg (195 KNmm2)
Seguacuten los requerimientos indicados en la norma ASTM A-416 los valores de resistencias miacutenimas del cable se indica a continuacioacuten
Diaacutemetro del cordoacuten 1524 mm (0600 in)
Deterninadoacuten del ^laquofic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 40
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Aacuterea de acero por cordoacuten 14000 mm2 (0153 in2)
Resistencia miacutenima a la rotura (Fr) 2657000 kg (2607 kN)
- Resistencia miacutenima a la fluencia (Sfc) 2391000 kg (2346 kN)
Con estas caracteriacutesticas se obtienen seguacuten los lineamientos para disentildeo
indicados en las recomendaciones del Instituto del Post-Tensado los siguientes valores para cada cable de acero de 06rdquo de diaacutemetro (1524 mm)
- Carga de disentildeo o trabajo (060 F r ) 1595040 kg (15642 KN) Ftr
- Carga de ensayo (120 Ftr) 1914007 kg (18770 KN)
- Carga de incorporacioacuten (105 Ftr) 1674782 kg (16424 KN)
lsquo Porcentaje sugerido para los ensayos en anclajes temporales
a) Armado de Anclajes
La preparacioacuten de los anclajes ha sido realizado sobre una plataforma provisional para el montaje primero se prepararaacute el tubo de inyeccioacuten de PVC
clase 10 con diaacutemetro de 1rdquo donde se ejecutaraacuten los agujeros para la inyeccioacuten
(vaacutelvula-manguito) Luego alrededor del tubo de inyeccioacuten se colocaraacuten los
cables de acero sobre separadores y cortados seguacuten la longitud definitiva del
anclaje
Los cables requeridos fueron suministrados y montados en campo el tramo del
cable de acero correspondiente al bulbo del anclaje ha sido preparado previamente y en la zona de transicioacuten del tramo libre al anclado el cable fue
sellado con cinta plaacutestica para evitar la entrada de lechada de cemento al tramo libre el tramo libre se protegioacute (aisloacute) con una manguera de polietileno actuando
como un forro
lsquo Deterrnnadoacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes Olitos 41
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Figura 13 Armado de anclaje de cable
b) Perforacioacuten
El objetivo de las perforaciones para anclajes es la obtencioacuten de un agujero con
la mayor linealidad posible El diaacutemetro de la perforacioacuten debe permitir la instalacioacuten del anclaje de cable del modo maacutes faacutecil posible
Baacutesicamente existen dos sistemas de perforacioacuten que pueden ser utilizados en
la ejecucioacuten de anclajes El primero es el sistema rotativo convencional y el segundo ha roto percusioacuten
Para la ejecucioacuten de la perforacioacuten se ha empleado el meacutetodo rotativo con el uso de una zapata tipo widia
El sistema que se ha aplicado es de perforacioacuten a rotacioacuten con tuberiacutea HQ hasta la profundidad requerida una vez llegado a la cota se perfora con tuberiacutea de
revestimiento HW (rimando en la zona exterior de la tuberiacutea HQ) hasta llegar a la cota de fondo donde se colocaraacute el anclaje
Se procede a limpiar el sondeo con agua y se retira la tuberiacutea interior HQ una vez retirada toda la tuberiacutea HQ se procede a colocar el anclaje de cable
Bachllldrsquo Jeacute Antonio Paredes Oliws 42
Determinadoacuten del crofidente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclaje
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Colocado el anclaje de cable se procede a retirar la tuberiacutea de revestimiento HW
para despueacutes inyectar el anclaje con lechada de cemento
Figura 14 Colocado de anclaje de cable en sondeo
c) Inyeccioacuten
Los anclajes fueron fijados en el terreno a traveacutes de lechada de cemento compuesta por una mezcla de agua limpia con cemento Portland comuacuten tipo I
La gran mayoriacutea de las recomendaciones y praacutecticas existentes situacutean la relacioacuten
aguacemento entre 045 y 055 en peso
En nuestro caso se ha usado la relacioacuten ac de 050 mezcla que garantiza una
resistencia a la compresioacuten simple de 210 kgcm2 a los 7 diacuteas
Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enve la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 43
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Figura 15 Inyeccioacuten de anclaje de cable
d) Tensado
Todos los anclajes fueron tesados una vez que la lechada de cemento del
anclaje obtuvo la resistencia adecuada (210 kgcm2) se estimoacute en 7 diacuteas como miacutenimo en cada caso
El tesado de los anclajes se realizoacute con gato hidraacuteulico de hasta 100Tn de carga
de trabajo y con una carrera en el pistoacuten de hasta 10rdquo ademaacutes permitioacute tesar
los cables del anclaje en conjunto el tesado se realizoacute hasta llegar al arranque del bulbo
4112 Equipos y Materiales
Relacioacuten de equipos y materiales utilizados
Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Antonio Paredes O liw s 44
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Cuadro Ndeg 12 EQUIPOS UTILIZADOS
ITEM DESCRIPCION CANTIDAD
1 B O M B A DE LO D O S C M O T O R L IS TE R P E T TE R 100
2 B O M B A P A R A TE N S A D O E N E R P A C 100
3 G A T A H ID R A U L IC A E N E R P A C DE 10000 PSI 100
4 E Q U IP O DE P E R F O R A C IO N R O T A T IV O D IA M A N TIN O 100
5 B O M B A DE IN Y E C C IO N DE C E M E N T O 100
6 TU B E R IA DE P E R F O R A C IO N HQ y H W 100
7 TU B E R IA DE IN Y E C C IO N C O N O B T U R A D O R 100
8 E Q U IP O DE SPT 100
42 ESTIMACIOacuteN DE LA CAPACIDAD DE CARGA SEGUacuteN LOS DATOS OBTENIDOS EN EL ESTUDIO DE MECAacuteNICA DE SUELOS
De acuerdo a los datos obtenidos en el estudio de mecaacutenica de suelos se tiene
lo siguiente
Cuadro Ndeg 13 DATOS REALES DEL ESTUDIO
DATOS
Del estudio de mecaacutenica de suelos De los anclajes
Paraacutemetros Unidad Paraacutemetros Unidad
Cohesioacuten 0 Carga de Anclaje NA
Angulo de friccioacuten 2870o Profundidad del bulbo de anclaje 950m
Peso Unitario 1476 KNm3 Diaacutemetro del bulbo 0114m
Clasificacioacuten SUCS Arena limosa gradada SP-SM
Longitud del Bulbo de Anclaje 40 50 y 60m
Factor de seguridad Presioacuten de iny^cioacuten 60 kgcm2
Habiendo obtenido todos los paraacutemetros necesarios se puede estimar las capacidades de cargas de acuerdo a los meacutetodos mencionados en el capiacutetulo anterior(Capiexcltulo III 323)
Deterrntoadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 45
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
gt Norma Brasilera NBR 5629
gt Bustamante y Doix 1985
gt Meacutetodo Costa Nunes 1985
421 Norma Brasilera NBR 5629
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son las longitudes
ancladas que 40 50 y 60m asiacute como el valor Itf igual a 15 valor que se
obtiene del tipo de suelo del cuadro Ndeg 10
Cuadro Ndeg 10 - Coeficiente Kf de suelos granulares NBR-5629
Suelo Compacidad
Suelta Compacta Muy Compacta
Limo 010 040 100
Arena Fina 020 060 150
Arena Media 050 120 200
Gruesa y Pedr^ones 100 200 300
2 - M C T O D O D E L A N O R M A B R A S I L E R A - 5 6 2 9
_ J 7 -T = 0 -7 U t L r K s Para suelos granularesmax Z b f
T (max) =
az =
Capacidad de carga limite o ultima TN
Esfuerzo vertical efectivo en el punto medio del anclaje KNm2
O
CIl
II II Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje m
Longitud del bulbo del anclaje m
coeficiente de anclaje dado en la Tabla Ndeg M
Cuadro Ndeg 14 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BR-5629
y e
(K N m 2 )
z
iexclm )
D
(m )
a z
(K N m 2 )
U
( m )
Lb
(m )
K f T ( m a x )
lt trade l
14 8 7 0 01 103 32 0 4 3 4 0 9 15 27 23 _
14 8 65 0 1 9 5 9 4 0 4 3 5 0 15 V 3 1 6 1 ___
14 8 6 0 H 0 1 8 8 5 6 0 4 3 6 0 B U 15 35 01
Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de arolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes Ouumltos 46
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422 Meacutetodo Bustamante y Doix 1985
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son la parte anclada
40 50 y 60m el diaacutemetro perforado 0114m el coeficiente p que es el
coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo seguacuten el tipo de inyeccioacuten para
nuestro caso es el 14 derivaacutendose este valor del estudio de suelo (Cuadro Ndeg
11) El coeficiente qs (resistencia cortante) toma valores de 02 y 025 Mpa
Cuadro Ndeg 11 - Coeficiente p para suelos
Tipo de Suelo Coeficiente P
Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten
Grava 180 13 -14
Grava Arenosa 1 6 -1 8 12 -14
Arena con Grava 1 5 -1 6 12-13
Arena Gruesa 14- 15 11 - 12
Arena Media 1 4 -1 5 11 - 12
Arena Fina 14 -1 5 11 -12
Arena Limosa 14- 15 1 1 -1 2
Limo 14- 16 1 1-1 2
Arcilla 1 8 -2 0 12
Marga 18- 21 11 - 12
Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11
3- METODO DE BUSTAMANTE Y DOIX 1985
T(max) = Capacidad de carga limite o ultima TN
De= Diaacutemetro medio para el tramo anclado m
Dp = Diaacutemetro perforado para el tramo anclado mLb= Longitud del tramo anclado m
P = Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten qs= Resistencia al cizallamiento o cortante Mpa
ldquoDeterminadoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo de anclajerdquoBachiller Jraeacute Antonio Paredes Oliws
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Cuadro Ndeg 15 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BUSTAMANTE DOIX 1985
p Dp
(m)De(m)
Lb(m)
qs
(Mpa)
T (max)
(TN)130 011 0149 40 025 4759130 011 0149 50 02 4759130 011 0149 60 02 5710
423 Meacutetodo Costa Nunes 1985
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada necesarios son la
longitud de la parte anclada 40 50 y 60m el diaacutemetro perforado para el tramo
anclado 0114m ademaacutes el coeficiente de reduccioacuten por la presioacuten no uniforme
ni el coeficiente de aumento de diaacutemetro nd por la presioacuten de inyeccioacuten estos
dos uacuteltimos coeficientes toman valores de 1 otro dato de entrada importante
seguacuten Costa Nunes es la resistencia cortante t que es calculada con la
expresioacuten
T f = c + (c rsquo+CT rsquo 0 SUELOSGRANUWRES
r f = c + (y chnh +CTr )tan0 SUELOS COHESIVOS
C = Cohesioacuten del suelo KNm2yc= Peso especifico del suelo a una profundidad al centro del bulbo KNm3 h = Profundidad al centro del bulbo m
nh = Factorde correccioacuten cuando esta a una superior a 9m 0 = Angulo de friccioacuten
or= 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten KNm2
Para mayoriade asos nh = nb = nd = 10 De acuerdo a Costa Nunes
Cuadro Ndeg 16 RESISTENCIA CORTANTE SEGUacuteN DATOS
C ye h nh 0 OT T
(KNm2) (KNm3) (m) (0 ) (KNm2) (KNm2)
00 148 70 10 287 4000 2756
00 148 65 10 287 4000 2715
00 148 60 10 287 4000 2675
techlllerJtoeacute Antonio Parces Oliws 4 8
Deteminadoacuten del (E fic ien te de resistencia al corte unitario ende la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquo
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
La resistencia cortante hallada de esta ecuacioacuten depende de los paraacutemetros
mostrados en la figura superior asiacute como la presioacuten de inyeccioacuten que se usa no
supera los 8 a 10 Kgcm2 con estos datos se halla el esfuerzo cortante que es
un valor de 3924 KNm2 El diaacutemetro medio de la perforacioacuten es de 0137m
1- METODO DE COSTA NUNES
T(max) = C a pa c idad d e ca rga l im i te o u l t im a TN
D e = D ia m e tro m e d io d e l b u lb o m
nd= C o e f ic ie n te d e a u m e n to d e l d ia m e tro d e b id o a la p re s ioacute n d e in y e c c ioacute n
^ = L o n g itu d d e l t ra m o a n c la d o m
nl = C o e f ic ie n te d e re d u c c ioacute n d e lo n g itu d p o r la p re s ioacute n n o u n ifo rm e
x = R e s is te n c ia al c iz a lla m ie n to e n la In te r fa s e b u lb o s u e lo K N m 2
Cuadro Ndeg17 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO COSTA NUNES 1985
ni Lb nd De Tmax(m) (m) (TN)
10 40 10 011 403
10 50 10 011 497
10 60 10 011 587
Aplicado estos tres meacutetodos para calcular la capacidad de carga uacuteltima podemos elaborar el siguiente cuadro Ndeg 18
Cuadro Ndeg 18 CUADRO RESUMEN PARA LAS DIFERENTES LONGITUDES DE BULBOS
ANCLAJE METODO NBR-5629 BUSTAMANTE Y DOIX COSTA NUNES
BULBO T (Max) T (Max) T (Max)
(m) (TN) (TN) (TN)
40 27-23I M t 4759 4030
50 3161 4759 4970
60 3501 5710 5870
D e t^m ito a oacute n del ^laquo fic ien te de resistencia al to rte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 49
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
43 RESISTENCIA ENTRE EL BULBO Y EL SUELO
La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las
propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y
la presioacuten de inyeccioacuten (Cuadro N0 11)
El esfuerzo al cortante en el anclaje puede ser calculado por la expresioacuten
(Littlejohn y Bruce 1975)
Ecuacioacuten (10)
Doacutende
T = Fuerza de tensioacuten de disentildeo
D h = Diaacutemetro del hueco
r a = Esfuerzo de cortante permitido
Lb = Longitud cementada del bulbo
Determ l^raoacuten del ctoficiente de resistencia al torte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje Bachiller Jraeacute Antonio Partoes O lilaquo s 50
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Cuadro N0 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuerzos en bulbos de diaacutemetro
pequentildeo (Sabatini y otros 1999)
Tipo de SueloFactor Suelo Granular Suelo Cohesivo
Propiedades del sueloAngulo de friccioacuten tamantildeo y distribucioacuten de los agriados Mheslon Indice plastico
l^todo de perforacioacuten El uso de tuberiacutea de revestimiento aumenta los esfuereos normales y de friccioacuten
El uso de lodos en la ^rforacioacuten disminuye la capacidad
Longitud del bulto
La resistencia aumenta al aumentar la longitud del bulbo hasta los 6 metros con incrementos moderados hasta los 12 metros y muy ^co Incremento despueacutes de los 12 m
Incrementos continuos en suelos con resistencia no drenada menor de 96 kPa
1 ----mdash r
Aumenta la resistencia hasta un diaacutemetro de 30 centiacutemetros
Diaacutemetro del bulboAumenta la resistencia al aumentarel diaacutemetro hasta 10 centiacutemetros y muy poco a partir de ese diaacutemetro
i
La capacidad del ancla aumenta al aumentar la presioacuten de inyeccioacutenPresioacuten de Inyeccioacuten
La capacidad del ancla aumenta solamente con inyeccioacuten por etapas Presiones iniciales muy altas deben evltarse
En el Cuadro N0 20 se muestran algunos valores del esfuerzo de cortante permitido para anclajes en roca y en suelos Los tendones deben separarse
entre siacute utilizando espaciadores para asegurar la adherencia total de cada uno
de ellos a la mezcla cementante en toda la longitud del bulbo Adicionalmente
deben colocarse centralizadores para garantizar que existe un cubrimiento de mezcla de miacutenimo 10mm
Determinadoacuten del cw ficlente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliras 51
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad da Ingenieriacutea Civil
CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo
interface a lo largo del bulbo (Modificado de PTI
de anclaje y el material en la
1996)
R esistencia Uacute ltim a al C ortan te R es is tenc ia Uacute ltim a alen tre el Bulbo y el ^ t e r ia l en la C ortan te entre el B u lto y el
T ipo de ^ t e r ia l In tertace P eriacutem etra l del B u lto ^ t e r i a l en la Interfacepara Iny toc ione s por P eriacutem etra l del B u lto para
G ravedad Inyecciones a P resioacuten
Kpa Kpa
G ranito y basa lto 1700 a 3100
C aliza do lom fflca 1 4 0 0 a 2 1 0 0
C aliza blanda 1000 a 1ltW0
P izarras y lutitas duras 800 a 1400
Lutrias blandas 200 a 800
Aren iscas 800 a 1700
Aren iscas m e tto riza d a s 700 a 800
C reta 200 a 1100
^ r g a m eteorizada 150 a 250
C oncre to 1400 a 2 8 0 0
Arcilla lim osa blanda30 a 70
Arcilla lim osa30 a 70
Arcilla dura de p lastic idad m edia a alta
30 a 70 30 a 100
Arcilla m uy dura de p lastic idad m edia a alta
70 a 170
Arcilla m u y dura lim osa de p lastic idad m edia
270 a 370
Arena de grano m edio a fino dens idad m edia a alta
80 a 370
Arena de grano grueso con grava densidad media
100 a 600
Arena de grano g rueso con grava densidad densa a m uy densa
70 a 140 250 a 900
Arenas lim osas170 a 400
D etritos g lac ia les densos300 a 500
Grava arenosa densidad m edia200 a 1300
Grava arenosa densa a m uy densa 270 a 1300
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario en te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 52
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil
CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga en bulbos de anclas preshy
tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatini y otros 1999)
Tipo de Suelo
DensidadRelativa
(SPT)
Transferencia Estirada en
kNmmdashf---------------------- 1
Suelta 145^ en a y l^d ia densa 220grava Densa 290
Suelta 100^ en a l^dia densa 145
Densa 190
Suelta 70^ en a y l^d ia densa 100limos Densa 130
I^zcla de arenay arcilla Dura 30de baja l^ y Dura 60plasticidad
Suelta SPT = 4 a 15^ d ia densa SPT = 15 a 30
Densa SPT = mas de 30
431 Calculo de la adherencia
La resistencia a la adherencia muy raramente se mide en el laboratorio y no existe un procedimiento estaacutendar para calcularla La mayoriacutea de los disentildeos se basan en estimativos ldquocrudosrdquo de la resistencia entre el suelo o roca y el bulbo
por correlacioacuten con casos similares tablas de resistencias tiacutepicas o por la
experiencia local
La carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar SPT como se
indica en la Cuadro Ndeg 20 (Sabatini y otros 1999) El factor de seguridad recomendado debe ser mayor de 20
La suposicioacuten de la resistencia entre el bulbo y el suelo genera una gran incertidumbre en el disentildeo y en ocasiones se ha llegado a fracasos
Determlnaaoacuten del cw fic iente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 53
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil
CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILM EL SALVADOR
Como solucioacuten a la incertidumbre generada por la suposicioacuten de la adherencia
entre el bulbo y el suelo se acostumbra a realizar pruebas de carga de anclajes
con el objeto de verificar en campo los valores supuestos y si es necesario
modificar las longitudes del bulbo o las cargas aplicadas
Estos ensayos son muy importantes al inicio del proceso de construccioacuten de los
anclajes Despueacutes de realizados los ensayos de carga se procede a revisar y
actualizar el disentildeo en lo relacionado con los bulbos de anclaje especialmente
cuando se requiere aumentar su longitud
44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE EL BULBO Y EL
SUELO EN VILLA EL SALVADOR
441 Tensado de anclajes
Los anclajes han sido tensados hasta llegar al arranque del bulbo para esto se
detalla a continuacioacuten los resultados de la prueba de tensado
Cuadro Ndeg 22 CARGA DE ARRANQUE DE BULBOS EN VILLA EL SALVADOR
Anclaje Longitud Bulbo (m) Carga Tesado (TN)
A-I 40 3646
A-ll 50 4215
A-lll () 60 4404
() Para el anclaje A-lll no se llegoacute al arranque
Con los datos obtenidos procedemos a calcular el esfuerzo de corte en la
interaccioacuten bulbo - suelo para esto nos apoyamos con la Ecuacioacuten (10)
Seguacuten la ecuacioacuten se tiene
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller J toeacute Antonio Paredes OHtos 54
NIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA Facultad de Ingenieriacutea Civil
CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
T
nDhLb
Cuadro Ndeg 23 ESFUERZO DE CORTE ENTRE BULBO - SUELO EN VILLA EL SALVADOR
ANCLAJE T(TN) Dh (m) Lb(m) T a (KNm2)
A-I 3646 01143 40 24902
A-ll 4215 01143 50 23030
A-lll () 4404 01143 60 20053
lsquo to te rm in^oacuten del ctoficlente de resistencia al torte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 55
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Ciril OBTENIDOS
CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS
51 Capacidad de Carga Ultima Obtenido
La capacidad de carga ultima obtenida en campo para los anclajes A-I y A-ll se
verifica cuando el bulbo falla por arrancamiento mientras que para el anclaje A- III el bulbo no falla por arrancamiento sin embargo se ensaya hasta llegar al
liacutemite de fluencia
De acuerdo al cuadro N0 22 para los anclajes A-I y A-ll se ha llegado a la carga
ultima mientras que para el anclaje A-lll se ha llegado a la carga miacutenima de
fluencia
El cuadro N0 23 nos indica el esfuerzo de corte real que existe entre el bulbo y
el suelo de la zona en estudio los valores de ^ a para los anclajes A-I y A-ll son
calculados de acuerdo a la Ecuacioacuten (10)
52 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido
De los valores obtenidos con referencia a los anclajes A-I y A-ll se puede
comparar con los valores del Cuadro Ndeg 20 por consiguiente para las arenas
limosas se tiene un rango de valores que pudiera tomar ^ a (170 KNm2 - 400
KNm2) el cual estaacute dentro de ese rango nuestros valores hallados para nuestro
tipo de suelo en estudio seguacuten el Cuadro Ndeg 23
Haciendo un graacutefico comparativo con los resultados obtenidos del Cuadro Ndeg 23
y los datos que nos brinda el Cuadro Ndeg 20 de acuerdo al rango de valores se
tiene el Figura Ndeg 16
En la Figura Ndeg 16 podemos visualizar los valores obtenidos que se encuentran
dentro del rango de valores de Resistencia Uacuteltima al Cortante entre el Bulbo y el
suelo arenoso
Determinacioacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 56
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Civil OBTENIDOS
Figura Ndeg 16 Valores resistencia uacuteltima
Tambieacuten se pudo observar que los diaacutemetros reales fueron mayores en
comparacioacuten con el diaacutemetro de perforacioacuten tal como se muestra en el cuadro
N0 24 -
Cuadro Ndeg 24 DIAacuteMETROS REALES EN CAMPO Y EL EN AUMENTO
ANCLAJE D Teoacuterico (m)D Real de
Anclaje (m)() Aumento
A-I 01143 0141 2336
A-ll 01143 0147 2860
A-lll () 01143 0151 3211
lsquo Deteroinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte uniterio e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jw eacute Antonio Paredes O liw s 57
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
61 CONCLUSIONES
1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de
valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se
realizoacute la prueba (Villa el Salvador)
2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de
resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso
para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar
en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de
suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador
3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada
4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)
debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo
previamente calibrado
5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo
tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de
Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros
meacutetodos estimativos
6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga
requerida
7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten
8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi c o n c l u s io n e s y r e c o m e n d a c io n e s
62 RECOMENDACIONES
1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de
verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del
comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio
2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con
precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las
longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea
evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de
perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria
de los anclajes
3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en
cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser
mayores
4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable
controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten
los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos
lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil B IB L IO G R A F IA
BIBLIOGRAFIacuteA
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Determlnatiacuteoacuten del c iacutec le n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de anclajetachlller Jraeacute Antonio Paredes Oliws 60
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteAFacultad de Ingenieriacutea Civil INDICE
2413 Registro de Sondajes 19
242 Ensayos de laboratorio 20
243 Clasificacioacuten de Suelos 20
25 PERFIL ESTRATIGRAFICO 20
26 ANAacuteLISIS DE LOS RESULTADOS DE LABORATORIO 21
261 Anaacutelisis Quiacutemico 21
262 Densidad Maacutexima Miacutenima y Relativa 22
CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARA DISENtildeO DEANCLAJES 25
31 CONDICIONES GEOLOacuteGICAS GEOTEacuteCNICAS 25
32 ESTABILIDAD DE CAPACIDAD DE CARGA DE PANTALLASANCLADAS EN SUELOS 26
321 Introduccioacuten 26
322 Modos de falla de pantallas ancladas en suelos 28
323 Estimacioacuten de la capacidad de carga 29
3231 Norma Brasileira NBR-5629 30
3232 Meacutetodo de Ostermayer (1974) 31
3233 Meacutetodo de Bustamante amp Doix (1985) 34
3234 Meacutetodo de Costa Nunes (1987) 36
CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA AL CORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR 38
41 PROCEDIMIENTO DE TRABAJO 38
411 Secuencia de los trabajos 38
4111 Anclajes de cable 38
4121 Equipos y Materiales 42
42 ESTIMACIOacuteN DE LA CAPACIDAD DE CARGA SEGUacuteN LOS DATOS OBTENIDOS EN EL ESTUDIO DE MECAacuteNICA DE SUELOS 43
421 Norma Brasilera NBR 5629 44
422 Meacutetodo Bustamante y Doix 1985 45
423 Meacutetodo Costa Nunes 1985 46
43 RESISTENCIA ENTRE EL BULBO Y EL SUELO 48
rsquo Determinadoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller J w eacute Antonio Paredes Oliras 2
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteAFacultad de Ingenieriacutea Civil INDICE
431 Calculo de la adherencia 51
44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE BULBO Y EL SUELO EN VILLA EL SALVADOR 52
441 Tesado de anclajes 52
CAPITULO V ANAacuteLISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS 54
12 Capacidad de Carga Ultima Obtenido 54
13 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido 54
CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 56
61 CONCLUSIONES 56
62 RECOMENDACIONES 57
BIBLIOGRAFIacuteA
ANEXOS
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para diserto deato laje Bachiller J toeacute Antonio Paredes O liw s 3
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil RESUMEN
RESUMEN
Partiendo del estudio geoteacutecnico de un suelo areno limoso (Distrito de Villa El
Salvador) se obtienen los paraacutemetros geoteacutecnicos que serviraacuten para estimar la
capacidad de carga de los anclajes mediante diferentes meacutetodos preliminares
Se realizan pruebas in situ con diferentes longitudes de bulbos que seraacuten
ensayados (tesados) hasta llevarlos a la falla entre el bulbo de cemento y el
suelo
Se determina el coeficiente de corte unitario que existe entre un suelo arenoso y
el bulbo de cemento formado por el anclaje de cable tipo toroacuten en base a las
pruebas realizadas
Se compara los datos obtenidos de la pruebas con tablas existentes realizados
en suelos similares
Determinaboacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla jersquotech ille r Jraeacute Antonio Paredes O liw s 4
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteAFacultad de Ingenieriacutea Civil LISTA DE CUADROS
LISTA DE CUADROS
Cuadro No01 Profundidad del sondaje 20
Cuadro N0 02 Resultados del ensayo de penetracioacuten estaacutendar SPT-01 20
Cuadro Ndeg 03 Clasificacioacuten de suelos 22
Cuadro Ndeg 04 Anaacutelisis Quiacutemico 24
Cuadro Ndeg 05 Calculo de la densidad natural 24
Cuadro Ndeg 06 Descripcioacuten del suelo seguacuten la densidad 25
Cuadro Ndeg 07 Correlacioacuten entre la forma granulomeacutetrica y el aacutengulo
de friccioacuten interna 25
Cuadro Ndeg 08 Correlacioacuten entre la penetracioacuten estaacutendar y el aacutengulo
de friccioacuten interna 26
Cuadro Ndeg 09 Estratigrafiacutea del suelo en zona de estudio de Villa
El Salvador 27
Cuadro Ndeg 10 Coeficiente Kf de suelos granulares 33
Cuadro Ndeg 11 Coeficiente p para suelos 36
Cuadro Ndeg 12 Equipos utilizados 45
Cuadro Ndeg 13 Datos reales del Estudio 45
Cuadro Ndeg 14 Fueras Tensoras maacuteximas por Meacutetodo BR-5629 46
Cuadro Ndeg 15 Fueras Tensoras maacuteximas por Meacutetodo
Bustamante doix 1985 48
Cuadro Ndeg 16 Resistencia Cortante seguacuten Datos 48
Cuadro Ndeg 17 Fueras Tensoras maacuteximas por meacutetodo
Costa Nunes 1985 49
Cuadro Ndeg 18 Cuadro Resumen para las diferentes longitudes de bulbos 49
Cuadro Ndeg 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuereos
en bulbos de diaacutemetro pequentildeo (Sabatini y otros 1999) 51
Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo de
anclaje y el material en la interface a lo largo del bulbo
(Modificado de PTI 1996) 52
Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga enbulbos de anclas pre-tensadas de pequentildeo diaacutemetro
(Sabatini y otros 1999) 53
Determiacutenaaoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je fech ille r JltKeacute Antonio Partoes O liw s 5
UNIWRSIOAD NACIONAL DE INGENIERIAF K u lttd lngraquonirlraquo CMI LISTA DE CUADROS
Cuadro N 22 Carga de arranque de bulbos en Villa El Salvador 54
Cuadro N 23 Esfuereo de corte entre bulbo - suelo en VIII El S lv do r 55
CUadro N 24 Diaacutemetros reales en campo y el en aumento 57
f r^ m ln ^ oacute n dal c ic la n te da ratittancl al corta unitario antra la unioacuten bulbo anclado y auaio aranoao para dlaaoacuteo da arclajatah lllw Jlt^ Antonio Parrtaa OHlaquot fl
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteAFacultad de Ingenieriacutea Civil LISTA DEFIGURAS
LISTA DE FIGURAS
Figura 01 Ubicacioacuten de zona de estudio 13Figura 02 Vista frontal del lugar en estudio 14
Figura 03 Recuperacioacuten de muestra en cantildea partida 21
Figura 04 Mecanismo de transferencia de carga en anclajes
(Juran e Elias 1991) 29
Figura 05 Sistema idealizado de fuerzas sobre pantallas atirantadas
(Hanna 1982) 29
Figura 06 Tipos de ruptura de una pantalla anclada en suelo
(GeoRio 2000) 30
Figura 07 Tipos de ruptura global cuntildea y generalizada (GeoRio 2000) 31
Figura 08 Capacidad liacutemite de carga de anclaje en suelos granulares
seguacuten Ostermayer (1974) 34
Figura 09 Resistencia a la rotura por unidad de longitud de los anclajes
en suelos cohesivos (Ostermayer 1974) 35
Figura 10 Influencia de la presioacuten de inyeccioacuten en la resistencia al corte
en suelos cohesivos (Ostermayer 1974) 35
Figura 11 Correlaciones empiacutericas para la fuerea de cizallamiento por
unidad longitud en la arenagrava (Bustamante y Doix 1985) 37
Figura 12 correlaciones empiacutericas para la resistencia al corte por unidad
de longitud en arcillas limos (Bustamante y Doix 1985) 38
Figura 13 Armado de anclaje de cable 42
Figura 14 Colocado de anclaje de cable en sondeo 43
Figura 15 Inyeccioacuten de anclaje de cable 44
Figura 16 Valores resistencia uacuteltima 57
Determinaaoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajetachlller Jreeacute Antonio Paredes O l i^ 7
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil LISTA DE SIMBOLOS
LISTA DE SIMBOLOS
ASTM American Society for Testing and Materials
^ Angulo de friccioacuten
Tmm Capacidad de carga limite o ultima
ltjr 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten
K f Coeficiente de anclaje
nd Coeficiente de aumento del diaacutemetro debido a la presioacuten de inyeccioacuten
P Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten
niexcl Coeficiente de reduccioacuten de longitud por la presioacuten no uniforme
a 0 Coeficiente de reduccioacuten de resistencia al corte no drenada Su
c Cohesioacuten
Dh Diaacutemetro del hueco
De Diaacutemetro medio para el tramo anclado
Dp Diaacutemetro perforado para el tramo anclado
r a Esfuereo de cortante permitido
S Factor de Amplificacioacuten del Suelo
C Factor de Amplificacioacuten Siacutesmica
Z Factor de zona
T Fuerea de tensioacuten de disentildeo
Lb Longitud tramo anclado yo cementada del bulbo
N Numero de golpes en SPT
U Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje
T0 Periodo de vibracioacuten
Ynat Peso especiacutefico del suelo
Yc Peso especiacutefico del suelo a una profundidad al centro del bulbo
h Profundidad al centro del bulbo
nh Reduccioacuten del factor de profundidad cuando es maacutes de 9m
Determinaaoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deamlajeBachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 8
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteAFacultad de Ingenieriacutea Civil LISTA DE SIMBOLOS
T
Qs
sues
Resistencia al cizallamiento en la interface bulbo-suelo
Resistencia al cizallamiento o cortante
Sistema Unificado de Clasificacioacuten de Suelos
Tensioacuten vertical efectiva en el punto medio del anclaje
ldquo Determinadoacuten del in f ic ie n te de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto andado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je B ach ili^ Jraeacute Antonio Partoes O liw s 9
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil INTRODUCCION
INTRODUCCIOacuteN
En las obras de ingenieriacutea civil es comuacuten la ejecucioacuten de cortes y excavaciones
ambos tipos de trabajo requieren la remocioacuten de cierta cantidad de suelo y la
consecuente peacuterdida de confinamiento en la periferia El ingeniero inicialmente
verifica si la estructura puede ser estable sin ayuda externa o si es necesario
emplear un muro de contencioacuten o formar un talud La aparicioacuten de las anclas
para roca primero y para suelo poco despueacutes representoacute un importante
avance tecnoloacutegico para todos los trabajos relacionados con la estabilizacioacuten de
una masa de roca o suelo Las anclas al estar totalmente embebidas en el suelo
no interfieren con las maniobras de construccioacuten en el interior de las
excavaciones Es por eso importante ahora en la construccioacuten su
comportamiento y la verificacioacuten de los paraacutemetros que estaacuten relacionados
directamente entre el bulbo del ancla y el suelo que muchas veces pueden
llevarlos a fallar
En el presente informe de suficiencia determinaremos el coeficiente de
resistencia al corte unitario que existe entre el bulbo del anclaje y el suelo
arenoso limoso el suelo con estas caracteriacutesticas se encuentra en distrito de
Villa El Salvador en la Ciudad de Lima
Determinadoacuten del creficiacuteente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para diserto dearclajetech llle r J w eacute Antonio Paredes OIiacutetos 10
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteAFacultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO I GENERALIDADES
CAPITULO I GENERALIDADES
En este capiacutetulo detallaremos los antecedentes y objetivos para establecer el
coeficiente de corte unitario que existe entre un suelo arenoso y el bulbo de
cemento formado por el anclaje Adlclonalmente definiremos la metodologiacutea a
ser utilizada para realizar el Informe de suficiencia correspondiente asiacute como
tambieacuten la estructura de la misma
11 ANTECEDENTES
El crecimiento de la ciudad de Lima y la alta demanda de viviendas en la ciudad de Lima gran parte de la zona perifeacuterica estaacute siendo poblado y se estaacute
ejecutando construcciones en diversos tipos de suelos Una zona de alto
crecimiento urbano se ubica en la parte sur de la ciudad de Lima que abarca
distritos como Villa Mariacutea del Triunfo Villa el Salvador Chorrillos Luriacuten etc en donde se estaacuten ejecutando construcciones sobre suelos arenosos
Estas construcciones necesitan realizar excavaciones para la cimentacioacuten y
surge la necesidad de estabilizar los taludes colindantes realizando anclajes en
estos suelos al respecto la Informacioacuten de paraacutemetros necesarios para realizar
caacutelculos en este tipo de suelo arenoso es Insuficiente en nuestro medio a
comparacioacuten de los suelos gravosos donde la Informacioacuten es mayor y los
anclajes tienen un buen comportamiento como elementos estabilizadores de contencioacuten Estudios e Investigaciones nos brindan paraacutemetros de resistencia
uacuteltima al esfuereo cortante entre el bulbo de anclaje y el material en la interface a
lo largo del bulbo (Modificado de PTI 1996) asiacute como valores aproximados de
la transferencia de carga en bulbos de anclas pre-tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatinl y otros 1999) sin embargo surge la necesidad de realizar pruebas de
carga en campo para verificar los valores supuestos para la ejecucioacuten de
proyectos de estabilidad con anclajes en suelos arenosos
Determinadoacuten del craficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O ltos 11
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO I GENERALIDADES
12 OBJETIVOS
Establecer el coeficiente de corte unitario que existe entre un suelo arenoso y
el bulbo de cemento formado por el anclaje
Evaluar las caracteriacutesticas del lugar a partir del estudio de mecaacutenica de
suelos y determinar los paraacutemetros del suelo en una determinada zona de
Villa el Salvador
Calcular la resistencia uacuteltima al cortante entre el bulbo y el material en la
interface perimetral del bulbo para inyecciones a baja presioacuten considerando
pruebas experimentales in situ en el distrito de Villa el Salvador
Realizar un cuadro comparativo en base a los valores experimentados obtenidos y en suelos similares en otros paiacuteses
13 ALCANCES
El presente informe de suficiencia se basa en establecer el coeficiente de corte
unitario que existe entre un suelo arenoso y el bulbo de cemento para anclajes
de cable tipo toroacuten in situ para este fin la informacioacuten requerida se realizoacute de la
siguiente manera en forma secuencial primero se recopilo informacioacuten mediante
buacutesqueda de artiacuteculos tesis libros y toda informacioacuten relevante sobre el tema
segundo se realizoacute trabajos de campo de la zona en estudio que consistiacutea en
obtener los paraacutemetros geoteacutecnicos de suelo requeridos para el disentildeo de
anclajes tercero se ejecutaron anclajes con diferentes longitudes de bulbos de
cemento que fueron ensayados y tesados hasta el arranque cuarto se realizoacute
un anaacutelisis e interpretacioacuten de los datos obtenidos en campo que seraacuten
evaluados para obtener valores de coeficiente de resistencia al corte unitario entre el bulbo y el suelo quinto se hace una comparacioacuten de los resultados
obtenidos con datos existentes (en tablas) de suelos similares sexto se recoge
las conclusiones y recomendaciones realizadas para el coeficiente de corte
unitario entre un suelo arenoso en distrito Villa el Salvador y el bulbo
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute ta ton io Paredes O l i ^ 12
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CAPITULO II ESTUDIO DE I^ S CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOS
ARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
21 UBICACION Y CONDICIONES CLIMATICAS
211 Ubicacioacuten
El terreno del estudio se encuentra ubicado en la Interseccioacuten de la Av El Sol y
la Av Pachacutec en la Mz C Lt 06 en el distrito de Villa El Salvador
Provincia Lima Departamento Lima siendo una zona netamente industrial
212 toceso al Aacuterea en Estudio
El acceso a la zona en estudio es a traveacutes de transporte puacuteblico (Oacutemnibus) por la
Av Pachacutec arteriacutea importante del Distrito de Villa el Salvador hasta llegar
con la interseccioacuten de la Av El Sol tambieacuten se puede llegar al lugar viacutea el tren
eleacutectrico hasta el paradero El sol (Av El Sol) y llegar hasta la interseccioacuten con la
Av Pachacutec (ver Figura 01 y 02)
Figura 01 Ubicacioacuten de zona en estudio
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Partoes O liw s 13
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Figura 02 Vista frontal del lugar en estudio
213 Condicioacuten Climaacutetica
Esta aacuterea del estudio estaacute sometido a la accioacuten microclimaacutetica de la Costa
y se le conoce como semiaacuterido limitado con afloramientos rocosos del complejo
basal de la costa
Las precipitaciones son irregulares y en forma de garuacuteas las que se presentan
en invierno siendo tambieacuten frecuentes por las tardes La temperatura en estos
periodos alcanza valores miacutenimos de hasta 11degC
Durante el verano se registran temperaturas de hasta 28degC variando la
humedad relativa en estos periodos entre 70 a 90
22 GEOLOGIAY SISMICIDAD
221 Geologiacutea
Estudios realizados para la zona y aacutereas circundantes han determinado que la geologiacutea local estaacute representada por el afloramiento de secuencias litoloacutegicas
sedimentarias intrusivas y depoacutesitos eoacutelicos El escenario del estudio se encuentra enmarcado dentro del cuadro morfotectoacutenico de la costa y el borde
occidental andino habiendo sido afectado por la tectoacutenica desarrollada durante
la orogeacutenesis andina la misma que dio lugar a una deformacioacuten con
plegamientos entre los que destaca el Sinclinal de Pachacamac se trata de un
ldquoDeterminaaoacuten del awficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 14
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pliegue abierto con un plano axial vertical ligeramente inclinado al Sureste y un
eje de direccioacuten N30degO Las rocas en las cuales se ha desarrollado
corresponden a la Formacioacuten Pamplona de composicioacuten arcillo-calcaacuterea por lo
tanto plaacutesticas Al Sur del Cerro Lomo de Cocina y a la altura del grifo Conchaacuten
se tiene afloramientos del flanco occidental Gran parte de este sinclinal se
encuentra cubierto por depoacutesitos eoacutelicos Cuaternarios Estratigrafiacutea Las
unidades litoestratigraacuteficas que afloran en el Cerro Lomo de Corvina y
alrededores estaacuten conformados por rocas sedimentarias del cretaacuteceo inferior
representados por la Formacioacuten Pamplona depoacutesitos inconsolidados del
Cuaternario de origen marino aluviales y eoacutelicos
A Cretaacuteceo Inferior
Formacioacuten Pamplona esta secuencia se manifiesta por presentar paquetes de
calizas de color gris a oscuras iacutenterestratificadas con delgados horizontes de
color rojizo por la presencia de fierro tambieacuten se manifiestan afloramientos de
lutitas gris verdosas y margas intercalados con lutitas limoliacuteticas amarillo a
rojizas por correlacioacuten estratigraacutefica se le ha asignado una edad cretaacuteceo
inferior
B Cuaternario
Pleistoceno
Depoacutesitos Eoacutelicos Los depoacutesitos eoacutelicos pleistocenicos estaacuten conformados por
acumulaciones eoacutelicas antiguas y que en la actualidad se hallan estabilizadas
conformando lomadas y cerros de arena como el Cerro Lomo de Corvina
extendieacutendose al NE hasta la Tablada de Luriacuten donde ahora se asienta la poblacioacuten de Villa El Salvador cubierto por otros depoacutesitos eoacutelicos maacutes recientes
Depoacutesitos Aluviales Este tipo de depoacutesitos se posicionan al sur del Cerro Lomo
de Corvina en la cuenca del riacuteo Luriacuten y esta constituidos por material acarreado
cantos y gravas subredondeadas de diferentes tipos de roca de composicioacuten
intrusita y volcaacutenica en una matriz areno limosa o arcillosa con buena seleccioacuten
tiene espesores que alcanzan decenas de metros sobre los que se asientan
algunos centros urbanos y terrenos de agricultura por lo que adquieren una significativa importancia para la regioacuten ya que ellos contienen acuiacuteferos notables
que dan vida a nuacutemeros pobladores y gran parte de la agricultura La edad de
Determinadoacuten del ctoficlente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes Olnras 15
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estos depoacutesitos es desconocida sin embargo dado su gran volumen es evidente
que su deposicioacuten viene desde el Pleistoceno
Reciente
Depoacutesitos Eoacutelicos Estaacuten conformados por arenas moacuteviles que proceden de las
diversas playas del litoral como Conchaacuten y Luriacuten en su movimiento adoptan
variadas formas como mantos dunas y barcanes
2211 Caracteriacutesticas Geomorfoloacutegicas
Los rasgos geomorfoloacutegicos presentes en el aacuterea son el resultado del proceso
tectoacutenico y plutogravenico sobre impuesto los procesos de geodinaacutemica que han
modelado el rasgo morfo-estructural de la regioacuten Asiacute mismo la erosioacuten la
inclinacioacuten por el drenaje del Rio Luriacuten y la acumulacioacuten de arena eogravelica sobre
grandes extensiones de la zona han dado la configuracioacuten actual
Borde Litoral aacuterea de tierra firme adyacente a la liacutenea litoral expuesta a la
accioacuten de las olas marinas que forman playas abiertas por acumulacioacuten de
arenas a traveacutes de corrientes litorales
Planicies Costaneras y Conos Deyectivos Es la zona comprendida entre el
borde litoral y las estribaciones de la Cordillera Occidental constituida por una
faja angosta de territorio paralela a la liacutenea de costa adquiriendo mayor
amplitud en el Valle de Luriacuten Constituyen superficies cubiertas por gravas y
arenas provenientes del transporte y sedimentacioacuten del riacuteo Luriacuten y por arena
proveniente del acarreo eogravelico desde las playas por vientos que corren con direccioacuten SO a NE
Lomas y Cerros Testigos
Valles y Quebradas
Estribaciones andinas occidentales
Zonas andinas
Deterrninaaoacuten del c o c ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de arclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s O liw s 16
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De las arriba mencionadas unidades geomorfoloacutegicos la que estaacute directamente
relacionada con el terreno estudiado es la c) Planicies Costaneras y Conos
Deyectivos
2212 Geodinaacutemica Externa
Durante la visita efectuada a la zona no se han detectado fenoacutemenos de
geodinaacutemica externa reciente como levantamientos yo hundimientos ni
desplazamientos de la formacioacuten sedimentaria existente en la zona
222 Sismicidad
Desde el punto de vista siacutesmico el territorio Peruano pertenece al Ciacuterculo
Circumpaciacutefico que comprende las zonas de mayor actividad siacutesmica en el
mundo y por lo tanto se encuentra sometido con frecuencia a movimientos
teluacutericos Pero dentro del territorio nacional existen varias zonas que se
diferencian por su mayor o menor frecuencia de estos movimientos asiacute tenemos
que las Normas Sismo Resistente del Reglamento Nacional de Construcciones
divide al paiacutes en tres zonas
Zona 1- Comprende la ciudad de Iquitos y parte del Departamento de
Iquitos parte del Departamento de Ucayali y Madre de Dios en esta regioacuten la
sismicidad es baja
Zona 2- En esta zona la sismicidad es mediacutea Comprende el resto de la regioacuten
de la selva Puno Madre de Dios y parte del Cusco En esta regioacuten los sismos se presentan con mucha frecuencia pero no son percibidos por las personas en la mayoriacutea de las veces
Determinaaoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jraeacute Antonio P a rce s O liw s 17
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Zona 3- Es la zona de maacutes alta sismicidad Comprende toda la costa peruana
de Tumbes a Tacna la sierra norte y central asiacute como parte de ceja de selva
es la zona maacutes afectada por los fenoacutemenos teluacutericos
La ciudad en estudio se encuentra en la Zona 3 de alta Sismicidad A pesar de
ello en sus caracteriacutesticas estructurales no se identifican rasgos sobre
fenoacutemenos de tectonismo que hayan influido en la estructura geoloacutegica de la
zona
2221 Paraacutemetros de Disentildeo Sismo Resistente
De acuerdo al reglamento nacional de construcciones y a la Norma
Teacutecnica de edificacioacuten E-030-Disentildeo Sismo resistente se deberaacute tomar los
siguientes valores
(a) Factor de Zona Z = 04 n
(b) Condiciones Geoteacutecnicas
El suelo investigado pertenece al perfil Tipo S3 que corresponde a un
Suelo Flexible
(c) Periodo de Vibracioacuten del Suelo To = 09 seg
(d) Factor de Amplificacioacuten del Suelo S = 14
(e) Factor de Amplificacioacuten Siacutesmica (C)
Se calcularaacute en base a la siguiente expresioacuten
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 18
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n El aacuterea en estudio corresponde a la Zona 3 el factor de zona se interpreta
como la aceleracioacuten maacutexima del terreno con una probabilidad de 10 de ser
excedida en 50 antildeos
23 E T^A S DEL ESTUDIO
Los trabajos se efectuaron en 03 etapas
231 Fase de Campo
Se efectuaron trabajos de exploracioacuten con el fin de conocer el tipo y
caracteriacutesticas resistentes del sub-suelo
232 Fase de Laboratorio
Las muestras obtenidas en el campo se llevaran al laboratorio con el objeto
de determinar sus propiedades fiacutesicas y mecaacutenicas
233 Fase de Gabinete
A partir de los resultados en Campo y Laboratorio se obtendraacuten los paraacutemetros
geoteacutecnicos del suelo en estudio
2 4 T R ^ ^ O S EFECTUADOS
241 Trabajos de Campo
Las investigaciones de Campo estaraacuten iacutentimamente ligadas al suelo encontrado
La exploracioacuten se realizoacute mediante 01 Sondeo a cielo abierto ubicado
estrateacutegicamente lo cual cubre razonablemente el aacuterea a investigar
Las profundidades maacuteximas alcanzadas seraacuten de 1145m computados a partir del nivel del terreno natural lo que nos permitiraacute visualizar la estratigrafiacutea y
determinar el tipo de ensayos de laboratorio a ejecutar de cada uno de los estratos de suelos a encontrarse de las muestras disturbadas representativas
D eteroinaaoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 19
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2411 Sondaje
Se ha efectuado 01 sondaje SPT y ensayos con posteadora manual (IWAN
AUGER) y Ensayos SPT cada metro de profundidad registraacutendose el nuacutemero de
golpes N necesarios para penetrar cada 15cm de un total de 45cm del
penetroacute metro
El equipo de Penetracioacuten Estaacutendar consta de un triacutepode y un motor el cual va
acondicionado para impulsar el martillo de 140 libras el cual cae libremente a
traveacutes de un tubo guiacutea desde una altura de 76 cm la cantildea partida es hincada en
las arenas compactas a semi compactas
La profundidad de sondajes se da en el Cuadro Ndeg01 Los resultados del
Ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar (SPT) se presenta en los Cuadros No02 y en el
Anexo I Registro de Sondaje y valores de ensayo SPT Anexo II Resultados de
ensayo de laboratorio y en el Anexo III Panel fotograacutefico
Cuadro Ndeg 01 PROFUNDIDAD DEL SONDAJE
Sondaje Profundidad (m)
SPT-01 1145
Cuadro Ndeg 02 RESULTADOS DEL ENSAYO DE PENETRACIOacuteN ESTANDAR SPT-01
SONDAJE SPT-01
Prof(m) 500-545 600-645 700-745 800-845
Primeros 15cm se descarta - 14 17 16
Primeros 15cm de prueba - 18 23 34
Uacuteltimos 15cm de prueba - 25 28 40
Valor ldquoNrdquo - 43 51 74
Determinaaoacuten del de fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dea l ia je Bachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 20
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SONDAJE SPT-01
Prof(m) 900-945 1000-1045 1100-1145
Primeros 15cm se descarta 32 39 20
Primeros 15cm de prueba 38 44 5011
Uacuteltimos 15cm de prueba 5014 5010 509
Valor ldquoN 88 94 100
N (Numero de golpes) (Longitud hincada)
2412 Muestreo Disturbado
Se tomaron muestras disturbadas de cada uno de los tipos de suelos
encontrados y extraiacutedos mediante la recuperacioacuten del sondaje a traveacutes de la
cuchara partida en cantidad suficiente como para realizar los ensayos de
clasificacioacuten e identificacioacuten asiacute como tambieacuten los anaacutelisis quiacutemicos
2413 Registro de Sondajes
Se realizoacute el registro de sondajes anotaacutendose las principales caracteriacutesticas de
los estratos encontrados tales como humedad compacidad consistencia NF plasticidad clasificacioacuten saturacioacuten etc
Figura 03 Recuperacioacuten de muestra en cantildea partida
Determlnadoacuten del ctoficlente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller J toeacute Antonio Partoes O li^ s 21
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242 Ensayos de laboratorio
Con las muestras recuperadas se realizaron los siguientes ensayos
gt 03 Anaacutelisis Granulomeacutetrico ASTM D-422
gt 03 Humedades Naturales ASTM D-2216
gt 03 Densidades maacuteximas ASTM D-4253
gt 03 Densidades miacutenimas ASTM D-4254
gt 03 Ensayo Corte Directo
gt 01 Anaacutelisis Quiacutemico
gt 01 Contenido de Sales Totales MTCE-219
gt 01 Contenido de Sulfatos ASTM D-516
gt 01 Contenido de Cloruros ASTM D-512
243 Clasificacioacuten de Suelos
Se realizaron los ensayos para la clasificacioacuten de acuerdo al Sistema Unificado
de Clasificacioacuten de Suelos (SUCS) en el laboratorio N0 2 de Mecaacutenica de Suelos
y Pavimentos de la Universidad Nacional de Ingenieriacutea Ver Cuadro N0 03
Cuadro Ndeg 03 CLASIFICACIOacuteN DE SUELOS
SONDAJE SPT-01 SPT-01 SPT-01
Prof(m) 7 00 -7 45 900-945 1100-1145Ret N0 4 000 000 010
Pasa N0 200 800 1200 1300LL() NP NP NPIP() NP NP NPSUCS SP-SM SW-SM SM
DescripcioacutenArena limosa pobremente
gradada
Arena limosa bien gradada Arena limosa
Corte directo (0) 2870o 2990o 2810degCohesioacuten(Kgcm2) 000 000 001
PesoUnitario(gcm3) 1534 1581 1596
Determinadoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte umtano entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes Olnres 22
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25 PERFIL ESTRATIGRAFICO
De acuerdo a la exploracioacuten efectuada mediante el sondeo tal como se
observaraacute en el reacutecord del estudio de exploracioacuten asiacute como en los resultados de
Laboratorio adjuntados en conformidad con las labores de campo ensayos de
laboratorio se tiene el siguiente perfil estratigraacutefico del sub suelo
- Desde OOOm hasta los 500m es una arena limosa mal gradada de baja
compacidad
- A partir de los 500m hasta los 745m de profundidad el sondaje se encontroacute
una arena limosa mal gradada color gris claro de mediana compacidad
- Desde los 745m viene seguida por una arena limosa bien gradada de color
gris amarillento densa subyace hasta una profundidad de 1145m una arena
limosa muy densa de color gris amarillento
Durante la exploracioacuten se realizoacute ensayos de SPT a partir de la profundidad de
500m
El nivel freaacutetico no se encontroacute
26 ANALISIS DE LOS RESULTADOS DE LABORATORIO
Del cuadro de propiedades iacutendices y paraacutemetros deducidos del estrato de
sustentacioacuten las arenas finas pobremente graduadas se observara lo siguiente
261 Anaacutelisis Quiacutemico
Del resultado del Anaacutelisis Fiacutesico Quiacutemico efectuado en una muestra
representativa proveniente del sondaje SPT-01 se tiene el cuadro Ndeg04
Determinacioacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller J toeacute Antonio Partoes O liw s 23
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Cuadro Ndeg 04 ANAacuteLISIS QUIacuteMICO
SondajeNdeg
Profundidad(m)
Sales Solubles Totales
PPM
ClorurosPPM
SulfatosPPM
SPT-01 600-1145 93100 21071 8392
Dichos valores de sulfatos NO ocasionan un ataque quiacutemico al concreto de la
cimentacioacuten debieacutendose de utilizar Cemento Poacutertlan Tipo I en la preparacioacuten del
concreto en los cimientos Seguacuten Design and Control of Concrete Mixtures
Capitulo II Paacuteg 20 Tabla 2-2 Poacutertland Cement PCA Asociacioacuten
262 Densidad Maacutexima Miacutenima y Relativa
A continuacioacuten se detalla los resultados de las densidades maacuteximas y miacutenimas
asiacute como las densidades relativas para cada profundidad a partir del sexto metro
Dp - IacutePd ~ P ldquo ) x l W Pd ( P raquo P^i )
^rndeDr r e l ^ a ()fe Dtosidad del en el terteno (k^m5)
DtosMad mirnma Dcradad rcca m ^im a (k ty i^ )
Cuadro Ndeg 05 CALCULO DE LA DENSIDAD NATURAL
Prof (m) N DR()(grcm3)
^min(grcm3)
Pd(grcm3)
600-645 43 58 1628 1441 1544
700-745 51 64 1628 1441 1544
800-845 74 83 1708 1454 1607
900-945 88 91 1708 1454 1607
1000-1045 94 93 1726 1467 1656
1100-1145 100 95 1726 1467 1656
Det^m inaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes Oliros 24
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Con la finalidad de asumir paraacutemetros de caacutelculo que correspondan a las
caracteriacutesticas inspeccionadas en el campo presentamos a continuacioacuten la
Cuadro N0 06 de denominacioacuten de arenas de acuerdo a su estado de
compacidad y los correspondientes rangos de densidad relativa seguacuten Lambe amp
Whitman (1969) y su correlacioacuten con la resistencia a la penetracioacuten estaacutendar
seguacuten Terzaghi y Peck (1948) modificada porskempton (1986)
Cuadro Ndeg 06- DESCRIPCIOacuteN DEL SUELO SEGUacuteN LA DENCIDAD
DESCRIPCION DENSIDAD RELATIVA PENETRACIOacuteN ESTAacuteNDARDR() N (GolpesPie)
Muy Suelta 0 - 1 5 0 - 4Suelta 1 5 - 3 5 4 - 1 0
Mediana 3 5 - 6 5 10 - 30Compacta 6 5 - 8 5 3 0 - 5 0
Muy Compacta 85 - 100 gt 50
ldquoFuente Lambe amp Whitman 1969rdquo
Tambieacuten es necesario tomar en cuenta que los granos angulosos encajan
unos con otros maacutes perfectamente que los redondeados y por esto las
arenas de granos angulosos tendriacutean un mayor aacutengulo de friccioacuten A
continuacioacuten se muestra una tabla que refleja esta influencia de la angulosidad y
de la granulometriacutea sobre el aacutengulo de friccioacuten maacuteximo presentada por Sowers y Sowers (1951) Cuadro Ndeg 07
Cuadro Ndeg 07- CORRELACIOacuteN ENTRE LA FORMA GRANULOMEacuteTRICA Y EL AacuteNGULO DE
FRICCIOacuteN INTERNA
FORMA
GRANULOMEacuteTRICA
AacuteNGULO DE FRICCIOacuteN MAacuteXIMO
SUELTA COMPACTA
Redondeada uniforme GJ O o 37o
Redondeada bien graduada 34deg 40deg
Angulosa uniforme 35deg 43deg
Angulosa bien graduada 39deg 45deg
ldquoFuente Sow^s y Sow^s (1951 )rdquo
Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes O liw s 25
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Por otro lado se muestra una correlacioacuten empiacuterica aproximada seguacuten Peck
Harrison y Thornbum (1953) de los estados de compacidad y los aacutengulos de
friccioacuten propuesta en base a ensayos de penetracioacuten estaacutendar Tal como se
muestra en la Cuadro N0 08
Cuadro Ndeg 08- CORRELACION ENTRE LA PENETRACION ESTANDAR Y EL ANGULO DE
FRICCIOacuteN INTERNA
PENETRACION ESTANDAR ANGULO DE FRICCION
N (Golpespie) (Grados)
0 - 4 2 8 - 2 9
4 - 1 0 2 9 - 3 0
1 0 - 30 3 0 - 3 6
3 0 - 50 36-41
gt 50 41 -45
ldquoFuente Peck Harrison yThornbum (1953)rsquorsquo
De acuerdo con estas referencias podemos asumir paraacutemetros con valores de
acuerdo a las inspecciones de campo de tal forma de estar del lado de la
seguridad
Como ensayo determinante se ha realizado ensayos de corte directo sobre
muestra remoldeada y drenada para hallar los paraacutemetros de Cohesioacuten (C) y
Angulo de friccioacuten 0 Los ensayos se realizaron en el laboratorio N0 2 de Mecaacutenica
de suelos y pavimentos de la Universidad Nacional de Ingenieriacutea
Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute ^ ito m o Partoes O liw s 26
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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARA DISENtildeO DEANCLAJES
31 CONDICIONES GEOLOacuteGICAS GEOTEacuteCNICAS
El perfil estratigraacutefico del suelo donde se realizoacute el estudio de mecaacutenica de suelo
presenta las siguientes caracteriacutesticas de suelo
- De OOOm a 900m Material encontrado es una arena limosa mal gradada de color gris claro (SP-SM)
- De 900m a 1100m (SW-SM) Se trata de una arena limosa bien gradada
compacta
- De 1100m a 1200m (SM) Arena limosa de densidad compacta
De acuerdo al estudio realizado in situ se determina los valores de la densidad
natural y el aacutengulo de friccioacuten para el lugar especiacutefico de Villa el Salvador de la
ciudad de Lima consideraremos el valor de cohesioacuten nula en el estudio y se
tomara dicho valor por ser un valor aun conservador para esta zona (Cuadro N0
09)
Seguacuten el estudio realizado no se encontroacute napa freaacutetica indicando que la
profundidad debe estar considerablemente maacutes abajo que la cota de cimentacioacuten
del proyecto (aproximadamente a 5000 m de profundidad)
Cuadro Ndeg 09 ESTRATIGRAFIacuteA DEL SUELO EN ZONA DE ESTUDIO DE VILLA EL
SALVADOR
Material Profundidad(m)
Nomenclaturasues Ytalt
(KNm3)Cohesioacuten
KPaAngulo de
Friccioacuten ($)
ArenaLimosa 0 0 0 -8 5 0 SP-SM 1534 0 287
ArenaLimosa 8 50 -11 00 SW-SM 1581 0 299
ArenaLimosa 1100-1150 SM 1596 1 281
Cabe sentildealar que para un disentildeo final de la estabilidad del talud con muro
pantalla anclada se recomienda la revisioacuten de la armadura de acero del muro
Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla jersquofech ille rJ re eacute ^ ito m o Paredes O liw s 27
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CAPITULO iexcln PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
que absorberaacute los esfuerzos del empuje del subsuelo para lo que se estaraacute a
disposicioacuten para las aclaraciones requeridas para el detalle respectivo
32 ESTABILIDAD DE CAPACIDAD DE CARGA DE PANTALLAS
ANCLADAS EN SUELOS
321 Introduccioacuten
El comportamiento de un anclaje en el suelo se rige principalmente por el
mecanismo de transferencia de la carga soportada por el anclaje al suelo masivo
a traveacutes de interacciones en la interfase suelo de bulbo (Figura 31) Este
mecanismo de interaccioacuten resulta en un aumento de la tensioacuten normal efectiva
del suelo y por consiguiente aumentando su resistencia a la cizalladura y el
factor de seguridad contra la rotura
En el disentildeo de una cortina atirantado la hipoacutetesis baacutesica es que las fuerzas
horizontales generadas por las presiones de contacto en la estructura del suelo
deben ser equilibradas por puntales mientras que el alivio de las tensiones
normales verticales causadas por la excavacioacuten por supuesto no Con esto los
valores de la tensioacuten de cizallamiento inducido por el proceso de excavacioacuten
aumentan significativamente con la profundidad de este
La tendencia de la cortina se mueve dentro de la excavacioacuten de la represioacuten
inducida por el suelo a lo largo de la superficie del suelo Pero pretensado la
primera liacutenea de las barras de cortina presiona contra las paredes de la
excavacioacuten sujetaacutendola al punto de anclaje Con el avance de la excavacioacuten la
estructura ahora tiende a girar alrededor de la primera liacutenea de amarre
causando desplazamientos laterales en el nuevo nivel de la excavacioacuten a su
vez de nuevo seraacute restringido por la aplicacioacuten de pretensado en la siguiente
liacutenea de anclaje Por lo tanto el movimiento de la cortina medida que avanza la
excavacioacuten se forma por una combinacioacuten de rotacioacuten y traslacioacuten influenciada
por un nuacutemero de factores tales como la cortina de incrustaciones en el terreno
de cimentacioacuten la inclinacioacuten varillas el grosor y rigidez de la estructura valores
de la distribucioacuten hipoacutetesis de sobrecarga de presiones de contacto en la interfaz suelopantalla etc La figura 04 ilustra las fuerzas que actuacutean sobre las bandas
Determinadoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute ta t to io Paredes O liw s 28
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CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
y las tensiones de cizallamiento en la interface suelo-pantalla que se desarrollan
en la excavacioacuten que se lleva a cabo
tFigura 04 Mecanismo de transferencia de carga en anclajes (Juran e Elias 1991)
Superficie de terreno
Figura 05 Sistema idealizado de fuerzas sobre pantallas atirantadas (Hanna 1982)
322 Modos de falla de pantallas ancladas en suelos
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes O liw s 29
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CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Hay varios mecanismos posibles de falla de los muros anclados Estas fallas
comuacutenmente son causadas por exceso de carga sobre un ancla Las cargas de
exceso pueden estar relacionadas con la carga de pre-tensionamiento la
secuencia de excavaciones las fuerzas del agua y fuerzas siacutesmicas entre otras
Los mecanismos de falla pueden involucrar los tendones la masa de suelo el
bulbo o las estructuras superficiales
Los principales tipos de falla son los siguientes de acuerdo con la figura 06
Figura 06 Tipos de ruptura de una pantalla anclada en suelo (GeoRio 2000)
a) Punzonamiento en la base - el suelo de fundacioacuten que soporta la base de
la pantalla tiene una capacidad de carga baja de menos de 20 kPa con iacutendice de resistencia a penetracioacuten NSPT lt 10
b) Rotura en fondo de la excavacioacuten - puede ocurrir cuando existe una capa de terreno blando debajo del nivel de excavacioacuten
Determinadoacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 30
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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
c) Ruptura Global - romper la cuntildea en mayor riesgo durante el proceso de
excavacioacuten o disturbacion generalizado de profundidad (veacutease tambieacuten
la Figura 07)
d) Deformacioacuten Excesiva - puede ocurrir durante la construccioacuten antes de
que el pretensado de los anclajes
e) Rotura del tirante - se puede producir si los componentes del sistema son
individualmente atirantado inadecuadamente o debido a la ocurrencia de
la sobrecarga de los anclajes durante la construccioacuten cuando no todos
los niveles de anclaje tambieacuten se instalaron
f) Rotura de la pantalla - ocurrencia de ruptura en flexioacuten debido al disentildeo
estructural inadecuado o ruptura de perforacioacuten anclas
Rupftra laquom cunha Ruptura generalizada
Figura 07 Tipos de ruptura global cuntildea y generalizada (GeoRio 2000)
323 Estimacioacuten de la capacidad de carga de anclaje en suelos
La mejor estimacioacuten de la capacidad de carga de los anclajes en suelos se
determina mediante la realizacioacuten de pruebas preliminares de anclaje construido
con la misma tecnologiacutea y mano de obra en el futuro emplazamiento de la obra
ya que no es teoacutericamente posible incorporar meacutetodos para el caacutelculo de la
influencia de diversos factores determinantes tales como proceso de perforacioacuten la calidad de mano de obra el proceso de inyeccioacuten etc
^ te rm in a c ioacute n del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes OIiacutetos 31
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CAPITULO lli PARAMETROS GEOTECNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
En general los meacutetodos disponibles para la determinacioacuten de la capacidad de
carga de los anclajes en suelo consideran que la resistencia del anclaje se debe
exclusivamente a la resistencia al corte desarrollado en la interface suelo-bulbo
sin tomar en consideracioacuten de los efectos del proceso de construccioacuten
incluyendo la influencia de procedimiento de inyeccioacuten soacutelo cualitativamente
3231 Norma Brasileiacutera NBR-5629
La NBR-5629 recomienda la estimacioacuten preliminar de liacutemite de capacidad de
carga anclada usando las siguientes expresiones
Suelos Granulares
Suelos Cohesivos r = a 0 UXb sO O M
Doacutende
Capacidad de carga limite o ultima
G Tensioacuten vertical efectiva en el punto medio del anclaje
U Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje
K f Coeficiente de anclaje dado en la Cuadro Ndeg 10
Lb Longitud del bulbo del anclaje
o Coeficiente de reduccioacuten de resistencia al corte no drenada Su
a 0 = 075 para Su s 40 kPa yPara suelos cohesivos
a 0 = 035 para Su s 100 kPa
lsquo Determinadoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de arcla|eBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliros 32
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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Cuadro Ndeg 10 COEFICIENTE Kr DE SUELOS GRANULARES
Suelo Compacidad
Suelta Compacta Muy CompactaLimo 010 040 100
Arena Fina 020 060 150
Arena Media 050 120 200
Gruesa y Pedr^ones 100 200 300
ldquoFuente Norma Brasilera NBR-5629
Este meacutetodo no tiene en cuenta los efectos de la presioacuten de inyeccioacuten El NBR-
5629 reconoce que la inyeccioacuten del bulbo de anclaje de la lechada puede ser del
tipo simple con flujo ascendente y de una sola etapa o por medio de vaacutelvulas y
en etapas sucesivas a criterio de la empresa ejecutora siempre que esteacuten
garantizados el llenado completo del agujero abierto en el suelo y la capacidad
de carga para el anclaje
3232 Meacutetodo de Ostermayer (1974)
Propone aacutebacos que relaciona la longitud de la zona de anclaje (bulbo) con la
capacidad de carga maacutexima de anclaje basado en el anaacutelisis de los resultados
de aproximadamente 300 ensayos en Alemania en anclajes con diaacutemetro de
perforacioacuten entre 10 y 20 cm y cobertura del suelo superior a 4m
La Figura 08 muestra las correlaciones sugeridas por Ostermayer para suelos
granulares sin especificacioacuten del procedimiento de inyeccioacuten o los valores de la presioacuten de inyeccioacuten
D e te ^ in a d oacute n del creficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato la je Bachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 33
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CAPITULO PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOSPARADISENtildeO DE ANCLAJES
laquoen
9laquo
O
mdash g pedregulho arenoso
areia meacutedia a grossa com pedregulho
Figura 08 Capacidad liacutemite de carga de anclaje en suelos granulares seguacuten Ostermayer (1974)
Para suelos cohesivos (limos y arcillas plaacutesticas medianas arcillas altamente
plaacutesticas) Ostermayer (1974) tambieacuten presento en la Figura 09 la variacioacuten con
la longitud de bulbo de la resistencia al cizallamiento en la interface suelobulbo
por unidad de longitud para anclajes realizados con y sin reinyeccioacuten En la
Figura 10 la variacioacuten en la resistencia al corte se muestra como una funcioacuten de
la reinyeccioacuten de presioacuten con lechada de cemento en la relacioacuten agua cemento
preparado = 04
ldquoDeterminaaoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jraeacute Antonio P a rce s OIitos 34
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CAPITULO IIIrsquo PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Figura 09 Resistencia a la rotura por unidad de longitud de los anclajes en suelos cohesivos
(Ostermayer 1974)
400
300
19 ancoragens executadas em argila de mediacutea a alta plasticidade Wl = 48a58 lp = 25 a35 le =11 a12
2001
Perfura^aacuteo
15(4M|
1510)
com reve^mento seco sem revestlmento seco sem revestimento com lavagem 15(420) - diagravemetro do furo- 15cm
-420 Kg de cimento consumido nareinjepao
1000 2000 3000 4000
Pressaacuteo de iacutenjegaacuteo (kPa)
Figura 10 Influencia de la presioacuten de inyeccioacuten en la resistencia al corte en suelos cohesivos
(Ostermayer 1974)
Determinacioacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio Paredes O liw s 35
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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
3233 Meacutetodo de Bustamante amp Doix (1985)
Basado en 120 pruebas de carga realizadas en Francia Bustamante y Doix
(1985) sugieren un meacutetodo para el dimensionamiento de los anclajes los cuales
consideran la influencia de la teacutecnica de inyeccioacuten presioacuten de inyeccioacuten y
volumen de pulverizacioacuten de cemento inyectado La capacidad de carga liacutemite de
anclaje Tmax se puede determinar por
Tmm Capacidad de carga limite o ultima
De Diaacutemetro medio para el tramo anclado
Dp Diaacutemetro perforado para el tramo anclado
P Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten
Lb Longitud del tramo anclado
qs Resistencia al cizallamiento o cortante
Cuadro Ndeg 11 COEFICIENTE 0 PARA SUELOS
Tipo de Suelo Coeficiente 0
Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten
Grava 180 13-14
Grava Arenosa 1 6-1 8 12-14
Arena con Grava 1 5-1 6 12-13
Arena Gruesa 1 4-1 5 11 -1 2
Arena Media 1 4 -1 5 11 -1 2
Arena Fina 1 4-1 5 11 -1 2
Arena Limosa 14- 15 11 -1 2
Limo 14-1 6 11 -12
Arcilla
OcitCO 12
Marga 18-21 11 -12
Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11
Determlnaaoacuten del c o c ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio P a rce s OIiacutetos 36
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CAPITULO un PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
El cuadro N011 presenta los valores de p que es el coeficiente de escala para
varios tipos de suelo teniendo en cuenta las dos teacutecnicas de inyeccioacuten (con y sin
reinyeccioacuten) suponiendo que el volumen inyectado es de al menos 15 veces el
volumen perforado para llegar a los valores de p en la tabla Como era de
esperar los valores maacutes altos del coeficiente se producen para los anclajes
reinyectadas
Los graacuteficos de correlaciones empiacutericas para estimar los qs coeficientes para
anclajes con y sin reinyeccioacuten se presentan para las arenas y gravas en la
Figura 11 y de limos y arcillas en la Figura 12 construida sobre la base de los
resultados de Doix y Bustamante (1985) Fujita (1977) Ostermayer y Scheele
(1977) Ostermayer (1974) Koreck (1978) y Jones (1980 1984) En abscisas la
cantidad Pl se refiere al liacutemite de presioacuten de inyeccioacuten y N el nuacutemero de golpes
de la prueba SPT
0 0 9 i f i 15 20 U 30 39 40 4 fl 3 0 S5 90 6S 7 0
Pl (MPa)1 _____i _______ i _____ i______ i _______ i _____i______ i _______ l __ mdasha--------- a--------- J-----------1---------- 1---------- 1
0 K O 30 D 90 laquo m laquo) tu M) no t raquo 1U 1WN
Figura 11 Correlaciones empiacutericas para la fuerza de cizallamiento por unidad longitud en la arena I
grava (Bustamante y Doix 1985)
lsquo Determlnadoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para diserto dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 37
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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Las correlaciones muestran que en comparacioacuten con una sola inyeccioacuten de los
efectos de la reinyeccioacuten en fases sucesivas son aparentemente maacutes
pronunciada para las arcillas limos (Figura 12) que para la arena grava (Figura
11) contradiciendo las pruebas experimentales que indican que los suelos
arenosos son de mayor inyectabilidad y maacutes susceptibles a los efectos de la
sucesiva reinyeccioacuten a alta presioacuten Este comportamiento puede deberse a otros
factores no considerados por Bustamante y Doix (1985) en la interpretacioacuten
empiacuterica de los resultados de las pruebas de carga (Novaacuteis Souza 2001)
-------------1-------------1------------T---------- ---F-------- ---------------- ~lo 10 20 30 40 W 60
N
Figura 12 correlaciones empiacutericas para la resistencia al corte por unidad de longitud en arcillas
limos (Bustamante y Doix 1985)
3234 Meacutetodo de Costa Nunes (1987)
Similar al meacutetodo de Bustamante y Doix (1985) fue propuesto por Costa Nunes
(1987) pero con la importante diferencia de que la influencia de la presioacuten de inyeccioacuten puede ser analizada cuantitativamente no soacutelo cualitativamente como en el meacutetodo de Bustamante y Doix (1985)
La capacidad de carga del liacutemite del anclaje estaacute dada por
bullDetermigravenatigraveoacuten del e ffic iente de resistencia al corte unitagraverio entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralaleBachiller Jreeacute Antonio Partoes OIiacutetos 38
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CAPITULO lli PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOS P A MDISENtildeO DE ANCLAJES
= c + +(TI
r M Capacidad de carga limite o ultima
D Diaacutemetro medio del bulboe
nd Coeficiente de aumento del diaacutemetro debido a la presioacuten de inyeccioacuten
nl Coeficiente de reduccioacuten de longitud por la presioacuten no uniforme
Lb Longitud del tramo anclado
r Resistencia al cizallamiento en la interface bulbo - suelo
Para determinar la resistencia al cizallamiento en la interface suelo-bulbo Costa
Nunes (1987) considera el criterio de rotura de Mohr-Coulomb suponiendo una
inyeccioacuten a presioacuten residual a rsquor estimada en un 50 la presioacuten inyeccioacuten dada
c Cohesioacuten
Yc Peso especiacutefico del suelo a una profundidad al centro del bulbo
h Profundidad al centro del bulbo
nh Reduccioacuten del factor de profundidad cuando es maacutes de 9m
0 Angulo de friccioacuten
a r 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten
Seguacuten Costa Nunes en la mayoriacutea de los casos se puede considerar nh = na = nb = 1
lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 39
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA AL CORTE
UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
41 PROCEDIMIENTO DE TRABAJO
El presente procedimiento comprende los trabajos requeridos para la correcta
ejecucioacuten de los anclajes en la zona determinada en villa el salvador
411 Secuencia de los trabajos
4111 Anclajes de cable
Los anclajes post-tensados son estructuras flexibles y lineales compuestos por
varios cordones de acero de alta resistencia los cuales se adhieren o fijan con
cemento dentro de roca o suelo estable (pasando el planode falla) Los anclajes
al tensarlos transmiten los esfuerzos desde el cabezal (extremo visible en la
superficie del talud) hasta el tramo anclado mitigando de esta forma los
movimientos del talud
Los anclajes estaraacuten conformado por cordones de acero grado 270 de baja
relajacioacuten con 58rdquo (1500 mm) de diaacutemetro acorde con los requerimientos del
ASTM A-416 Las caracteriacutesticas mecaacutenicas del acero grado 270 de baja relajacioacuten son
Esfuerzo miacutenimo a la rotura 18980 kgmm2 (18619 KNcm2)
Esfuerzo de fluencia 17082 kgmm2 (16757 KNcm2)
Moacutedulo de elasticidad 2780000 kg (195 KNmm2)
Seguacuten los requerimientos indicados en la norma ASTM A-416 los valores de resistencias miacutenimas del cable se indica a continuacioacuten
Diaacutemetro del cordoacuten 1524 mm (0600 in)
Deterninadoacuten del ^laquofic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 40
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Aacuterea de acero por cordoacuten 14000 mm2 (0153 in2)
Resistencia miacutenima a la rotura (Fr) 2657000 kg (2607 kN)
- Resistencia miacutenima a la fluencia (Sfc) 2391000 kg (2346 kN)
Con estas caracteriacutesticas se obtienen seguacuten los lineamientos para disentildeo
indicados en las recomendaciones del Instituto del Post-Tensado los siguientes valores para cada cable de acero de 06rdquo de diaacutemetro (1524 mm)
- Carga de disentildeo o trabajo (060 F r ) 1595040 kg (15642 KN) Ftr
- Carga de ensayo (120 Ftr) 1914007 kg (18770 KN)
- Carga de incorporacioacuten (105 Ftr) 1674782 kg (16424 KN)
lsquo Porcentaje sugerido para los ensayos en anclajes temporales
a) Armado de Anclajes
La preparacioacuten de los anclajes ha sido realizado sobre una plataforma provisional para el montaje primero se prepararaacute el tubo de inyeccioacuten de PVC
clase 10 con diaacutemetro de 1rdquo donde se ejecutaraacuten los agujeros para la inyeccioacuten
(vaacutelvula-manguito) Luego alrededor del tubo de inyeccioacuten se colocaraacuten los
cables de acero sobre separadores y cortados seguacuten la longitud definitiva del
anclaje
Los cables requeridos fueron suministrados y montados en campo el tramo del
cable de acero correspondiente al bulbo del anclaje ha sido preparado previamente y en la zona de transicioacuten del tramo libre al anclado el cable fue
sellado con cinta plaacutestica para evitar la entrada de lechada de cemento al tramo libre el tramo libre se protegioacute (aisloacute) con una manguera de polietileno actuando
como un forro
lsquo Deterrnnadoacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes Olitos 41
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Figura 13 Armado de anclaje de cable
b) Perforacioacuten
El objetivo de las perforaciones para anclajes es la obtencioacuten de un agujero con
la mayor linealidad posible El diaacutemetro de la perforacioacuten debe permitir la instalacioacuten del anclaje de cable del modo maacutes faacutecil posible
Baacutesicamente existen dos sistemas de perforacioacuten que pueden ser utilizados en
la ejecucioacuten de anclajes El primero es el sistema rotativo convencional y el segundo ha roto percusioacuten
Para la ejecucioacuten de la perforacioacuten se ha empleado el meacutetodo rotativo con el uso de una zapata tipo widia
El sistema que se ha aplicado es de perforacioacuten a rotacioacuten con tuberiacutea HQ hasta la profundidad requerida una vez llegado a la cota se perfora con tuberiacutea de
revestimiento HW (rimando en la zona exterior de la tuberiacutea HQ) hasta llegar a la cota de fondo donde se colocaraacute el anclaje
Se procede a limpiar el sondeo con agua y se retira la tuberiacutea interior HQ una vez retirada toda la tuberiacutea HQ se procede a colocar el anclaje de cable
Bachllldrsquo Jeacute Antonio Paredes Oliws 42
Determinadoacuten del crofidente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclaje
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Colocado el anclaje de cable se procede a retirar la tuberiacutea de revestimiento HW
para despueacutes inyectar el anclaje con lechada de cemento
Figura 14 Colocado de anclaje de cable en sondeo
c) Inyeccioacuten
Los anclajes fueron fijados en el terreno a traveacutes de lechada de cemento compuesta por una mezcla de agua limpia con cemento Portland comuacuten tipo I
La gran mayoriacutea de las recomendaciones y praacutecticas existentes situacutean la relacioacuten
aguacemento entre 045 y 055 en peso
En nuestro caso se ha usado la relacioacuten ac de 050 mezcla que garantiza una
resistencia a la compresioacuten simple de 210 kgcm2 a los 7 diacuteas
Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enve la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 43
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Figura 15 Inyeccioacuten de anclaje de cable
d) Tensado
Todos los anclajes fueron tesados una vez que la lechada de cemento del
anclaje obtuvo la resistencia adecuada (210 kgcm2) se estimoacute en 7 diacuteas como miacutenimo en cada caso
El tesado de los anclajes se realizoacute con gato hidraacuteulico de hasta 100Tn de carga
de trabajo y con una carrera en el pistoacuten de hasta 10rdquo ademaacutes permitioacute tesar
los cables del anclaje en conjunto el tesado se realizoacute hasta llegar al arranque del bulbo
4112 Equipos y Materiales
Relacioacuten de equipos y materiales utilizados
Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Antonio Paredes O liw s 44
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Cuadro Ndeg 12 EQUIPOS UTILIZADOS
ITEM DESCRIPCION CANTIDAD
1 B O M B A DE LO D O S C M O T O R L IS TE R P E T TE R 100
2 B O M B A P A R A TE N S A D O E N E R P A C 100
3 G A T A H ID R A U L IC A E N E R P A C DE 10000 PSI 100
4 E Q U IP O DE P E R F O R A C IO N R O T A T IV O D IA M A N TIN O 100
5 B O M B A DE IN Y E C C IO N DE C E M E N T O 100
6 TU B E R IA DE P E R F O R A C IO N HQ y H W 100
7 TU B E R IA DE IN Y E C C IO N C O N O B T U R A D O R 100
8 E Q U IP O DE SPT 100
42 ESTIMACIOacuteN DE LA CAPACIDAD DE CARGA SEGUacuteN LOS DATOS OBTENIDOS EN EL ESTUDIO DE MECAacuteNICA DE SUELOS
De acuerdo a los datos obtenidos en el estudio de mecaacutenica de suelos se tiene
lo siguiente
Cuadro Ndeg 13 DATOS REALES DEL ESTUDIO
DATOS
Del estudio de mecaacutenica de suelos De los anclajes
Paraacutemetros Unidad Paraacutemetros Unidad
Cohesioacuten 0 Carga de Anclaje NA
Angulo de friccioacuten 2870o Profundidad del bulbo de anclaje 950m
Peso Unitario 1476 KNm3 Diaacutemetro del bulbo 0114m
Clasificacioacuten SUCS Arena limosa gradada SP-SM
Longitud del Bulbo de Anclaje 40 50 y 60m
Factor de seguridad Presioacuten de iny^cioacuten 60 kgcm2
Habiendo obtenido todos los paraacutemetros necesarios se puede estimar las capacidades de cargas de acuerdo a los meacutetodos mencionados en el capiacutetulo anterior(Capiexcltulo III 323)
Deterrntoadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 45
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
gt Norma Brasilera NBR 5629
gt Bustamante y Doix 1985
gt Meacutetodo Costa Nunes 1985
421 Norma Brasilera NBR 5629
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son las longitudes
ancladas que 40 50 y 60m asiacute como el valor Itf igual a 15 valor que se
obtiene del tipo de suelo del cuadro Ndeg 10
Cuadro Ndeg 10 - Coeficiente Kf de suelos granulares NBR-5629
Suelo Compacidad
Suelta Compacta Muy Compacta
Limo 010 040 100
Arena Fina 020 060 150
Arena Media 050 120 200
Gruesa y Pedr^ones 100 200 300
2 - M C T O D O D E L A N O R M A B R A S I L E R A - 5 6 2 9
_ J 7 -T = 0 -7 U t L r K s Para suelos granularesmax Z b f
T (max) =
az =
Capacidad de carga limite o ultima TN
Esfuerzo vertical efectivo en el punto medio del anclaje KNm2
O
CIl
II II Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje m
Longitud del bulbo del anclaje m
coeficiente de anclaje dado en la Tabla Ndeg M
Cuadro Ndeg 14 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BR-5629
y e
(K N m 2 )
z
iexclm )
D
(m )
a z
(K N m 2 )
U
( m )
Lb
(m )
K f T ( m a x )
lt trade l
14 8 7 0 01 103 32 0 4 3 4 0 9 15 27 23 _
14 8 65 0 1 9 5 9 4 0 4 3 5 0 15 V 3 1 6 1 ___
14 8 6 0 H 0 1 8 8 5 6 0 4 3 6 0 B U 15 35 01
Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de arolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes Ouumltos 46
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
422 Meacutetodo Bustamante y Doix 1985
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son la parte anclada
40 50 y 60m el diaacutemetro perforado 0114m el coeficiente p que es el
coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo seguacuten el tipo de inyeccioacuten para
nuestro caso es el 14 derivaacutendose este valor del estudio de suelo (Cuadro Ndeg
11) El coeficiente qs (resistencia cortante) toma valores de 02 y 025 Mpa
Cuadro Ndeg 11 - Coeficiente p para suelos
Tipo de Suelo Coeficiente P
Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten
Grava 180 13 -14
Grava Arenosa 1 6 -1 8 12 -14
Arena con Grava 1 5 -1 6 12-13
Arena Gruesa 14- 15 11 - 12
Arena Media 1 4 -1 5 11 - 12
Arena Fina 14 -1 5 11 -12
Arena Limosa 14- 15 1 1 -1 2
Limo 14- 16 1 1-1 2
Arcilla 1 8 -2 0 12
Marga 18- 21 11 - 12
Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11
3- METODO DE BUSTAMANTE Y DOIX 1985
T(max) = Capacidad de carga limite o ultima TN
De= Diaacutemetro medio para el tramo anclado m
Dp = Diaacutemetro perforado para el tramo anclado mLb= Longitud del tramo anclado m
P = Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten qs= Resistencia al cizallamiento o cortante Mpa
ldquoDeterminadoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo de anclajerdquoBachiller Jraeacute Antonio Paredes Oliws
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Cuadro Ndeg 15 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BUSTAMANTE DOIX 1985
p Dp
(m)De(m)
Lb(m)
qs
(Mpa)
T (max)
(TN)130 011 0149 40 025 4759130 011 0149 50 02 4759130 011 0149 60 02 5710
423 Meacutetodo Costa Nunes 1985
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada necesarios son la
longitud de la parte anclada 40 50 y 60m el diaacutemetro perforado para el tramo
anclado 0114m ademaacutes el coeficiente de reduccioacuten por la presioacuten no uniforme
ni el coeficiente de aumento de diaacutemetro nd por la presioacuten de inyeccioacuten estos
dos uacuteltimos coeficientes toman valores de 1 otro dato de entrada importante
seguacuten Costa Nunes es la resistencia cortante t que es calculada con la
expresioacuten
T f = c + (c rsquo+CT rsquo 0 SUELOSGRANUWRES
r f = c + (y chnh +CTr )tan0 SUELOS COHESIVOS
C = Cohesioacuten del suelo KNm2yc= Peso especifico del suelo a una profundidad al centro del bulbo KNm3 h = Profundidad al centro del bulbo m
nh = Factorde correccioacuten cuando esta a una superior a 9m 0 = Angulo de friccioacuten
or= 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten KNm2
Para mayoriade asos nh = nb = nd = 10 De acuerdo a Costa Nunes
Cuadro Ndeg 16 RESISTENCIA CORTANTE SEGUacuteN DATOS
C ye h nh 0 OT T
(KNm2) (KNm3) (m) (0 ) (KNm2) (KNm2)
00 148 70 10 287 4000 2756
00 148 65 10 287 4000 2715
00 148 60 10 287 4000 2675
techlllerJtoeacute Antonio Parces Oliws 4 8
Deteminadoacuten del (E fic ien te de resistencia al corte unitario ende la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquo
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
La resistencia cortante hallada de esta ecuacioacuten depende de los paraacutemetros
mostrados en la figura superior asiacute como la presioacuten de inyeccioacuten que se usa no
supera los 8 a 10 Kgcm2 con estos datos se halla el esfuerzo cortante que es
un valor de 3924 KNm2 El diaacutemetro medio de la perforacioacuten es de 0137m
1- METODO DE COSTA NUNES
T(max) = C a pa c idad d e ca rga l im i te o u l t im a TN
D e = D ia m e tro m e d io d e l b u lb o m
nd= C o e f ic ie n te d e a u m e n to d e l d ia m e tro d e b id o a la p re s ioacute n d e in y e c c ioacute n
^ = L o n g itu d d e l t ra m o a n c la d o m
nl = C o e f ic ie n te d e re d u c c ioacute n d e lo n g itu d p o r la p re s ioacute n n o u n ifo rm e
x = R e s is te n c ia al c iz a lla m ie n to e n la In te r fa s e b u lb o s u e lo K N m 2
Cuadro Ndeg17 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO COSTA NUNES 1985
ni Lb nd De Tmax(m) (m) (TN)
10 40 10 011 403
10 50 10 011 497
10 60 10 011 587
Aplicado estos tres meacutetodos para calcular la capacidad de carga uacuteltima podemos elaborar el siguiente cuadro Ndeg 18
Cuadro Ndeg 18 CUADRO RESUMEN PARA LAS DIFERENTES LONGITUDES DE BULBOS
ANCLAJE METODO NBR-5629 BUSTAMANTE Y DOIX COSTA NUNES
BULBO T (Max) T (Max) T (Max)
(m) (TN) (TN) (TN)
40 27-23I M t 4759 4030
50 3161 4759 4970
60 3501 5710 5870
D e t^m ito a oacute n del ^laquo fic ien te de resistencia al to rte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 49
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
43 RESISTENCIA ENTRE EL BULBO Y EL SUELO
La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las
propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y
la presioacuten de inyeccioacuten (Cuadro N0 11)
El esfuerzo al cortante en el anclaje puede ser calculado por la expresioacuten
(Littlejohn y Bruce 1975)
Ecuacioacuten (10)
Doacutende
T = Fuerza de tensioacuten de disentildeo
D h = Diaacutemetro del hueco
r a = Esfuerzo de cortante permitido
Lb = Longitud cementada del bulbo
Determ l^raoacuten del ctoficiente de resistencia al torte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje Bachiller Jraeacute Antonio Partoes O lilaquo s 50
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Cuadro N0 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuerzos en bulbos de diaacutemetro
pequentildeo (Sabatini y otros 1999)
Tipo de SueloFactor Suelo Granular Suelo Cohesivo
Propiedades del sueloAngulo de friccioacuten tamantildeo y distribucioacuten de los agriados Mheslon Indice plastico
l^todo de perforacioacuten El uso de tuberiacutea de revestimiento aumenta los esfuereos normales y de friccioacuten
El uso de lodos en la ^rforacioacuten disminuye la capacidad
Longitud del bulto
La resistencia aumenta al aumentar la longitud del bulbo hasta los 6 metros con incrementos moderados hasta los 12 metros y muy ^co Incremento despueacutes de los 12 m
Incrementos continuos en suelos con resistencia no drenada menor de 96 kPa
1 ----mdash r
Aumenta la resistencia hasta un diaacutemetro de 30 centiacutemetros
Diaacutemetro del bulboAumenta la resistencia al aumentarel diaacutemetro hasta 10 centiacutemetros y muy poco a partir de ese diaacutemetro
i
La capacidad del ancla aumenta al aumentar la presioacuten de inyeccioacutenPresioacuten de Inyeccioacuten
La capacidad del ancla aumenta solamente con inyeccioacuten por etapas Presiones iniciales muy altas deben evltarse
En el Cuadro N0 20 se muestran algunos valores del esfuerzo de cortante permitido para anclajes en roca y en suelos Los tendones deben separarse
entre siacute utilizando espaciadores para asegurar la adherencia total de cada uno
de ellos a la mezcla cementante en toda la longitud del bulbo Adicionalmente
deben colocarse centralizadores para garantizar que existe un cubrimiento de mezcla de miacutenimo 10mm
Determinadoacuten del cw ficlente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliras 51
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Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo
interface a lo largo del bulbo (Modificado de PTI
de anclaje y el material en la
1996)
R esistencia Uacute ltim a al C ortan te R es is tenc ia Uacute ltim a alen tre el Bulbo y el ^ t e r ia l en la C ortan te entre el B u lto y el
T ipo de ^ t e r ia l In tertace P eriacutem etra l del B u lto ^ t e r i a l en la Interfacepara Iny toc ione s por P eriacutem etra l del B u lto para
G ravedad Inyecciones a P resioacuten
Kpa Kpa
G ranito y basa lto 1700 a 3100
C aliza do lom fflca 1 4 0 0 a 2 1 0 0
C aliza blanda 1000 a 1ltW0
P izarras y lutitas duras 800 a 1400
Lutrias blandas 200 a 800
Aren iscas 800 a 1700
Aren iscas m e tto riza d a s 700 a 800
C reta 200 a 1100
^ r g a m eteorizada 150 a 250
C oncre to 1400 a 2 8 0 0
Arcilla lim osa blanda30 a 70
Arcilla lim osa30 a 70
Arcilla dura de p lastic idad m edia a alta
30 a 70 30 a 100
Arcilla m uy dura de p lastic idad m edia a alta
70 a 170
Arcilla m u y dura lim osa de p lastic idad m edia
270 a 370
Arena de grano m edio a fino dens idad m edia a alta
80 a 370
Arena de grano grueso con grava densidad media
100 a 600
Arena de grano g rueso con grava densidad densa a m uy densa
70 a 140 250 a 900
Arenas lim osas170 a 400
D etritos g lac ia les densos300 a 500
Grava arenosa densidad m edia200 a 1300
Grava arenosa densa a m uy densa 270 a 1300
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario en te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 52
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga en bulbos de anclas preshy
tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatini y otros 1999)
Tipo de Suelo
DensidadRelativa
(SPT)
Transferencia Estirada en
kNmmdashf---------------------- 1
Suelta 145^ en a y l^d ia densa 220grava Densa 290
Suelta 100^ en a l^dia densa 145
Densa 190
Suelta 70^ en a y l^d ia densa 100limos Densa 130
I^zcla de arenay arcilla Dura 30de baja l^ y Dura 60plasticidad
Suelta SPT = 4 a 15^ d ia densa SPT = 15 a 30
Densa SPT = mas de 30
431 Calculo de la adherencia
La resistencia a la adherencia muy raramente se mide en el laboratorio y no existe un procedimiento estaacutendar para calcularla La mayoriacutea de los disentildeos se basan en estimativos ldquocrudosrdquo de la resistencia entre el suelo o roca y el bulbo
por correlacioacuten con casos similares tablas de resistencias tiacutepicas o por la
experiencia local
La carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar SPT como se
indica en la Cuadro Ndeg 20 (Sabatini y otros 1999) El factor de seguridad recomendado debe ser mayor de 20
La suposicioacuten de la resistencia entre el bulbo y el suelo genera una gran incertidumbre en el disentildeo y en ocasiones se ha llegado a fracasos
Determlnaaoacuten del cw fic iente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 53
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILM EL SALVADOR
Como solucioacuten a la incertidumbre generada por la suposicioacuten de la adherencia
entre el bulbo y el suelo se acostumbra a realizar pruebas de carga de anclajes
con el objeto de verificar en campo los valores supuestos y si es necesario
modificar las longitudes del bulbo o las cargas aplicadas
Estos ensayos son muy importantes al inicio del proceso de construccioacuten de los
anclajes Despueacutes de realizados los ensayos de carga se procede a revisar y
actualizar el disentildeo en lo relacionado con los bulbos de anclaje especialmente
cuando se requiere aumentar su longitud
44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE EL BULBO Y EL
SUELO EN VILLA EL SALVADOR
441 Tensado de anclajes
Los anclajes han sido tensados hasta llegar al arranque del bulbo para esto se
detalla a continuacioacuten los resultados de la prueba de tensado
Cuadro Ndeg 22 CARGA DE ARRANQUE DE BULBOS EN VILLA EL SALVADOR
Anclaje Longitud Bulbo (m) Carga Tesado (TN)
A-I 40 3646
A-ll 50 4215
A-lll () 60 4404
() Para el anclaje A-lll no se llegoacute al arranque
Con los datos obtenidos procedemos a calcular el esfuerzo de corte en la
interaccioacuten bulbo - suelo para esto nos apoyamos con la Ecuacioacuten (10)
Seguacuten la ecuacioacuten se tiene
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller J toeacute Antonio Paredes OHtos 54
NIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA Facultad de Ingenieriacutea Civil
CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
T
nDhLb
Cuadro Ndeg 23 ESFUERZO DE CORTE ENTRE BULBO - SUELO EN VILLA EL SALVADOR
ANCLAJE T(TN) Dh (m) Lb(m) T a (KNm2)
A-I 3646 01143 40 24902
A-ll 4215 01143 50 23030
A-lll () 4404 01143 60 20053
lsquo to te rm in^oacuten del ctoficlente de resistencia al torte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 55
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Ciril OBTENIDOS
CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS
51 Capacidad de Carga Ultima Obtenido
La capacidad de carga ultima obtenida en campo para los anclajes A-I y A-ll se
verifica cuando el bulbo falla por arrancamiento mientras que para el anclaje A- III el bulbo no falla por arrancamiento sin embargo se ensaya hasta llegar al
liacutemite de fluencia
De acuerdo al cuadro N0 22 para los anclajes A-I y A-ll se ha llegado a la carga
ultima mientras que para el anclaje A-lll se ha llegado a la carga miacutenima de
fluencia
El cuadro N0 23 nos indica el esfuerzo de corte real que existe entre el bulbo y
el suelo de la zona en estudio los valores de ^ a para los anclajes A-I y A-ll son
calculados de acuerdo a la Ecuacioacuten (10)
52 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido
De los valores obtenidos con referencia a los anclajes A-I y A-ll se puede
comparar con los valores del Cuadro Ndeg 20 por consiguiente para las arenas
limosas se tiene un rango de valores que pudiera tomar ^ a (170 KNm2 - 400
KNm2) el cual estaacute dentro de ese rango nuestros valores hallados para nuestro
tipo de suelo en estudio seguacuten el Cuadro Ndeg 23
Haciendo un graacutefico comparativo con los resultados obtenidos del Cuadro Ndeg 23
y los datos que nos brinda el Cuadro Ndeg 20 de acuerdo al rango de valores se
tiene el Figura Ndeg 16
En la Figura Ndeg 16 podemos visualizar los valores obtenidos que se encuentran
dentro del rango de valores de Resistencia Uacuteltima al Cortante entre el Bulbo y el
suelo arenoso
Determinacioacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 56
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Civil OBTENIDOS
Figura Ndeg 16 Valores resistencia uacuteltima
Tambieacuten se pudo observar que los diaacutemetros reales fueron mayores en
comparacioacuten con el diaacutemetro de perforacioacuten tal como se muestra en el cuadro
N0 24 -
Cuadro Ndeg 24 DIAacuteMETROS REALES EN CAMPO Y EL EN AUMENTO
ANCLAJE D Teoacuterico (m)D Real de
Anclaje (m)() Aumento
A-I 01143 0141 2336
A-ll 01143 0147 2860
A-lll () 01143 0151 3211
lsquo Deteroinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte uniterio e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jw eacute Antonio Paredes O liw s 57
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
61 CONCLUSIONES
1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de
valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se
realizoacute la prueba (Villa el Salvador)
2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de
resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso
para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar
en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de
suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador
3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada
4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)
debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo
previamente calibrado
5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo
tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de
Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros
meacutetodos estimativos
6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga
requerida
7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten
8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi c o n c l u s io n e s y r e c o m e n d a c io n e s
62 RECOMENDACIONES
1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de
verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del
comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio
2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con
precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las
longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea
evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de
perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria
de los anclajes
3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en
cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser
mayores
4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable
controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten
los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos
lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil B IB L IO G R A F IA
BIBLIOGRAFIacuteA
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Ucar Navarro Roberto ldquoManual de Anclajes en Ingenieriacutea Civilrdquo Universidad
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Determlnatiacuteoacuten del c iacutec le n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de anclajetachlller Jraeacute Antonio Paredes Oliws 60
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteAFacultad de Ingenieriacutea Civil INDICE
431 Calculo de la adherencia 51
44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE BULBO Y EL SUELO EN VILLA EL SALVADOR 52
441 Tesado de anclajes 52
CAPITULO V ANAacuteLISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS 54
12 Capacidad de Carga Ultima Obtenido 54
13 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido 54
CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 56
61 CONCLUSIONES 56
62 RECOMENDACIONES 57
BIBLIOGRAFIacuteA
ANEXOS
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para diserto deato laje Bachiller J toeacute Antonio Paredes O liw s 3
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil RESUMEN
RESUMEN
Partiendo del estudio geoteacutecnico de un suelo areno limoso (Distrito de Villa El
Salvador) se obtienen los paraacutemetros geoteacutecnicos que serviraacuten para estimar la
capacidad de carga de los anclajes mediante diferentes meacutetodos preliminares
Se realizan pruebas in situ con diferentes longitudes de bulbos que seraacuten
ensayados (tesados) hasta llevarlos a la falla entre el bulbo de cemento y el
suelo
Se determina el coeficiente de corte unitario que existe entre un suelo arenoso y
el bulbo de cemento formado por el anclaje de cable tipo toroacuten en base a las
pruebas realizadas
Se compara los datos obtenidos de la pruebas con tablas existentes realizados
en suelos similares
Determinaboacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla jersquotech ille r Jraeacute Antonio Paredes O liw s 4
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteAFacultad de Ingenieriacutea Civil LISTA DE CUADROS
LISTA DE CUADROS
Cuadro No01 Profundidad del sondaje 20
Cuadro N0 02 Resultados del ensayo de penetracioacuten estaacutendar SPT-01 20
Cuadro Ndeg 03 Clasificacioacuten de suelos 22
Cuadro Ndeg 04 Anaacutelisis Quiacutemico 24
Cuadro Ndeg 05 Calculo de la densidad natural 24
Cuadro Ndeg 06 Descripcioacuten del suelo seguacuten la densidad 25
Cuadro Ndeg 07 Correlacioacuten entre la forma granulomeacutetrica y el aacutengulo
de friccioacuten interna 25
Cuadro Ndeg 08 Correlacioacuten entre la penetracioacuten estaacutendar y el aacutengulo
de friccioacuten interna 26
Cuadro Ndeg 09 Estratigrafiacutea del suelo en zona de estudio de Villa
El Salvador 27
Cuadro Ndeg 10 Coeficiente Kf de suelos granulares 33
Cuadro Ndeg 11 Coeficiente p para suelos 36
Cuadro Ndeg 12 Equipos utilizados 45
Cuadro Ndeg 13 Datos reales del Estudio 45
Cuadro Ndeg 14 Fueras Tensoras maacuteximas por Meacutetodo BR-5629 46
Cuadro Ndeg 15 Fueras Tensoras maacuteximas por Meacutetodo
Bustamante doix 1985 48
Cuadro Ndeg 16 Resistencia Cortante seguacuten Datos 48
Cuadro Ndeg 17 Fueras Tensoras maacuteximas por meacutetodo
Costa Nunes 1985 49
Cuadro Ndeg 18 Cuadro Resumen para las diferentes longitudes de bulbos 49
Cuadro Ndeg 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuereos
en bulbos de diaacutemetro pequentildeo (Sabatini y otros 1999) 51
Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo de
anclaje y el material en la interface a lo largo del bulbo
(Modificado de PTI 1996) 52
Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga enbulbos de anclas pre-tensadas de pequentildeo diaacutemetro
(Sabatini y otros 1999) 53
Determiacutenaaoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je fech ille r JltKeacute Antonio Partoes O liw s 5
UNIWRSIOAD NACIONAL DE INGENIERIAF K u lttd lngraquonirlraquo CMI LISTA DE CUADROS
Cuadro N 22 Carga de arranque de bulbos en Villa El Salvador 54
Cuadro N 23 Esfuereo de corte entre bulbo - suelo en VIII El S lv do r 55
CUadro N 24 Diaacutemetros reales en campo y el en aumento 57
f r^ m ln ^ oacute n dal c ic la n te da ratittancl al corta unitario antra la unioacuten bulbo anclado y auaio aranoao para dlaaoacuteo da arclajatah lllw Jlt^ Antonio Parrtaa OHlaquot fl
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteAFacultad de Ingenieriacutea Civil LISTA DEFIGURAS
LISTA DE FIGURAS
Figura 01 Ubicacioacuten de zona de estudio 13Figura 02 Vista frontal del lugar en estudio 14
Figura 03 Recuperacioacuten de muestra en cantildea partida 21
Figura 04 Mecanismo de transferencia de carga en anclajes
(Juran e Elias 1991) 29
Figura 05 Sistema idealizado de fuerzas sobre pantallas atirantadas
(Hanna 1982) 29
Figura 06 Tipos de ruptura de una pantalla anclada en suelo
(GeoRio 2000) 30
Figura 07 Tipos de ruptura global cuntildea y generalizada (GeoRio 2000) 31
Figura 08 Capacidad liacutemite de carga de anclaje en suelos granulares
seguacuten Ostermayer (1974) 34
Figura 09 Resistencia a la rotura por unidad de longitud de los anclajes
en suelos cohesivos (Ostermayer 1974) 35
Figura 10 Influencia de la presioacuten de inyeccioacuten en la resistencia al corte
en suelos cohesivos (Ostermayer 1974) 35
Figura 11 Correlaciones empiacutericas para la fuerea de cizallamiento por
unidad longitud en la arenagrava (Bustamante y Doix 1985) 37
Figura 12 correlaciones empiacutericas para la resistencia al corte por unidad
de longitud en arcillas limos (Bustamante y Doix 1985) 38
Figura 13 Armado de anclaje de cable 42
Figura 14 Colocado de anclaje de cable en sondeo 43
Figura 15 Inyeccioacuten de anclaje de cable 44
Figura 16 Valores resistencia uacuteltima 57
Determinaaoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajetachlller Jreeacute Antonio Paredes O l i^ 7
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil LISTA DE SIMBOLOS
LISTA DE SIMBOLOS
ASTM American Society for Testing and Materials
^ Angulo de friccioacuten
Tmm Capacidad de carga limite o ultima
ltjr 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten
K f Coeficiente de anclaje
nd Coeficiente de aumento del diaacutemetro debido a la presioacuten de inyeccioacuten
P Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten
niexcl Coeficiente de reduccioacuten de longitud por la presioacuten no uniforme
a 0 Coeficiente de reduccioacuten de resistencia al corte no drenada Su
c Cohesioacuten
Dh Diaacutemetro del hueco
De Diaacutemetro medio para el tramo anclado
Dp Diaacutemetro perforado para el tramo anclado
r a Esfuereo de cortante permitido
S Factor de Amplificacioacuten del Suelo
C Factor de Amplificacioacuten Siacutesmica
Z Factor de zona
T Fuerea de tensioacuten de disentildeo
Lb Longitud tramo anclado yo cementada del bulbo
N Numero de golpes en SPT
U Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje
T0 Periodo de vibracioacuten
Ynat Peso especiacutefico del suelo
Yc Peso especiacutefico del suelo a una profundidad al centro del bulbo
h Profundidad al centro del bulbo
nh Reduccioacuten del factor de profundidad cuando es maacutes de 9m
Determinaaoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deamlajeBachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 8
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteAFacultad de Ingenieriacutea Civil LISTA DE SIMBOLOS
T
Qs
sues
Resistencia al cizallamiento en la interface bulbo-suelo
Resistencia al cizallamiento o cortante
Sistema Unificado de Clasificacioacuten de Suelos
Tensioacuten vertical efectiva en el punto medio del anclaje
ldquo Determinadoacuten del in f ic ie n te de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto andado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je B ach ili^ Jraeacute Antonio Partoes O liw s 9
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil INTRODUCCION
INTRODUCCIOacuteN
En las obras de ingenieriacutea civil es comuacuten la ejecucioacuten de cortes y excavaciones
ambos tipos de trabajo requieren la remocioacuten de cierta cantidad de suelo y la
consecuente peacuterdida de confinamiento en la periferia El ingeniero inicialmente
verifica si la estructura puede ser estable sin ayuda externa o si es necesario
emplear un muro de contencioacuten o formar un talud La aparicioacuten de las anclas
para roca primero y para suelo poco despueacutes representoacute un importante
avance tecnoloacutegico para todos los trabajos relacionados con la estabilizacioacuten de
una masa de roca o suelo Las anclas al estar totalmente embebidas en el suelo
no interfieren con las maniobras de construccioacuten en el interior de las
excavaciones Es por eso importante ahora en la construccioacuten su
comportamiento y la verificacioacuten de los paraacutemetros que estaacuten relacionados
directamente entre el bulbo del ancla y el suelo que muchas veces pueden
llevarlos a fallar
En el presente informe de suficiencia determinaremos el coeficiente de
resistencia al corte unitario que existe entre el bulbo del anclaje y el suelo
arenoso limoso el suelo con estas caracteriacutesticas se encuentra en distrito de
Villa El Salvador en la Ciudad de Lima
Determinadoacuten del creficiacuteente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para diserto dearclajetech llle r J w eacute Antonio Paredes OIiacutetos 10
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteAFacultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO I GENERALIDADES
CAPITULO I GENERALIDADES
En este capiacutetulo detallaremos los antecedentes y objetivos para establecer el
coeficiente de corte unitario que existe entre un suelo arenoso y el bulbo de
cemento formado por el anclaje Adlclonalmente definiremos la metodologiacutea a
ser utilizada para realizar el Informe de suficiencia correspondiente asiacute como
tambieacuten la estructura de la misma
11 ANTECEDENTES
El crecimiento de la ciudad de Lima y la alta demanda de viviendas en la ciudad de Lima gran parte de la zona perifeacuterica estaacute siendo poblado y se estaacute
ejecutando construcciones en diversos tipos de suelos Una zona de alto
crecimiento urbano se ubica en la parte sur de la ciudad de Lima que abarca
distritos como Villa Mariacutea del Triunfo Villa el Salvador Chorrillos Luriacuten etc en donde se estaacuten ejecutando construcciones sobre suelos arenosos
Estas construcciones necesitan realizar excavaciones para la cimentacioacuten y
surge la necesidad de estabilizar los taludes colindantes realizando anclajes en
estos suelos al respecto la Informacioacuten de paraacutemetros necesarios para realizar
caacutelculos en este tipo de suelo arenoso es Insuficiente en nuestro medio a
comparacioacuten de los suelos gravosos donde la Informacioacuten es mayor y los
anclajes tienen un buen comportamiento como elementos estabilizadores de contencioacuten Estudios e Investigaciones nos brindan paraacutemetros de resistencia
uacuteltima al esfuereo cortante entre el bulbo de anclaje y el material en la interface a
lo largo del bulbo (Modificado de PTI 1996) asiacute como valores aproximados de
la transferencia de carga en bulbos de anclas pre-tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatinl y otros 1999) sin embargo surge la necesidad de realizar pruebas de
carga en campo para verificar los valores supuestos para la ejecucioacuten de
proyectos de estabilidad con anclajes en suelos arenosos
Determinadoacuten del craficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O ltos 11
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO I GENERALIDADES
12 OBJETIVOS
Establecer el coeficiente de corte unitario que existe entre un suelo arenoso y
el bulbo de cemento formado por el anclaje
Evaluar las caracteriacutesticas del lugar a partir del estudio de mecaacutenica de
suelos y determinar los paraacutemetros del suelo en una determinada zona de
Villa el Salvador
Calcular la resistencia uacuteltima al cortante entre el bulbo y el material en la
interface perimetral del bulbo para inyecciones a baja presioacuten considerando
pruebas experimentales in situ en el distrito de Villa el Salvador
Realizar un cuadro comparativo en base a los valores experimentados obtenidos y en suelos similares en otros paiacuteses
13 ALCANCES
El presente informe de suficiencia se basa en establecer el coeficiente de corte
unitario que existe entre un suelo arenoso y el bulbo de cemento para anclajes
de cable tipo toroacuten in situ para este fin la informacioacuten requerida se realizoacute de la
siguiente manera en forma secuencial primero se recopilo informacioacuten mediante
buacutesqueda de artiacuteculos tesis libros y toda informacioacuten relevante sobre el tema
segundo se realizoacute trabajos de campo de la zona en estudio que consistiacutea en
obtener los paraacutemetros geoteacutecnicos de suelo requeridos para el disentildeo de
anclajes tercero se ejecutaron anclajes con diferentes longitudes de bulbos de
cemento que fueron ensayados y tesados hasta el arranque cuarto se realizoacute
un anaacutelisis e interpretacioacuten de los datos obtenidos en campo que seraacuten
evaluados para obtener valores de coeficiente de resistencia al corte unitario entre el bulbo y el suelo quinto se hace una comparacioacuten de los resultados
obtenidos con datos existentes (en tablas) de suelos similares sexto se recoge
las conclusiones y recomendaciones realizadas para el coeficiente de corte
unitario entre un suelo arenoso en distrito Villa el Salvador y el bulbo
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute ta ton io Paredes O l i ^ 12
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CAPITULO II ESTUDIO DE I^ S CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOS
ARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
21 UBICACION Y CONDICIONES CLIMATICAS
211 Ubicacioacuten
El terreno del estudio se encuentra ubicado en la Interseccioacuten de la Av El Sol y
la Av Pachacutec en la Mz C Lt 06 en el distrito de Villa El Salvador
Provincia Lima Departamento Lima siendo una zona netamente industrial
212 toceso al Aacuterea en Estudio
El acceso a la zona en estudio es a traveacutes de transporte puacuteblico (Oacutemnibus) por la
Av Pachacutec arteriacutea importante del Distrito de Villa el Salvador hasta llegar
con la interseccioacuten de la Av El Sol tambieacuten se puede llegar al lugar viacutea el tren
eleacutectrico hasta el paradero El sol (Av El Sol) y llegar hasta la interseccioacuten con la
Av Pachacutec (ver Figura 01 y 02)
Figura 01 Ubicacioacuten de zona en estudio
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Partoes O liw s 13
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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
Figura 02 Vista frontal del lugar en estudio
213 Condicioacuten Climaacutetica
Esta aacuterea del estudio estaacute sometido a la accioacuten microclimaacutetica de la Costa
y se le conoce como semiaacuterido limitado con afloramientos rocosos del complejo
basal de la costa
Las precipitaciones son irregulares y en forma de garuacuteas las que se presentan
en invierno siendo tambieacuten frecuentes por las tardes La temperatura en estos
periodos alcanza valores miacutenimos de hasta 11degC
Durante el verano se registran temperaturas de hasta 28degC variando la
humedad relativa en estos periodos entre 70 a 90
22 GEOLOGIAY SISMICIDAD
221 Geologiacutea
Estudios realizados para la zona y aacutereas circundantes han determinado que la geologiacutea local estaacute representada por el afloramiento de secuencias litoloacutegicas
sedimentarias intrusivas y depoacutesitos eoacutelicos El escenario del estudio se encuentra enmarcado dentro del cuadro morfotectoacutenico de la costa y el borde
occidental andino habiendo sido afectado por la tectoacutenica desarrollada durante
la orogeacutenesis andina la misma que dio lugar a una deformacioacuten con
plegamientos entre los que destaca el Sinclinal de Pachacamac se trata de un
ldquoDeterminaaoacuten del awficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 14
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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS YPAtaacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
pliegue abierto con un plano axial vertical ligeramente inclinado al Sureste y un
eje de direccioacuten N30degO Las rocas en las cuales se ha desarrollado
corresponden a la Formacioacuten Pamplona de composicioacuten arcillo-calcaacuterea por lo
tanto plaacutesticas Al Sur del Cerro Lomo de Cocina y a la altura del grifo Conchaacuten
se tiene afloramientos del flanco occidental Gran parte de este sinclinal se
encuentra cubierto por depoacutesitos eoacutelicos Cuaternarios Estratigrafiacutea Las
unidades litoestratigraacuteficas que afloran en el Cerro Lomo de Corvina y
alrededores estaacuten conformados por rocas sedimentarias del cretaacuteceo inferior
representados por la Formacioacuten Pamplona depoacutesitos inconsolidados del
Cuaternario de origen marino aluviales y eoacutelicos
A Cretaacuteceo Inferior
Formacioacuten Pamplona esta secuencia se manifiesta por presentar paquetes de
calizas de color gris a oscuras iacutenterestratificadas con delgados horizontes de
color rojizo por la presencia de fierro tambieacuten se manifiestan afloramientos de
lutitas gris verdosas y margas intercalados con lutitas limoliacuteticas amarillo a
rojizas por correlacioacuten estratigraacutefica se le ha asignado una edad cretaacuteceo
inferior
B Cuaternario
Pleistoceno
Depoacutesitos Eoacutelicos Los depoacutesitos eoacutelicos pleistocenicos estaacuten conformados por
acumulaciones eoacutelicas antiguas y que en la actualidad se hallan estabilizadas
conformando lomadas y cerros de arena como el Cerro Lomo de Corvina
extendieacutendose al NE hasta la Tablada de Luriacuten donde ahora se asienta la poblacioacuten de Villa El Salvador cubierto por otros depoacutesitos eoacutelicos maacutes recientes
Depoacutesitos Aluviales Este tipo de depoacutesitos se posicionan al sur del Cerro Lomo
de Corvina en la cuenca del riacuteo Luriacuten y esta constituidos por material acarreado
cantos y gravas subredondeadas de diferentes tipos de roca de composicioacuten
intrusita y volcaacutenica en una matriz areno limosa o arcillosa con buena seleccioacuten
tiene espesores que alcanzan decenas de metros sobre los que se asientan
algunos centros urbanos y terrenos de agricultura por lo que adquieren una significativa importancia para la regioacuten ya que ellos contienen acuiacuteferos notables
que dan vida a nuacutemeros pobladores y gran parte de la agricultura La edad de
Determinadoacuten del ctoficlente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes Olnras 15
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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
estos depoacutesitos es desconocida sin embargo dado su gran volumen es evidente
que su deposicioacuten viene desde el Pleistoceno
Reciente
Depoacutesitos Eoacutelicos Estaacuten conformados por arenas moacuteviles que proceden de las
diversas playas del litoral como Conchaacuten y Luriacuten en su movimiento adoptan
variadas formas como mantos dunas y barcanes
2211 Caracteriacutesticas Geomorfoloacutegicas
Los rasgos geomorfoloacutegicos presentes en el aacuterea son el resultado del proceso
tectoacutenico y plutogravenico sobre impuesto los procesos de geodinaacutemica que han
modelado el rasgo morfo-estructural de la regioacuten Asiacute mismo la erosioacuten la
inclinacioacuten por el drenaje del Rio Luriacuten y la acumulacioacuten de arena eogravelica sobre
grandes extensiones de la zona han dado la configuracioacuten actual
Borde Litoral aacuterea de tierra firme adyacente a la liacutenea litoral expuesta a la
accioacuten de las olas marinas que forman playas abiertas por acumulacioacuten de
arenas a traveacutes de corrientes litorales
Planicies Costaneras y Conos Deyectivos Es la zona comprendida entre el
borde litoral y las estribaciones de la Cordillera Occidental constituida por una
faja angosta de territorio paralela a la liacutenea de costa adquiriendo mayor
amplitud en el Valle de Luriacuten Constituyen superficies cubiertas por gravas y
arenas provenientes del transporte y sedimentacioacuten del riacuteo Luriacuten y por arena
proveniente del acarreo eogravelico desde las playas por vientos que corren con direccioacuten SO a NE
Lomas y Cerros Testigos
Valles y Quebradas
Estribaciones andinas occidentales
Zonas andinas
Deterrninaaoacuten del c o c ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de arclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s O liw s 16
UNIWRSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil
CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAMETROS EN VILLA EL MLVADOR
De las arriba mencionadas unidades geomorfoloacutegicos la que estaacute directamente
relacionada con el terreno estudiado es la c) Planicies Costaneras y Conos
Deyectivos
2212 Geodinaacutemica Externa
Durante la visita efectuada a la zona no se han detectado fenoacutemenos de
geodinaacutemica externa reciente como levantamientos yo hundimientos ni
desplazamientos de la formacioacuten sedimentaria existente en la zona
222 Sismicidad
Desde el punto de vista siacutesmico el territorio Peruano pertenece al Ciacuterculo
Circumpaciacutefico que comprende las zonas de mayor actividad siacutesmica en el
mundo y por lo tanto se encuentra sometido con frecuencia a movimientos
teluacutericos Pero dentro del territorio nacional existen varias zonas que se
diferencian por su mayor o menor frecuencia de estos movimientos asiacute tenemos
que las Normas Sismo Resistente del Reglamento Nacional de Construcciones
divide al paiacutes en tres zonas
Zona 1- Comprende la ciudad de Iquitos y parte del Departamento de
Iquitos parte del Departamento de Ucayali y Madre de Dios en esta regioacuten la
sismicidad es baja
Zona 2- En esta zona la sismicidad es mediacutea Comprende el resto de la regioacuten
de la selva Puno Madre de Dios y parte del Cusco En esta regioacuten los sismos se presentan con mucha frecuencia pero no son percibidos por las personas en la mayoriacutea de las veces
Determinaaoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jraeacute Antonio P a rce s O liw s 17
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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
Zona 3- Es la zona de maacutes alta sismicidad Comprende toda la costa peruana
de Tumbes a Tacna la sierra norte y central asiacute como parte de ceja de selva
es la zona maacutes afectada por los fenoacutemenos teluacutericos
La ciudad en estudio se encuentra en la Zona 3 de alta Sismicidad A pesar de
ello en sus caracteriacutesticas estructurales no se identifican rasgos sobre
fenoacutemenos de tectonismo que hayan influido en la estructura geoloacutegica de la
zona
2221 Paraacutemetros de Disentildeo Sismo Resistente
De acuerdo al reglamento nacional de construcciones y a la Norma
Teacutecnica de edificacioacuten E-030-Disentildeo Sismo resistente se deberaacute tomar los
siguientes valores
(a) Factor de Zona Z = 04 n
(b) Condiciones Geoteacutecnicas
El suelo investigado pertenece al perfil Tipo S3 que corresponde a un
Suelo Flexible
(c) Periodo de Vibracioacuten del Suelo To = 09 seg
(d) Factor de Amplificacioacuten del Suelo S = 14
(e) Factor de Amplificacioacuten Siacutesmica (C)
Se calcularaacute en base a la siguiente expresioacuten
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 18
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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS YPAMMETROS EN VILLA EL SALVADOR
n El aacuterea en estudio corresponde a la Zona 3 el factor de zona se interpreta
como la aceleracioacuten maacutexima del terreno con una probabilidad de 10 de ser
excedida en 50 antildeos
23 E T^A S DEL ESTUDIO
Los trabajos se efectuaron en 03 etapas
231 Fase de Campo
Se efectuaron trabajos de exploracioacuten con el fin de conocer el tipo y
caracteriacutesticas resistentes del sub-suelo
232 Fase de Laboratorio
Las muestras obtenidas en el campo se llevaran al laboratorio con el objeto
de determinar sus propiedades fiacutesicas y mecaacutenicas
233 Fase de Gabinete
A partir de los resultados en Campo y Laboratorio se obtendraacuten los paraacutemetros
geoteacutecnicos del suelo en estudio
2 4 T R ^ ^ O S EFECTUADOS
241 Trabajos de Campo
Las investigaciones de Campo estaraacuten iacutentimamente ligadas al suelo encontrado
La exploracioacuten se realizoacute mediante 01 Sondeo a cielo abierto ubicado
estrateacutegicamente lo cual cubre razonablemente el aacuterea a investigar
Las profundidades maacuteximas alcanzadas seraacuten de 1145m computados a partir del nivel del terreno natural lo que nos permitiraacute visualizar la estratigrafiacutea y
determinar el tipo de ensayos de laboratorio a ejecutar de cada uno de los estratos de suelos a encontrarse de las muestras disturbadas representativas
D eteroinaaoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 19
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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAMETROS EN VILLA EL SALVADOR
2411 Sondaje
Se ha efectuado 01 sondaje SPT y ensayos con posteadora manual (IWAN
AUGER) y Ensayos SPT cada metro de profundidad registraacutendose el nuacutemero de
golpes N necesarios para penetrar cada 15cm de un total de 45cm del
penetroacute metro
El equipo de Penetracioacuten Estaacutendar consta de un triacutepode y un motor el cual va
acondicionado para impulsar el martillo de 140 libras el cual cae libremente a
traveacutes de un tubo guiacutea desde una altura de 76 cm la cantildea partida es hincada en
las arenas compactas a semi compactas
La profundidad de sondajes se da en el Cuadro Ndeg01 Los resultados del
Ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar (SPT) se presenta en los Cuadros No02 y en el
Anexo I Registro de Sondaje y valores de ensayo SPT Anexo II Resultados de
ensayo de laboratorio y en el Anexo III Panel fotograacutefico
Cuadro Ndeg 01 PROFUNDIDAD DEL SONDAJE
Sondaje Profundidad (m)
SPT-01 1145
Cuadro Ndeg 02 RESULTADOS DEL ENSAYO DE PENETRACIOacuteN ESTANDAR SPT-01
SONDAJE SPT-01
Prof(m) 500-545 600-645 700-745 800-845
Primeros 15cm se descarta - 14 17 16
Primeros 15cm de prueba - 18 23 34
Uacuteltimos 15cm de prueba - 25 28 40
Valor ldquoNrdquo - 43 51 74
Determinaaoacuten del de fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dea l ia je Bachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 20
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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
SONDAJE SPT-01
Prof(m) 900-945 1000-1045 1100-1145
Primeros 15cm se descarta 32 39 20
Primeros 15cm de prueba 38 44 5011
Uacuteltimos 15cm de prueba 5014 5010 509
Valor ldquoN 88 94 100
N (Numero de golpes) (Longitud hincada)
2412 Muestreo Disturbado
Se tomaron muestras disturbadas de cada uno de los tipos de suelos
encontrados y extraiacutedos mediante la recuperacioacuten del sondaje a traveacutes de la
cuchara partida en cantidad suficiente como para realizar los ensayos de
clasificacioacuten e identificacioacuten asiacute como tambieacuten los anaacutelisis quiacutemicos
2413 Registro de Sondajes
Se realizoacute el registro de sondajes anotaacutendose las principales caracteriacutesticas de
los estratos encontrados tales como humedad compacidad consistencia NF plasticidad clasificacioacuten saturacioacuten etc
Figura 03 Recuperacioacuten de muestra en cantildea partida
Determlnadoacuten del ctoficlente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller J toeacute Antonio Partoes O li^ s 21
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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
242 Ensayos de laboratorio
Con las muestras recuperadas se realizaron los siguientes ensayos
gt 03 Anaacutelisis Granulomeacutetrico ASTM D-422
gt 03 Humedades Naturales ASTM D-2216
gt 03 Densidades maacuteximas ASTM D-4253
gt 03 Densidades miacutenimas ASTM D-4254
gt 03 Ensayo Corte Directo
gt 01 Anaacutelisis Quiacutemico
gt 01 Contenido de Sales Totales MTCE-219
gt 01 Contenido de Sulfatos ASTM D-516
gt 01 Contenido de Cloruros ASTM D-512
243 Clasificacioacuten de Suelos
Se realizaron los ensayos para la clasificacioacuten de acuerdo al Sistema Unificado
de Clasificacioacuten de Suelos (SUCS) en el laboratorio N0 2 de Mecaacutenica de Suelos
y Pavimentos de la Universidad Nacional de Ingenieriacutea Ver Cuadro N0 03
Cuadro Ndeg 03 CLASIFICACIOacuteN DE SUELOS
SONDAJE SPT-01 SPT-01 SPT-01
Prof(m) 7 00 -7 45 900-945 1100-1145Ret N0 4 000 000 010
Pasa N0 200 800 1200 1300LL() NP NP NPIP() NP NP NPSUCS SP-SM SW-SM SM
DescripcioacutenArena limosa pobremente
gradada
Arena limosa bien gradada Arena limosa
Corte directo (0) 2870o 2990o 2810degCohesioacuten(Kgcm2) 000 000 001
PesoUnitario(gcm3) 1534 1581 1596
Determinadoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte umtano entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes Olnres 22
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25 PERFIL ESTRATIGRAFICO
De acuerdo a la exploracioacuten efectuada mediante el sondeo tal como se
observaraacute en el reacutecord del estudio de exploracioacuten asiacute como en los resultados de
Laboratorio adjuntados en conformidad con las labores de campo ensayos de
laboratorio se tiene el siguiente perfil estratigraacutefico del sub suelo
- Desde OOOm hasta los 500m es una arena limosa mal gradada de baja
compacidad
- A partir de los 500m hasta los 745m de profundidad el sondaje se encontroacute
una arena limosa mal gradada color gris claro de mediana compacidad
- Desde los 745m viene seguida por una arena limosa bien gradada de color
gris amarillento densa subyace hasta una profundidad de 1145m una arena
limosa muy densa de color gris amarillento
Durante la exploracioacuten se realizoacute ensayos de SPT a partir de la profundidad de
500m
El nivel freaacutetico no se encontroacute
26 ANALISIS DE LOS RESULTADOS DE LABORATORIO
Del cuadro de propiedades iacutendices y paraacutemetros deducidos del estrato de
sustentacioacuten las arenas finas pobremente graduadas se observara lo siguiente
261 Anaacutelisis Quiacutemico
Del resultado del Anaacutelisis Fiacutesico Quiacutemico efectuado en una muestra
representativa proveniente del sondaje SPT-01 se tiene el cuadro Ndeg04
Determinacioacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller J toeacute Antonio Partoes O liw s 23
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Cuadro Ndeg 04 ANAacuteLISIS QUIacuteMICO
SondajeNdeg
Profundidad(m)
Sales Solubles Totales
PPM
ClorurosPPM
SulfatosPPM
SPT-01 600-1145 93100 21071 8392
Dichos valores de sulfatos NO ocasionan un ataque quiacutemico al concreto de la
cimentacioacuten debieacutendose de utilizar Cemento Poacutertlan Tipo I en la preparacioacuten del
concreto en los cimientos Seguacuten Design and Control of Concrete Mixtures
Capitulo II Paacuteg 20 Tabla 2-2 Poacutertland Cement PCA Asociacioacuten
262 Densidad Maacutexima Miacutenima y Relativa
A continuacioacuten se detalla los resultados de las densidades maacuteximas y miacutenimas
asiacute como las densidades relativas para cada profundidad a partir del sexto metro
Dp - IacutePd ~ P ldquo ) x l W Pd ( P raquo P^i )
^rndeDr r e l ^ a ()fe Dtosidad del en el terteno (k^m5)
DtosMad mirnma Dcradad rcca m ^im a (k ty i^ )
Cuadro Ndeg 05 CALCULO DE LA DENSIDAD NATURAL
Prof (m) N DR()(grcm3)
^min(grcm3)
Pd(grcm3)
600-645 43 58 1628 1441 1544
700-745 51 64 1628 1441 1544
800-845 74 83 1708 1454 1607
900-945 88 91 1708 1454 1607
1000-1045 94 93 1726 1467 1656
1100-1145 100 95 1726 1467 1656
Det^m inaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes Oliros 24
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Con la finalidad de asumir paraacutemetros de caacutelculo que correspondan a las
caracteriacutesticas inspeccionadas en el campo presentamos a continuacioacuten la
Cuadro N0 06 de denominacioacuten de arenas de acuerdo a su estado de
compacidad y los correspondientes rangos de densidad relativa seguacuten Lambe amp
Whitman (1969) y su correlacioacuten con la resistencia a la penetracioacuten estaacutendar
seguacuten Terzaghi y Peck (1948) modificada porskempton (1986)
Cuadro Ndeg 06- DESCRIPCIOacuteN DEL SUELO SEGUacuteN LA DENCIDAD
DESCRIPCION DENSIDAD RELATIVA PENETRACIOacuteN ESTAacuteNDARDR() N (GolpesPie)
Muy Suelta 0 - 1 5 0 - 4Suelta 1 5 - 3 5 4 - 1 0
Mediana 3 5 - 6 5 10 - 30Compacta 6 5 - 8 5 3 0 - 5 0
Muy Compacta 85 - 100 gt 50
ldquoFuente Lambe amp Whitman 1969rdquo
Tambieacuten es necesario tomar en cuenta que los granos angulosos encajan
unos con otros maacutes perfectamente que los redondeados y por esto las
arenas de granos angulosos tendriacutean un mayor aacutengulo de friccioacuten A
continuacioacuten se muestra una tabla que refleja esta influencia de la angulosidad y
de la granulometriacutea sobre el aacutengulo de friccioacuten maacuteximo presentada por Sowers y Sowers (1951) Cuadro Ndeg 07
Cuadro Ndeg 07- CORRELACIOacuteN ENTRE LA FORMA GRANULOMEacuteTRICA Y EL AacuteNGULO DE
FRICCIOacuteN INTERNA
FORMA
GRANULOMEacuteTRICA
AacuteNGULO DE FRICCIOacuteN MAacuteXIMO
SUELTA COMPACTA
Redondeada uniforme GJ O o 37o
Redondeada bien graduada 34deg 40deg
Angulosa uniforme 35deg 43deg
Angulosa bien graduada 39deg 45deg
ldquoFuente Sow^s y Sow^s (1951 )rdquo
Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes O liw s 25
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Por otro lado se muestra una correlacioacuten empiacuterica aproximada seguacuten Peck
Harrison y Thornbum (1953) de los estados de compacidad y los aacutengulos de
friccioacuten propuesta en base a ensayos de penetracioacuten estaacutendar Tal como se
muestra en la Cuadro N0 08
Cuadro Ndeg 08- CORRELACION ENTRE LA PENETRACION ESTANDAR Y EL ANGULO DE
FRICCIOacuteN INTERNA
PENETRACION ESTANDAR ANGULO DE FRICCION
N (Golpespie) (Grados)
0 - 4 2 8 - 2 9
4 - 1 0 2 9 - 3 0
1 0 - 30 3 0 - 3 6
3 0 - 50 36-41
gt 50 41 -45
ldquoFuente Peck Harrison yThornbum (1953)rsquorsquo
De acuerdo con estas referencias podemos asumir paraacutemetros con valores de
acuerdo a las inspecciones de campo de tal forma de estar del lado de la
seguridad
Como ensayo determinante se ha realizado ensayos de corte directo sobre
muestra remoldeada y drenada para hallar los paraacutemetros de Cohesioacuten (C) y
Angulo de friccioacuten 0 Los ensayos se realizaron en el laboratorio N0 2 de Mecaacutenica
de suelos y pavimentos de la Universidad Nacional de Ingenieriacutea
Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute ^ ito m o Partoes O liw s 26
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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARA DISENtildeO DEANCLAJES
31 CONDICIONES GEOLOacuteGICAS GEOTEacuteCNICAS
El perfil estratigraacutefico del suelo donde se realizoacute el estudio de mecaacutenica de suelo
presenta las siguientes caracteriacutesticas de suelo
- De OOOm a 900m Material encontrado es una arena limosa mal gradada de color gris claro (SP-SM)
- De 900m a 1100m (SW-SM) Se trata de una arena limosa bien gradada
compacta
- De 1100m a 1200m (SM) Arena limosa de densidad compacta
De acuerdo al estudio realizado in situ se determina los valores de la densidad
natural y el aacutengulo de friccioacuten para el lugar especiacutefico de Villa el Salvador de la
ciudad de Lima consideraremos el valor de cohesioacuten nula en el estudio y se
tomara dicho valor por ser un valor aun conservador para esta zona (Cuadro N0
09)
Seguacuten el estudio realizado no se encontroacute napa freaacutetica indicando que la
profundidad debe estar considerablemente maacutes abajo que la cota de cimentacioacuten
del proyecto (aproximadamente a 5000 m de profundidad)
Cuadro Ndeg 09 ESTRATIGRAFIacuteA DEL SUELO EN ZONA DE ESTUDIO DE VILLA EL
SALVADOR
Material Profundidad(m)
Nomenclaturasues Ytalt
(KNm3)Cohesioacuten
KPaAngulo de
Friccioacuten ($)
ArenaLimosa 0 0 0 -8 5 0 SP-SM 1534 0 287
ArenaLimosa 8 50 -11 00 SW-SM 1581 0 299
ArenaLimosa 1100-1150 SM 1596 1 281
Cabe sentildealar que para un disentildeo final de la estabilidad del talud con muro
pantalla anclada se recomienda la revisioacuten de la armadura de acero del muro
Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla jersquofech ille rJ re eacute ^ ito m o Paredes O liw s 27
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CAPITULO iexcln PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
que absorberaacute los esfuerzos del empuje del subsuelo para lo que se estaraacute a
disposicioacuten para las aclaraciones requeridas para el detalle respectivo
32 ESTABILIDAD DE CAPACIDAD DE CARGA DE PANTALLAS
ANCLADAS EN SUELOS
321 Introduccioacuten
El comportamiento de un anclaje en el suelo se rige principalmente por el
mecanismo de transferencia de la carga soportada por el anclaje al suelo masivo
a traveacutes de interacciones en la interfase suelo de bulbo (Figura 31) Este
mecanismo de interaccioacuten resulta en un aumento de la tensioacuten normal efectiva
del suelo y por consiguiente aumentando su resistencia a la cizalladura y el
factor de seguridad contra la rotura
En el disentildeo de una cortina atirantado la hipoacutetesis baacutesica es que las fuerzas
horizontales generadas por las presiones de contacto en la estructura del suelo
deben ser equilibradas por puntales mientras que el alivio de las tensiones
normales verticales causadas por la excavacioacuten por supuesto no Con esto los
valores de la tensioacuten de cizallamiento inducido por el proceso de excavacioacuten
aumentan significativamente con la profundidad de este
La tendencia de la cortina se mueve dentro de la excavacioacuten de la represioacuten
inducida por el suelo a lo largo de la superficie del suelo Pero pretensado la
primera liacutenea de las barras de cortina presiona contra las paredes de la
excavacioacuten sujetaacutendola al punto de anclaje Con el avance de la excavacioacuten la
estructura ahora tiende a girar alrededor de la primera liacutenea de amarre
causando desplazamientos laterales en el nuevo nivel de la excavacioacuten a su
vez de nuevo seraacute restringido por la aplicacioacuten de pretensado en la siguiente
liacutenea de anclaje Por lo tanto el movimiento de la cortina medida que avanza la
excavacioacuten se forma por una combinacioacuten de rotacioacuten y traslacioacuten influenciada
por un nuacutemero de factores tales como la cortina de incrustaciones en el terreno
de cimentacioacuten la inclinacioacuten varillas el grosor y rigidez de la estructura valores
de la distribucioacuten hipoacutetesis de sobrecarga de presiones de contacto en la interfaz suelopantalla etc La figura 04 ilustra las fuerzas que actuacutean sobre las bandas
Determinadoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute ta t to io Paredes O liw s 28
UNI^RSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil
CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
y las tensiones de cizallamiento en la interface suelo-pantalla que se desarrollan
en la excavacioacuten que se lleva a cabo
tFigura 04 Mecanismo de transferencia de carga en anclajes (Juran e Elias 1991)
Superficie de terreno
Figura 05 Sistema idealizado de fuerzas sobre pantallas atirantadas (Hanna 1982)
322 Modos de falla de pantallas ancladas en suelos
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes O liw s 29
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CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Hay varios mecanismos posibles de falla de los muros anclados Estas fallas
comuacutenmente son causadas por exceso de carga sobre un ancla Las cargas de
exceso pueden estar relacionadas con la carga de pre-tensionamiento la
secuencia de excavaciones las fuerzas del agua y fuerzas siacutesmicas entre otras
Los mecanismos de falla pueden involucrar los tendones la masa de suelo el
bulbo o las estructuras superficiales
Los principales tipos de falla son los siguientes de acuerdo con la figura 06
Figura 06 Tipos de ruptura de una pantalla anclada en suelo (GeoRio 2000)
a) Punzonamiento en la base - el suelo de fundacioacuten que soporta la base de
la pantalla tiene una capacidad de carga baja de menos de 20 kPa con iacutendice de resistencia a penetracioacuten NSPT lt 10
b) Rotura en fondo de la excavacioacuten - puede ocurrir cuando existe una capa de terreno blando debajo del nivel de excavacioacuten
Determinadoacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 30
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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
c) Ruptura Global - romper la cuntildea en mayor riesgo durante el proceso de
excavacioacuten o disturbacion generalizado de profundidad (veacutease tambieacuten
la Figura 07)
d) Deformacioacuten Excesiva - puede ocurrir durante la construccioacuten antes de
que el pretensado de los anclajes
e) Rotura del tirante - se puede producir si los componentes del sistema son
individualmente atirantado inadecuadamente o debido a la ocurrencia de
la sobrecarga de los anclajes durante la construccioacuten cuando no todos
los niveles de anclaje tambieacuten se instalaron
f) Rotura de la pantalla - ocurrencia de ruptura en flexioacuten debido al disentildeo
estructural inadecuado o ruptura de perforacioacuten anclas
Rupftra laquom cunha Ruptura generalizada
Figura 07 Tipos de ruptura global cuntildea y generalizada (GeoRio 2000)
323 Estimacioacuten de la capacidad de carga de anclaje en suelos
La mejor estimacioacuten de la capacidad de carga de los anclajes en suelos se
determina mediante la realizacioacuten de pruebas preliminares de anclaje construido
con la misma tecnologiacutea y mano de obra en el futuro emplazamiento de la obra
ya que no es teoacutericamente posible incorporar meacutetodos para el caacutelculo de la
influencia de diversos factores determinantes tales como proceso de perforacioacuten la calidad de mano de obra el proceso de inyeccioacuten etc
^ te rm in a c ioacute n del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes OIiacutetos 31
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CAPITULO lli PARAMETROS GEOTECNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
En general los meacutetodos disponibles para la determinacioacuten de la capacidad de
carga de los anclajes en suelo consideran que la resistencia del anclaje se debe
exclusivamente a la resistencia al corte desarrollado en la interface suelo-bulbo
sin tomar en consideracioacuten de los efectos del proceso de construccioacuten
incluyendo la influencia de procedimiento de inyeccioacuten soacutelo cualitativamente
3231 Norma Brasileiacutera NBR-5629
La NBR-5629 recomienda la estimacioacuten preliminar de liacutemite de capacidad de
carga anclada usando las siguientes expresiones
Suelos Granulares
Suelos Cohesivos r = a 0 UXb sO O M
Doacutende
Capacidad de carga limite o ultima
G Tensioacuten vertical efectiva en el punto medio del anclaje
U Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje
K f Coeficiente de anclaje dado en la Cuadro Ndeg 10
Lb Longitud del bulbo del anclaje
o Coeficiente de reduccioacuten de resistencia al corte no drenada Su
a 0 = 075 para Su s 40 kPa yPara suelos cohesivos
a 0 = 035 para Su s 100 kPa
lsquo Determinadoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de arcla|eBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliros 32
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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Cuadro Ndeg 10 COEFICIENTE Kr DE SUELOS GRANULARES
Suelo Compacidad
Suelta Compacta Muy CompactaLimo 010 040 100
Arena Fina 020 060 150
Arena Media 050 120 200
Gruesa y Pedr^ones 100 200 300
ldquoFuente Norma Brasilera NBR-5629
Este meacutetodo no tiene en cuenta los efectos de la presioacuten de inyeccioacuten El NBR-
5629 reconoce que la inyeccioacuten del bulbo de anclaje de la lechada puede ser del
tipo simple con flujo ascendente y de una sola etapa o por medio de vaacutelvulas y
en etapas sucesivas a criterio de la empresa ejecutora siempre que esteacuten
garantizados el llenado completo del agujero abierto en el suelo y la capacidad
de carga para el anclaje
3232 Meacutetodo de Ostermayer (1974)
Propone aacutebacos que relaciona la longitud de la zona de anclaje (bulbo) con la
capacidad de carga maacutexima de anclaje basado en el anaacutelisis de los resultados
de aproximadamente 300 ensayos en Alemania en anclajes con diaacutemetro de
perforacioacuten entre 10 y 20 cm y cobertura del suelo superior a 4m
La Figura 08 muestra las correlaciones sugeridas por Ostermayer para suelos
granulares sin especificacioacuten del procedimiento de inyeccioacuten o los valores de la presioacuten de inyeccioacuten
D e te ^ in a d oacute n del creficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato la je Bachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 33
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CAPITULO PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOSPARADISENtildeO DE ANCLAJES
laquoen
9laquo
O
mdash g pedregulho arenoso
areia meacutedia a grossa com pedregulho
Figura 08 Capacidad liacutemite de carga de anclaje en suelos granulares seguacuten Ostermayer (1974)
Para suelos cohesivos (limos y arcillas plaacutesticas medianas arcillas altamente
plaacutesticas) Ostermayer (1974) tambieacuten presento en la Figura 09 la variacioacuten con
la longitud de bulbo de la resistencia al cizallamiento en la interface suelobulbo
por unidad de longitud para anclajes realizados con y sin reinyeccioacuten En la
Figura 10 la variacioacuten en la resistencia al corte se muestra como una funcioacuten de
la reinyeccioacuten de presioacuten con lechada de cemento en la relacioacuten agua cemento
preparado = 04
ldquoDeterminaaoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jraeacute Antonio P a rce s OIitos 34
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CAPITULO IIIrsquo PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Figura 09 Resistencia a la rotura por unidad de longitud de los anclajes en suelos cohesivos
(Ostermayer 1974)
400
300
19 ancoragens executadas em argila de mediacutea a alta plasticidade Wl = 48a58 lp = 25 a35 le =11 a12
2001
Perfura^aacuteo
15(4M|
1510)
com reve^mento seco sem revestlmento seco sem revestimento com lavagem 15(420) - diagravemetro do furo- 15cm
-420 Kg de cimento consumido nareinjepao
1000 2000 3000 4000
Pressaacuteo de iacutenjegaacuteo (kPa)
Figura 10 Influencia de la presioacuten de inyeccioacuten en la resistencia al corte en suelos cohesivos
(Ostermayer 1974)
Determinacioacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio Paredes O liw s 35
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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
3233 Meacutetodo de Bustamante amp Doix (1985)
Basado en 120 pruebas de carga realizadas en Francia Bustamante y Doix
(1985) sugieren un meacutetodo para el dimensionamiento de los anclajes los cuales
consideran la influencia de la teacutecnica de inyeccioacuten presioacuten de inyeccioacuten y
volumen de pulverizacioacuten de cemento inyectado La capacidad de carga liacutemite de
anclaje Tmax se puede determinar por
Tmm Capacidad de carga limite o ultima
De Diaacutemetro medio para el tramo anclado
Dp Diaacutemetro perforado para el tramo anclado
P Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten
Lb Longitud del tramo anclado
qs Resistencia al cizallamiento o cortante
Cuadro Ndeg 11 COEFICIENTE 0 PARA SUELOS
Tipo de Suelo Coeficiente 0
Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten
Grava 180 13-14
Grava Arenosa 1 6-1 8 12-14
Arena con Grava 1 5-1 6 12-13
Arena Gruesa 1 4-1 5 11 -1 2
Arena Media 1 4 -1 5 11 -1 2
Arena Fina 1 4-1 5 11 -1 2
Arena Limosa 14- 15 11 -1 2
Limo 14-1 6 11 -12
Arcilla
OcitCO 12
Marga 18-21 11 -12
Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11
Determlnaaoacuten del c o c ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio P a rce s OIiacutetos 36
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CAPITULO un PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
El cuadro N011 presenta los valores de p que es el coeficiente de escala para
varios tipos de suelo teniendo en cuenta las dos teacutecnicas de inyeccioacuten (con y sin
reinyeccioacuten) suponiendo que el volumen inyectado es de al menos 15 veces el
volumen perforado para llegar a los valores de p en la tabla Como era de
esperar los valores maacutes altos del coeficiente se producen para los anclajes
reinyectadas
Los graacuteficos de correlaciones empiacutericas para estimar los qs coeficientes para
anclajes con y sin reinyeccioacuten se presentan para las arenas y gravas en la
Figura 11 y de limos y arcillas en la Figura 12 construida sobre la base de los
resultados de Doix y Bustamante (1985) Fujita (1977) Ostermayer y Scheele
(1977) Ostermayer (1974) Koreck (1978) y Jones (1980 1984) En abscisas la
cantidad Pl se refiere al liacutemite de presioacuten de inyeccioacuten y N el nuacutemero de golpes
de la prueba SPT
0 0 9 i f i 15 20 U 30 39 40 4 fl 3 0 S5 90 6S 7 0
Pl (MPa)1 _____i _______ i _____ i______ i _______ i _____i______ i _______ l __ mdasha--------- a--------- J-----------1---------- 1---------- 1
0 K O 30 D 90 laquo m laquo) tu M) no t raquo 1U 1WN
Figura 11 Correlaciones empiacutericas para la fuerza de cizallamiento por unidad longitud en la arena I
grava (Bustamante y Doix 1985)
lsquo Determlnadoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para diserto dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 37
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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Las correlaciones muestran que en comparacioacuten con una sola inyeccioacuten de los
efectos de la reinyeccioacuten en fases sucesivas son aparentemente maacutes
pronunciada para las arcillas limos (Figura 12) que para la arena grava (Figura
11) contradiciendo las pruebas experimentales que indican que los suelos
arenosos son de mayor inyectabilidad y maacutes susceptibles a los efectos de la
sucesiva reinyeccioacuten a alta presioacuten Este comportamiento puede deberse a otros
factores no considerados por Bustamante y Doix (1985) en la interpretacioacuten
empiacuterica de los resultados de las pruebas de carga (Novaacuteis Souza 2001)
-------------1-------------1------------T---------- ---F-------- ---------------- ~lo 10 20 30 40 W 60
N
Figura 12 correlaciones empiacutericas para la resistencia al corte por unidad de longitud en arcillas
limos (Bustamante y Doix 1985)
3234 Meacutetodo de Costa Nunes (1987)
Similar al meacutetodo de Bustamante y Doix (1985) fue propuesto por Costa Nunes
(1987) pero con la importante diferencia de que la influencia de la presioacuten de inyeccioacuten puede ser analizada cuantitativamente no soacutelo cualitativamente como en el meacutetodo de Bustamante y Doix (1985)
La capacidad de carga del liacutemite del anclaje estaacute dada por
bullDetermigravenatigraveoacuten del e ffic iente de resistencia al corte unitagraverio entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralaleBachiller Jreeacute Antonio Partoes OIiacutetos 38
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CAPITULO lli PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOS P A MDISENtildeO DE ANCLAJES
= c + +(TI
r M Capacidad de carga limite o ultima
D Diaacutemetro medio del bulboe
nd Coeficiente de aumento del diaacutemetro debido a la presioacuten de inyeccioacuten
nl Coeficiente de reduccioacuten de longitud por la presioacuten no uniforme
Lb Longitud del tramo anclado
r Resistencia al cizallamiento en la interface bulbo - suelo
Para determinar la resistencia al cizallamiento en la interface suelo-bulbo Costa
Nunes (1987) considera el criterio de rotura de Mohr-Coulomb suponiendo una
inyeccioacuten a presioacuten residual a rsquor estimada en un 50 la presioacuten inyeccioacuten dada
c Cohesioacuten
Yc Peso especiacutefico del suelo a una profundidad al centro del bulbo
h Profundidad al centro del bulbo
nh Reduccioacuten del factor de profundidad cuando es maacutes de 9m
0 Angulo de friccioacuten
a r 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten
Seguacuten Costa Nunes en la mayoriacutea de los casos se puede considerar nh = na = nb = 1
lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 39
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA AL CORTE
UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
41 PROCEDIMIENTO DE TRABAJO
El presente procedimiento comprende los trabajos requeridos para la correcta
ejecucioacuten de los anclajes en la zona determinada en villa el salvador
411 Secuencia de los trabajos
4111 Anclajes de cable
Los anclajes post-tensados son estructuras flexibles y lineales compuestos por
varios cordones de acero de alta resistencia los cuales se adhieren o fijan con
cemento dentro de roca o suelo estable (pasando el planode falla) Los anclajes
al tensarlos transmiten los esfuerzos desde el cabezal (extremo visible en la
superficie del talud) hasta el tramo anclado mitigando de esta forma los
movimientos del talud
Los anclajes estaraacuten conformado por cordones de acero grado 270 de baja
relajacioacuten con 58rdquo (1500 mm) de diaacutemetro acorde con los requerimientos del
ASTM A-416 Las caracteriacutesticas mecaacutenicas del acero grado 270 de baja relajacioacuten son
Esfuerzo miacutenimo a la rotura 18980 kgmm2 (18619 KNcm2)
Esfuerzo de fluencia 17082 kgmm2 (16757 KNcm2)
Moacutedulo de elasticidad 2780000 kg (195 KNmm2)
Seguacuten los requerimientos indicados en la norma ASTM A-416 los valores de resistencias miacutenimas del cable se indica a continuacioacuten
Diaacutemetro del cordoacuten 1524 mm (0600 in)
Deterninadoacuten del ^laquofic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 40
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Aacuterea de acero por cordoacuten 14000 mm2 (0153 in2)
Resistencia miacutenima a la rotura (Fr) 2657000 kg (2607 kN)
- Resistencia miacutenima a la fluencia (Sfc) 2391000 kg (2346 kN)
Con estas caracteriacutesticas se obtienen seguacuten los lineamientos para disentildeo
indicados en las recomendaciones del Instituto del Post-Tensado los siguientes valores para cada cable de acero de 06rdquo de diaacutemetro (1524 mm)
- Carga de disentildeo o trabajo (060 F r ) 1595040 kg (15642 KN) Ftr
- Carga de ensayo (120 Ftr) 1914007 kg (18770 KN)
- Carga de incorporacioacuten (105 Ftr) 1674782 kg (16424 KN)
lsquo Porcentaje sugerido para los ensayos en anclajes temporales
a) Armado de Anclajes
La preparacioacuten de los anclajes ha sido realizado sobre una plataforma provisional para el montaje primero se prepararaacute el tubo de inyeccioacuten de PVC
clase 10 con diaacutemetro de 1rdquo donde se ejecutaraacuten los agujeros para la inyeccioacuten
(vaacutelvula-manguito) Luego alrededor del tubo de inyeccioacuten se colocaraacuten los
cables de acero sobre separadores y cortados seguacuten la longitud definitiva del
anclaje
Los cables requeridos fueron suministrados y montados en campo el tramo del
cable de acero correspondiente al bulbo del anclaje ha sido preparado previamente y en la zona de transicioacuten del tramo libre al anclado el cable fue
sellado con cinta plaacutestica para evitar la entrada de lechada de cemento al tramo libre el tramo libre se protegioacute (aisloacute) con una manguera de polietileno actuando
como un forro
lsquo Deterrnnadoacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes Olitos 41
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Figura 13 Armado de anclaje de cable
b) Perforacioacuten
El objetivo de las perforaciones para anclajes es la obtencioacuten de un agujero con
la mayor linealidad posible El diaacutemetro de la perforacioacuten debe permitir la instalacioacuten del anclaje de cable del modo maacutes faacutecil posible
Baacutesicamente existen dos sistemas de perforacioacuten que pueden ser utilizados en
la ejecucioacuten de anclajes El primero es el sistema rotativo convencional y el segundo ha roto percusioacuten
Para la ejecucioacuten de la perforacioacuten se ha empleado el meacutetodo rotativo con el uso de una zapata tipo widia
El sistema que se ha aplicado es de perforacioacuten a rotacioacuten con tuberiacutea HQ hasta la profundidad requerida una vez llegado a la cota se perfora con tuberiacutea de
revestimiento HW (rimando en la zona exterior de la tuberiacutea HQ) hasta llegar a la cota de fondo donde se colocaraacute el anclaje
Se procede a limpiar el sondeo con agua y se retira la tuberiacutea interior HQ una vez retirada toda la tuberiacutea HQ se procede a colocar el anclaje de cable
Bachllldrsquo Jeacute Antonio Paredes Oliws 42
Determinadoacuten del crofidente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclaje
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Colocado el anclaje de cable se procede a retirar la tuberiacutea de revestimiento HW
para despueacutes inyectar el anclaje con lechada de cemento
Figura 14 Colocado de anclaje de cable en sondeo
c) Inyeccioacuten
Los anclajes fueron fijados en el terreno a traveacutes de lechada de cemento compuesta por una mezcla de agua limpia con cemento Portland comuacuten tipo I
La gran mayoriacutea de las recomendaciones y praacutecticas existentes situacutean la relacioacuten
aguacemento entre 045 y 055 en peso
En nuestro caso se ha usado la relacioacuten ac de 050 mezcla que garantiza una
resistencia a la compresioacuten simple de 210 kgcm2 a los 7 diacuteas
Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enve la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 43
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Figura 15 Inyeccioacuten de anclaje de cable
d) Tensado
Todos los anclajes fueron tesados una vez que la lechada de cemento del
anclaje obtuvo la resistencia adecuada (210 kgcm2) se estimoacute en 7 diacuteas como miacutenimo en cada caso
El tesado de los anclajes se realizoacute con gato hidraacuteulico de hasta 100Tn de carga
de trabajo y con una carrera en el pistoacuten de hasta 10rdquo ademaacutes permitioacute tesar
los cables del anclaje en conjunto el tesado se realizoacute hasta llegar al arranque del bulbo
4112 Equipos y Materiales
Relacioacuten de equipos y materiales utilizados
Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Antonio Paredes O liw s 44
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Cuadro Ndeg 12 EQUIPOS UTILIZADOS
ITEM DESCRIPCION CANTIDAD
1 B O M B A DE LO D O S C M O T O R L IS TE R P E T TE R 100
2 B O M B A P A R A TE N S A D O E N E R P A C 100
3 G A T A H ID R A U L IC A E N E R P A C DE 10000 PSI 100
4 E Q U IP O DE P E R F O R A C IO N R O T A T IV O D IA M A N TIN O 100
5 B O M B A DE IN Y E C C IO N DE C E M E N T O 100
6 TU B E R IA DE P E R F O R A C IO N HQ y H W 100
7 TU B E R IA DE IN Y E C C IO N C O N O B T U R A D O R 100
8 E Q U IP O DE SPT 100
42 ESTIMACIOacuteN DE LA CAPACIDAD DE CARGA SEGUacuteN LOS DATOS OBTENIDOS EN EL ESTUDIO DE MECAacuteNICA DE SUELOS
De acuerdo a los datos obtenidos en el estudio de mecaacutenica de suelos se tiene
lo siguiente
Cuadro Ndeg 13 DATOS REALES DEL ESTUDIO
DATOS
Del estudio de mecaacutenica de suelos De los anclajes
Paraacutemetros Unidad Paraacutemetros Unidad
Cohesioacuten 0 Carga de Anclaje NA
Angulo de friccioacuten 2870o Profundidad del bulbo de anclaje 950m
Peso Unitario 1476 KNm3 Diaacutemetro del bulbo 0114m
Clasificacioacuten SUCS Arena limosa gradada SP-SM
Longitud del Bulbo de Anclaje 40 50 y 60m
Factor de seguridad Presioacuten de iny^cioacuten 60 kgcm2
Habiendo obtenido todos los paraacutemetros necesarios se puede estimar las capacidades de cargas de acuerdo a los meacutetodos mencionados en el capiacutetulo anterior(Capiexcltulo III 323)
Deterrntoadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 45
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gt Norma Brasilera NBR 5629
gt Bustamante y Doix 1985
gt Meacutetodo Costa Nunes 1985
421 Norma Brasilera NBR 5629
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son las longitudes
ancladas que 40 50 y 60m asiacute como el valor Itf igual a 15 valor que se
obtiene del tipo de suelo del cuadro Ndeg 10
Cuadro Ndeg 10 - Coeficiente Kf de suelos granulares NBR-5629
Suelo Compacidad
Suelta Compacta Muy Compacta
Limo 010 040 100
Arena Fina 020 060 150
Arena Media 050 120 200
Gruesa y Pedr^ones 100 200 300
2 - M C T O D O D E L A N O R M A B R A S I L E R A - 5 6 2 9
_ J 7 -T = 0 -7 U t L r K s Para suelos granularesmax Z b f
T (max) =
az =
Capacidad de carga limite o ultima TN
Esfuerzo vertical efectivo en el punto medio del anclaje KNm2
O
CIl
II II Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje m
Longitud del bulbo del anclaje m
coeficiente de anclaje dado en la Tabla Ndeg M
Cuadro Ndeg 14 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BR-5629
y e
(K N m 2 )
z
iexclm )
D
(m )
a z
(K N m 2 )
U
( m )
Lb
(m )
K f T ( m a x )
lt trade l
14 8 7 0 01 103 32 0 4 3 4 0 9 15 27 23 _
14 8 65 0 1 9 5 9 4 0 4 3 5 0 15 V 3 1 6 1 ___
14 8 6 0 H 0 1 8 8 5 6 0 4 3 6 0 B U 15 35 01
Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de arolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes Ouumltos 46
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422 Meacutetodo Bustamante y Doix 1985
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son la parte anclada
40 50 y 60m el diaacutemetro perforado 0114m el coeficiente p que es el
coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo seguacuten el tipo de inyeccioacuten para
nuestro caso es el 14 derivaacutendose este valor del estudio de suelo (Cuadro Ndeg
11) El coeficiente qs (resistencia cortante) toma valores de 02 y 025 Mpa
Cuadro Ndeg 11 - Coeficiente p para suelos
Tipo de Suelo Coeficiente P
Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten
Grava 180 13 -14
Grava Arenosa 1 6 -1 8 12 -14
Arena con Grava 1 5 -1 6 12-13
Arena Gruesa 14- 15 11 - 12
Arena Media 1 4 -1 5 11 - 12
Arena Fina 14 -1 5 11 -12
Arena Limosa 14- 15 1 1 -1 2
Limo 14- 16 1 1-1 2
Arcilla 1 8 -2 0 12
Marga 18- 21 11 - 12
Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11
3- METODO DE BUSTAMANTE Y DOIX 1985
T(max) = Capacidad de carga limite o ultima TN
De= Diaacutemetro medio para el tramo anclado m
Dp = Diaacutemetro perforado para el tramo anclado mLb= Longitud del tramo anclado m
P = Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten qs= Resistencia al cizallamiento o cortante Mpa
ldquoDeterminadoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo de anclajerdquoBachiller Jraeacute Antonio Paredes Oliws
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Cuadro Ndeg 15 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BUSTAMANTE DOIX 1985
p Dp
(m)De(m)
Lb(m)
qs
(Mpa)
T (max)
(TN)130 011 0149 40 025 4759130 011 0149 50 02 4759130 011 0149 60 02 5710
423 Meacutetodo Costa Nunes 1985
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada necesarios son la
longitud de la parte anclada 40 50 y 60m el diaacutemetro perforado para el tramo
anclado 0114m ademaacutes el coeficiente de reduccioacuten por la presioacuten no uniforme
ni el coeficiente de aumento de diaacutemetro nd por la presioacuten de inyeccioacuten estos
dos uacuteltimos coeficientes toman valores de 1 otro dato de entrada importante
seguacuten Costa Nunes es la resistencia cortante t que es calculada con la
expresioacuten
T f = c + (c rsquo+CT rsquo 0 SUELOSGRANUWRES
r f = c + (y chnh +CTr )tan0 SUELOS COHESIVOS
C = Cohesioacuten del suelo KNm2yc= Peso especifico del suelo a una profundidad al centro del bulbo KNm3 h = Profundidad al centro del bulbo m
nh = Factorde correccioacuten cuando esta a una superior a 9m 0 = Angulo de friccioacuten
or= 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten KNm2
Para mayoriade asos nh = nb = nd = 10 De acuerdo a Costa Nunes
Cuadro Ndeg 16 RESISTENCIA CORTANTE SEGUacuteN DATOS
C ye h nh 0 OT T
(KNm2) (KNm3) (m) (0 ) (KNm2) (KNm2)
00 148 70 10 287 4000 2756
00 148 65 10 287 4000 2715
00 148 60 10 287 4000 2675
techlllerJtoeacute Antonio Parces Oliws 4 8
Deteminadoacuten del (E fic ien te de resistencia al corte unitario ende la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquo
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La resistencia cortante hallada de esta ecuacioacuten depende de los paraacutemetros
mostrados en la figura superior asiacute como la presioacuten de inyeccioacuten que se usa no
supera los 8 a 10 Kgcm2 con estos datos se halla el esfuerzo cortante que es
un valor de 3924 KNm2 El diaacutemetro medio de la perforacioacuten es de 0137m
1- METODO DE COSTA NUNES
T(max) = C a pa c idad d e ca rga l im i te o u l t im a TN
D e = D ia m e tro m e d io d e l b u lb o m
nd= C o e f ic ie n te d e a u m e n to d e l d ia m e tro d e b id o a la p re s ioacute n d e in y e c c ioacute n
^ = L o n g itu d d e l t ra m o a n c la d o m
nl = C o e f ic ie n te d e re d u c c ioacute n d e lo n g itu d p o r la p re s ioacute n n o u n ifo rm e
x = R e s is te n c ia al c iz a lla m ie n to e n la In te r fa s e b u lb o s u e lo K N m 2
Cuadro Ndeg17 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO COSTA NUNES 1985
ni Lb nd De Tmax(m) (m) (TN)
10 40 10 011 403
10 50 10 011 497
10 60 10 011 587
Aplicado estos tres meacutetodos para calcular la capacidad de carga uacuteltima podemos elaborar el siguiente cuadro Ndeg 18
Cuadro Ndeg 18 CUADRO RESUMEN PARA LAS DIFERENTES LONGITUDES DE BULBOS
ANCLAJE METODO NBR-5629 BUSTAMANTE Y DOIX COSTA NUNES
BULBO T (Max) T (Max) T (Max)
(m) (TN) (TN) (TN)
40 27-23I M t 4759 4030
50 3161 4759 4970
60 3501 5710 5870
D e t^m ito a oacute n del ^laquo fic ien te de resistencia al to rte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 49
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43 RESISTENCIA ENTRE EL BULBO Y EL SUELO
La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las
propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y
la presioacuten de inyeccioacuten (Cuadro N0 11)
El esfuerzo al cortante en el anclaje puede ser calculado por la expresioacuten
(Littlejohn y Bruce 1975)
Ecuacioacuten (10)
Doacutende
T = Fuerza de tensioacuten de disentildeo
D h = Diaacutemetro del hueco
r a = Esfuerzo de cortante permitido
Lb = Longitud cementada del bulbo
Determ l^raoacuten del ctoficiente de resistencia al torte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje Bachiller Jraeacute Antonio Partoes O lilaquo s 50
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Cuadro N0 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuerzos en bulbos de diaacutemetro
pequentildeo (Sabatini y otros 1999)
Tipo de SueloFactor Suelo Granular Suelo Cohesivo
Propiedades del sueloAngulo de friccioacuten tamantildeo y distribucioacuten de los agriados Mheslon Indice plastico
l^todo de perforacioacuten El uso de tuberiacutea de revestimiento aumenta los esfuereos normales y de friccioacuten
El uso de lodos en la ^rforacioacuten disminuye la capacidad
Longitud del bulto
La resistencia aumenta al aumentar la longitud del bulbo hasta los 6 metros con incrementos moderados hasta los 12 metros y muy ^co Incremento despueacutes de los 12 m
Incrementos continuos en suelos con resistencia no drenada menor de 96 kPa
1 ----mdash r
Aumenta la resistencia hasta un diaacutemetro de 30 centiacutemetros
Diaacutemetro del bulboAumenta la resistencia al aumentarel diaacutemetro hasta 10 centiacutemetros y muy poco a partir de ese diaacutemetro
i
La capacidad del ancla aumenta al aumentar la presioacuten de inyeccioacutenPresioacuten de Inyeccioacuten
La capacidad del ancla aumenta solamente con inyeccioacuten por etapas Presiones iniciales muy altas deben evltarse
En el Cuadro N0 20 se muestran algunos valores del esfuerzo de cortante permitido para anclajes en roca y en suelos Los tendones deben separarse
entre siacute utilizando espaciadores para asegurar la adherencia total de cada uno
de ellos a la mezcla cementante en toda la longitud del bulbo Adicionalmente
deben colocarse centralizadores para garantizar que existe un cubrimiento de mezcla de miacutenimo 10mm
Determinadoacuten del cw ficlente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliras 51
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Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo
interface a lo largo del bulbo (Modificado de PTI
de anclaje y el material en la
1996)
R esistencia Uacute ltim a al C ortan te R es is tenc ia Uacute ltim a alen tre el Bulbo y el ^ t e r ia l en la C ortan te entre el B u lto y el
T ipo de ^ t e r ia l In tertace P eriacutem etra l del B u lto ^ t e r i a l en la Interfacepara Iny toc ione s por P eriacutem etra l del B u lto para
G ravedad Inyecciones a P resioacuten
Kpa Kpa
G ranito y basa lto 1700 a 3100
C aliza do lom fflca 1 4 0 0 a 2 1 0 0
C aliza blanda 1000 a 1ltW0
P izarras y lutitas duras 800 a 1400
Lutrias blandas 200 a 800
Aren iscas 800 a 1700
Aren iscas m e tto riza d a s 700 a 800
C reta 200 a 1100
^ r g a m eteorizada 150 a 250
C oncre to 1400 a 2 8 0 0
Arcilla lim osa blanda30 a 70
Arcilla lim osa30 a 70
Arcilla dura de p lastic idad m edia a alta
30 a 70 30 a 100
Arcilla m uy dura de p lastic idad m edia a alta
70 a 170
Arcilla m u y dura lim osa de p lastic idad m edia
270 a 370
Arena de grano m edio a fino dens idad m edia a alta
80 a 370
Arena de grano grueso con grava densidad media
100 a 600
Arena de grano g rueso con grava densidad densa a m uy densa
70 a 140 250 a 900
Arenas lim osas170 a 400
D etritos g lac ia les densos300 a 500
Grava arenosa densidad m edia200 a 1300
Grava arenosa densa a m uy densa 270 a 1300
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario en te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 52
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Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga en bulbos de anclas preshy
tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatini y otros 1999)
Tipo de Suelo
DensidadRelativa
(SPT)
Transferencia Estirada en
kNmmdashf---------------------- 1
Suelta 145^ en a y l^d ia densa 220grava Densa 290
Suelta 100^ en a l^dia densa 145
Densa 190
Suelta 70^ en a y l^d ia densa 100limos Densa 130
I^zcla de arenay arcilla Dura 30de baja l^ y Dura 60plasticidad
Suelta SPT = 4 a 15^ d ia densa SPT = 15 a 30
Densa SPT = mas de 30
431 Calculo de la adherencia
La resistencia a la adherencia muy raramente se mide en el laboratorio y no existe un procedimiento estaacutendar para calcularla La mayoriacutea de los disentildeos se basan en estimativos ldquocrudosrdquo de la resistencia entre el suelo o roca y el bulbo
por correlacioacuten con casos similares tablas de resistencias tiacutepicas o por la
experiencia local
La carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar SPT como se
indica en la Cuadro Ndeg 20 (Sabatini y otros 1999) El factor de seguridad recomendado debe ser mayor de 20
La suposicioacuten de la resistencia entre el bulbo y el suelo genera una gran incertidumbre en el disentildeo y en ocasiones se ha llegado a fracasos
Determlnaaoacuten del cw fic iente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 53
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Como solucioacuten a la incertidumbre generada por la suposicioacuten de la adherencia
entre el bulbo y el suelo se acostumbra a realizar pruebas de carga de anclajes
con el objeto de verificar en campo los valores supuestos y si es necesario
modificar las longitudes del bulbo o las cargas aplicadas
Estos ensayos son muy importantes al inicio del proceso de construccioacuten de los
anclajes Despueacutes de realizados los ensayos de carga se procede a revisar y
actualizar el disentildeo en lo relacionado con los bulbos de anclaje especialmente
cuando se requiere aumentar su longitud
44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE EL BULBO Y EL
SUELO EN VILLA EL SALVADOR
441 Tensado de anclajes
Los anclajes han sido tensados hasta llegar al arranque del bulbo para esto se
detalla a continuacioacuten los resultados de la prueba de tensado
Cuadro Ndeg 22 CARGA DE ARRANQUE DE BULBOS EN VILLA EL SALVADOR
Anclaje Longitud Bulbo (m) Carga Tesado (TN)
A-I 40 3646
A-ll 50 4215
A-lll () 60 4404
() Para el anclaje A-lll no se llegoacute al arranque
Con los datos obtenidos procedemos a calcular el esfuerzo de corte en la
interaccioacuten bulbo - suelo para esto nos apoyamos con la Ecuacioacuten (10)
Seguacuten la ecuacioacuten se tiene
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller J toeacute Antonio Paredes OHtos 54
NIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA Facultad de Ingenieriacutea Civil
CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
T
nDhLb
Cuadro Ndeg 23 ESFUERZO DE CORTE ENTRE BULBO - SUELO EN VILLA EL SALVADOR
ANCLAJE T(TN) Dh (m) Lb(m) T a (KNm2)
A-I 3646 01143 40 24902
A-ll 4215 01143 50 23030
A-lll () 4404 01143 60 20053
lsquo to te rm in^oacuten del ctoficlente de resistencia al torte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 55
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Ciril OBTENIDOS
CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS
51 Capacidad de Carga Ultima Obtenido
La capacidad de carga ultima obtenida en campo para los anclajes A-I y A-ll se
verifica cuando el bulbo falla por arrancamiento mientras que para el anclaje A- III el bulbo no falla por arrancamiento sin embargo se ensaya hasta llegar al
liacutemite de fluencia
De acuerdo al cuadro N0 22 para los anclajes A-I y A-ll se ha llegado a la carga
ultima mientras que para el anclaje A-lll se ha llegado a la carga miacutenima de
fluencia
El cuadro N0 23 nos indica el esfuerzo de corte real que existe entre el bulbo y
el suelo de la zona en estudio los valores de ^ a para los anclajes A-I y A-ll son
calculados de acuerdo a la Ecuacioacuten (10)
52 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido
De los valores obtenidos con referencia a los anclajes A-I y A-ll se puede
comparar con los valores del Cuadro Ndeg 20 por consiguiente para las arenas
limosas se tiene un rango de valores que pudiera tomar ^ a (170 KNm2 - 400
KNm2) el cual estaacute dentro de ese rango nuestros valores hallados para nuestro
tipo de suelo en estudio seguacuten el Cuadro Ndeg 23
Haciendo un graacutefico comparativo con los resultados obtenidos del Cuadro Ndeg 23
y los datos que nos brinda el Cuadro Ndeg 20 de acuerdo al rango de valores se
tiene el Figura Ndeg 16
En la Figura Ndeg 16 podemos visualizar los valores obtenidos que se encuentran
dentro del rango de valores de Resistencia Uacuteltima al Cortante entre el Bulbo y el
suelo arenoso
Determinacioacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 56
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Civil OBTENIDOS
Figura Ndeg 16 Valores resistencia uacuteltima
Tambieacuten se pudo observar que los diaacutemetros reales fueron mayores en
comparacioacuten con el diaacutemetro de perforacioacuten tal como se muestra en el cuadro
N0 24 -
Cuadro Ndeg 24 DIAacuteMETROS REALES EN CAMPO Y EL EN AUMENTO
ANCLAJE D Teoacuterico (m)D Real de
Anclaje (m)() Aumento
A-I 01143 0141 2336
A-ll 01143 0147 2860
A-lll () 01143 0151 3211
lsquo Deteroinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte uniterio e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jw eacute Antonio Paredes O liw s 57
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
61 CONCLUSIONES
1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de
valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se
realizoacute la prueba (Villa el Salvador)
2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de
resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso
para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar
en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de
suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador
3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada
4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)
debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo
previamente calibrado
5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo
tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de
Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros
meacutetodos estimativos
6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga
requerida
7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten
8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi c o n c l u s io n e s y r e c o m e n d a c io n e s
62 RECOMENDACIONES
1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de
verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del
comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio
2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con
precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las
longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea
evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de
perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria
de los anclajes
3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en
cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser
mayores
4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable
controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten
los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos
lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil B IB L IO G R A F IA
BIBLIOGRAFIacuteA
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Determlnatiacuteoacuten del c iacutec le n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de anclajetachlller Jraeacute Antonio Paredes Oliws 60
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil RESUMEN
RESUMEN
Partiendo del estudio geoteacutecnico de un suelo areno limoso (Distrito de Villa El
Salvador) se obtienen los paraacutemetros geoteacutecnicos que serviraacuten para estimar la
capacidad de carga de los anclajes mediante diferentes meacutetodos preliminares
Se realizan pruebas in situ con diferentes longitudes de bulbos que seraacuten
ensayados (tesados) hasta llevarlos a la falla entre el bulbo de cemento y el
suelo
Se determina el coeficiente de corte unitario que existe entre un suelo arenoso y
el bulbo de cemento formado por el anclaje de cable tipo toroacuten en base a las
pruebas realizadas
Se compara los datos obtenidos de la pruebas con tablas existentes realizados
en suelos similares
Determinaboacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla jersquotech ille r Jraeacute Antonio Paredes O liw s 4
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteAFacultad de Ingenieriacutea Civil LISTA DE CUADROS
LISTA DE CUADROS
Cuadro No01 Profundidad del sondaje 20
Cuadro N0 02 Resultados del ensayo de penetracioacuten estaacutendar SPT-01 20
Cuadro Ndeg 03 Clasificacioacuten de suelos 22
Cuadro Ndeg 04 Anaacutelisis Quiacutemico 24
Cuadro Ndeg 05 Calculo de la densidad natural 24
Cuadro Ndeg 06 Descripcioacuten del suelo seguacuten la densidad 25
Cuadro Ndeg 07 Correlacioacuten entre la forma granulomeacutetrica y el aacutengulo
de friccioacuten interna 25
Cuadro Ndeg 08 Correlacioacuten entre la penetracioacuten estaacutendar y el aacutengulo
de friccioacuten interna 26
Cuadro Ndeg 09 Estratigrafiacutea del suelo en zona de estudio de Villa
El Salvador 27
Cuadro Ndeg 10 Coeficiente Kf de suelos granulares 33
Cuadro Ndeg 11 Coeficiente p para suelos 36
Cuadro Ndeg 12 Equipos utilizados 45
Cuadro Ndeg 13 Datos reales del Estudio 45
Cuadro Ndeg 14 Fueras Tensoras maacuteximas por Meacutetodo BR-5629 46
Cuadro Ndeg 15 Fueras Tensoras maacuteximas por Meacutetodo
Bustamante doix 1985 48
Cuadro Ndeg 16 Resistencia Cortante seguacuten Datos 48
Cuadro Ndeg 17 Fueras Tensoras maacuteximas por meacutetodo
Costa Nunes 1985 49
Cuadro Ndeg 18 Cuadro Resumen para las diferentes longitudes de bulbos 49
Cuadro Ndeg 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuereos
en bulbos de diaacutemetro pequentildeo (Sabatini y otros 1999) 51
Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo de
anclaje y el material en la interface a lo largo del bulbo
(Modificado de PTI 1996) 52
Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga enbulbos de anclas pre-tensadas de pequentildeo diaacutemetro
(Sabatini y otros 1999) 53
Determiacutenaaoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je fech ille r JltKeacute Antonio Partoes O liw s 5
UNIWRSIOAD NACIONAL DE INGENIERIAF K u lttd lngraquonirlraquo CMI LISTA DE CUADROS
Cuadro N 22 Carga de arranque de bulbos en Villa El Salvador 54
Cuadro N 23 Esfuereo de corte entre bulbo - suelo en VIII El S lv do r 55
CUadro N 24 Diaacutemetros reales en campo y el en aumento 57
f r^ m ln ^ oacute n dal c ic la n te da ratittancl al corta unitario antra la unioacuten bulbo anclado y auaio aranoao para dlaaoacuteo da arclajatah lllw Jlt^ Antonio Parrtaa OHlaquot fl
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteAFacultad de Ingenieriacutea Civil LISTA DEFIGURAS
LISTA DE FIGURAS
Figura 01 Ubicacioacuten de zona de estudio 13Figura 02 Vista frontal del lugar en estudio 14
Figura 03 Recuperacioacuten de muestra en cantildea partida 21
Figura 04 Mecanismo de transferencia de carga en anclajes
(Juran e Elias 1991) 29
Figura 05 Sistema idealizado de fuerzas sobre pantallas atirantadas
(Hanna 1982) 29
Figura 06 Tipos de ruptura de una pantalla anclada en suelo
(GeoRio 2000) 30
Figura 07 Tipos de ruptura global cuntildea y generalizada (GeoRio 2000) 31
Figura 08 Capacidad liacutemite de carga de anclaje en suelos granulares
seguacuten Ostermayer (1974) 34
Figura 09 Resistencia a la rotura por unidad de longitud de los anclajes
en suelos cohesivos (Ostermayer 1974) 35
Figura 10 Influencia de la presioacuten de inyeccioacuten en la resistencia al corte
en suelos cohesivos (Ostermayer 1974) 35
Figura 11 Correlaciones empiacutericas para la fuerea de cizallamiento por
unidad longitud en la arenagrava (Bustamante y Doix 1985) 37
Figura 12 correlaciones empiacutericas para la resistencia al corte por unidad
de longitud en arcillas limos (Bustamante y Doix 1985) 38
Figura 13 Armado de anclaje de cable 42
Figura 14 Colocado de anclaje de cable en sondeo 43
Figura 15 Inyeccioacuten de anclaje de cable 44
Figura 16 Valores resistencia uacuteltima 57
Determinaaoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajetachlller Jreeacute Antonio Paredes O l i^ 7
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil LISTA DE SIMBOLOS
LISTA DE SIMBOLOS
ASTM American Society for Testing and Materials
^ Angulo de friccioacuten
Tmm Capacidad de carga limite o ultima
ltjr 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten
K f Coeficiente de anclaje
nd Coeficiente de aumento del diaacutemetro debido a la presioacuten de inyeccioacuten
P Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten
niexcl Coeficiente de reduccioacuten de longitud por la presioacuten no uniforme
a 0 Coeficiente de reduccioacuten de resistencia al corte no drenada Su
c Cohesioacuten
Dh Diaacutemetro del hueco
De Diaacutemetro medio para el tramo anclado
Dp Diaacutemetro perforado para el tramo anclado
r a Esfuereo de cortante permitido
S Factor de Amplificacioacuten del Suelo
C Factor de Amplificacioacuten Siacutesmica
Z Factor de zona
T Fuerea de tensioacuten de disentildeo
Lb Longitud tramo anclado yo cementada del bulbo
N Numero de golpes en SPT
U Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje
T0 Periodo de vibracioacuten
Ynat Peso especiacutefico del suelo
Yc Peso especiacutefico del suelo a una profundidad al centro del bulbo
h Profundidad al centro del bulbo
nh Reduccioacuten del factor de profundidad cuando es maacutes de 9m
Determinaaoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deamlajeBachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 8
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteAFacultad de Ingenieriacutea Civil LISTA DE SIMBOLOS
T
Qs
sues
Resistencia al cizallamiento en la interface bulbo-suelo
Resistencia al cizallamiento o cortante
Sistema Unificado de Clasificacioacuten de Suelos
Tensioacuten vertical efectiva en el punto medio del anclaje
ldquo Determinadoacuten del in f ic ie n te de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto andado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je B ach ili^ Jraeacute Antonio Partoes O liw s 9
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil INTRODUCCION
INTRODUCCIOacuteN
En las obras de ingenieriacutea civil es comuacuten la ejecucioacuten de cortes y excavaciones
ambos tipos de trabajo requieren la remocioacuten de cierta cantidad de suelo y la
consecuente peacuterdida de confinamiento en la periferia El ingeniero inicialmente
verifica si la estructura puede ser estable sin ayuda externa o si es necesario
emplear un muro de contencioacuten o formar un talud La aparicioacuten de las anclas
para roca primero y para suelo poco despueacutes representoacute un importante
avance tecnoloacutegico para todos los trabajos relacionados con la estabilizacioacuten de
una masa de roca o suelo Las anclas al estar totalmente embebidas en el suelo
no interfieren con las maniobras de construccioacuten en el interior de las
excavaciones Es por eso importante ahora en la construccioacuten su
comportamiento y la verificacioacuten de los paraacutemetros que estaacuten relacionados
directamente entre el bulbo del ancla y el suelo que muchas veces pueden
llevarlos a fallar
En el presente informe de suficiencia determinaremos el coeficiente de
resistencia al corte unitario que existe entre el bulbo del anclaje y el suelo
arenoso limoso el suelo con estas caracteriacutesticas se encuentra en distrito de
Villa El Salvador en la Ciudad de Lima
Determinadoacuten del creficiacuteente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para diserto dearclajetech llle r J w eacute Antonio Paredes OIiacutetos 10
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteAFacultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO I GENERALIDADES
CAPITULO I GENERALIDADES
En este capiacutetulo detallaremos los antecedentes y objetivos para establecer el
coeficiente de corte unitario que existe entre un suelo arenoso y el bulbo de
cemento formado por el anclaje Adlclonalmente definiremos la metodologiacutea a
ser utilizada para realizar el Informe de suficiencia correspondiente asiacute como
tambieacuten la estructura de la misma
11 ANTECEDENTES
El crecimiento de la ciudad de Lima y la alta demanda de viviendas en la ciudad de Lima gran parte de la zona perifeacuterica estaacute siendo poblado y se estaacute
ejecutando construcciones en diversos tipos de suelos Una zona de alto
crecimiento urbano se ubica en la parte sur de la ciudad de Lima que abarca
distritos como Villa Mariacutea del Triunfo Villa el Salvador Chorrillos Luriacuten etc en donde se estaacuten ejecutando construcciones sobre suelos arenosos
Estas construcciones necesitan realizar excavaciones para la cimentacioacuten y
surge la necesidad de estabilizar los taludes colindantes realizando anclajes en
estos suelos al respecto la Informacioacuten de paraacutemetros necesarios para realizar
caacutelculos en este tipo de suelo arenoso es Insuficiente en nuestro medio a
comparacioacuten de los suelos gravosos donde la Informacioacuten es mayor y los
anclajes tienen un buen comportamiento como elementos estabilizadores de contencioacuten Estudios e Investigaciones nos brindan paraacutemetros de resistencia
uacuteltima al esfuereo cortante entre el bulbo de anclaje y el material en la interface a
lo largo del bulbo (Modificado de PTI 1996) asiacute como valores aproximados de
la transferencia de carga en bulbos de anclas pre-tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatinl y otros 1999) sin embargo surge la necesidad de realizar pruebas de
carga en campo para verificar los valores supuestos para la ejecucioacuten de
proyectos de estabilidad con anclajes en suelos arenosos
Determinadoacuten del craficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O ltos 11
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO I GENERALIDADES
12 OBJETIVOS
Establecer el coeficiente de corte unitario que existe entre un suelo arenoso y
el bulbo de cemento formado por el anclaje
Evaluar las caracteriacutesticas del lugar a partir del estudio de mecaacutenica de
suelos y determinar los paraacutemetros del suelo en una determinada zona de
Villa el Salvador
Calcular la resistencia uacuteltima al cortante entre el bulbo y el material en la
interface perimetral del bulbo para inyecciones a baja presioacuten considerando
pruebas experimentales in situ en el distrito de Villa el Salvador
Realizar un cuadro comparativo en base a los valores experimentados obtenidos y en suelos similares en otros paiacuteses
13 ALCANCES
El presente informe de suficiencia se basa en establecer el coeficiente de corte
unitario que existe entre un suelo arenoso y el bulbo de cemento para anclajes
de cable tipo toroacuten in situ para este fin la informacioacuten requerida se realizoacute de la
siguiente manera en forma secuencial primero se recopilo informacioacuten mediante
buacutesqueda de artiacuteculos tesis libros y toda informacioacuten relevante sobre el tema
segundo se realizoacute trabajos de campo de la zona en estudio que consistiacutea en
obtener los paraacutemetros geoteacutecnicos de suelo requeridos para el disentildeo de
anclajes tercero se ejecutaron anclajes con diferentes longitudes de bulbos de
cemento que fueron ensayados y tesados hasta el arranque cuarto se realizoacute
un anaacutelisis e interpretacioacuten de los datos obtenidos en campo que seraacuten
evaluados para obtener valores de coeficiente de resistencia al corte unitario entre el bulbo y el suelo quinto se hace una comparacioacuten de los resultados
obtenidos con datos existentes (en tablas) de suelos similares sexto se recoge
las conclusiones y recomendaciones realizadas para el coeficiente de corte
unitario entre un suelo arenoso en distrito Villa el Salvador y el bulbo
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute ta ton io Paredes O l i ^ 12
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil
CAPITULO II ESTUDIO DE I^ S CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOS
ARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
21 UBICACION Y CONDICIONES CLIMATICAS
211 Ubicacioacuten
El terreno del estudio se encuentra ubicado en la Interseccioacuten de la Av El Sol y
la Av Pachacutec en la Mz C Lt 06 en el distrito de Villa El Salvador
Provincia Lima Departamento Lima siendo una zona netamente industrial
212 toceso al Aacuterea en Estudio
El acceso a la zona en estudio es a traveacutes de transporte puacuteblico (Oacutemnibus) por la
Av Pachacutec arteriacutea importante del Distrito de Villa el Salvador hasta llegar
con la interseccioacuten de la Av El Sol tambieacuten se puede llegar al lugar viacutea el tren
eleacutectrico hasta el paradero El sol (Av El Sol) y llegar hasta la interseccioacuten con la
Av Pachacutec (ver Figura 01 y 02)
Figura 01 Ubicacioacuten de zona en estudio
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Partoes O liw s 13
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteAFacultad de Ingenieriacutea Civil
CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
Figura 02 Vista frontal del lugar en estudio
213 Condicioacuten Climaacutetica
Esta aacuterea del estudio estaacute sometido a la accioacuten microclimaacutetica de la Costa
y se le conoce como semiaacuterido limitado con afloramientos rocosos del complejo
basal de la costa
Las precipitaciones son irregulares y en forma de garuacuteas las que se presentan
en invierno siendo tambieacuten frecuentes por las tardes La temperatura en estos
periodos alcanza valores miacutenimos de hasta 11degC
Durante el verano se registran temperaturas de hasta 28degC variando la
humedad relativa en estos periodos entre 70 a 90
22 GEOLOGIAY SISMICIDAD
221 Geologiacutea
Estudios realizados para la zona y aacutereas circundantes han determinado que la geologiacutea local estaacute representada por el afloramiento de secuencias litoloacutegicas
sedimentarias intrusivas y depoacutesitos eoacutelicos El escenario del estudio se encuentra enmarcado dentro del cuadro morfotectoacutenico de la costa y el borde
occidental andino habiendo sido afectado por la tectoacutenica desarrollada durante
la orogeacutenesis andina la misma que dio lugar a una deformacioacuten con
plegamientos entre los que destaca el Sinclinal de Pachacamac se trata de un
ldquoDeterminaaoacuten del awficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 14
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil
CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS YPAtaacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
pliegue abierto con un plano axial vertical ligeramente inclinado al Sureste y un
eje de direccioacuten N30degO Las rocas en las cuales se ha desarrollado
corresponden a la Formacioacuten Pamplona de composicioacuten arcillo-calcaacuterea por lo
tanto plaacutesticas Al Sur del Cerro Lomo de Cocina y a la altura del grifo Conchaacuten
se tiene afloramientos del flanco occidental Gran parte de este sinclinal se
encuentra cubierto por depoacutesitos eoacutelicos Cuaternarios Estratigrafiacutea Las
unidades litoestratigraacuteficas que afloran en el Cerro Lomo de Corvina y
alrededores estaacuten conformados por rocas sedimentarias del cretaacuteceo inferior
representados por la Formacioacuten Pamplona depoacutesitos inconsolidados del
Cuaternario de origen marino aluviales y eoacutelicos
A Cretaacuteceo Inferior
Formacioacuten Pamplona esta secuencia se manifiesta por presentar paquetes de
calizas de color gris a oscuras iacutenterestratificadas con delgados horizontes de
color rojizo por la presencia de fierro tambieacuten se manifiestan afloramientos de
lutitas gris verdosas y margas intercalados con lutitas limoliacuteticas amarillo a
rojizas por correlacioacuten estratigraacutefica se le ha asignado una edad cretaacuteceo
inferior
B Cuaternario
Pleistoceno
Depoacutesitos Eoacutelicos Los depoacutesitos eoacutelicos pleistocenicos estaacuten conformados por
acumulaciones eoacutelicas antiguas y que en la actualidad se hallan estabilizadas
conformando lomadas y cerros de arena como el Cerro Lomo de Corvina
extendieacutendose al NE hasta la Tablada de Luriacuten donde ahora se asienta la poblacioacuten de Villa El Salvador cubierto por otros depoacutesitos eoacutelicos maacutes recientes
Depoacutesitos Aluviales Este tipo de depoacutesitos se posicionan al sur del Cerro Lomo
de Corvina en la cuenca del riacuteo Luriacuten y esta constituidos por material acarreado
cantos y gravas subredondeadas de diferentes tipos de roca de composicioacuten
intrusita y volcaacutenica en una matriz areno limosa o arcillosa con buena seleccioacuten
tiene espesores que alcanzan decenas de metros sobre los que se asientan
algunos centros urbanos y terrenos de agricultura por lo que adquieren una significativa importancia para la regioacuten ya que ellos contienen acuiacuteferos notables
que dan vida a nuacutemeros pobladores y gran parte de la agricultura La edad de
Determinadoacuten del ctoficlente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes Olnras 15
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil
CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
estos depoacutesitos es desconocida sin embargo dado su gran volumen es evidente
que su deposicioacuten viene desde el Pleistoceno
Reciente
Depoacutesitos Eoacutelicos Estaacuten conformados por arenas moacuteviles que proceden de las
diversas playas del litoral como Conchaacuten y Luriacuten en su movimiento adoptan
variadas formas como mantos dunas y barcanes
2211 Caracteriacutesticas Geomorfoloacutegicas
Los rasgos geomorfoloacutegicos presentes en el aacuterea son el resultado del proceso
tectoacutenico y plutogravenico sobre impuesto los procesos de geodinaacutemica que han
modelado el rasgo morfo-estructural de la regioacuten Asiacute mismo la erosioacuten la
inclinacioacuten por el drenaje del Rio Luriacuten y la acumulacioacuten de arena eogravelica sobre
grandes extensiones de la zona han dado la configuracioacuten actual
Borde Litoral aacuterea de tierra firme adyacente a la liacutenea litoral expuesta a la
accioacuten de las olas marinas que forman playas abiertas por acumulacioacuten de
arenas a traveacutes de corrientes litorales
Planicies Costaneras y Conos Deyectivos Es la zona comprendida entre el
borde litoral y las estribaciones de la Cordillera Occidental constituida por una
faja angosta de territorio paralela a la liacutenea de costa adquiriendo mayor
amplitud en el Valle de Luriacuten Constituyen superficies cubiertas por gravas y
arenas provenientes del transporte y sedimentacioacuten del riacuteo Luriacuten y por arena
proveniente del acarreo eogravelico desde las playas por vientos que corren con direccioacuten SO a NE
Lomas y Cerros Testigos
Valles y Quebradas
Estribaciones andinas occidentales
Zonas andinas
Deterrninaaoacuten del c o c ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de arclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s O liw s 16
UNIWRSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil
CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAMETROS EN VILLA EL MLVADOR
De las arriba mencionadas unidades geomorfoloacutegicos la que estaacute directamente
relacionada con el terreno estudiado es la c) Planicies Costaneras y Conos
Deyectivos
2212 Geodinaacutemica Externa
Durante la visita efectuada a la zona no se han detectado fenoacutemenos de
geodinaacutemica externa reciente como levantamientos yo hundimientos ni
desplazamientos de la formacioacuten sedimentaria existente en la zona
222 Sismicidad
Desde el punto de vista siacutesmico el territorio Peruano pertenece al Ciacuterculo
Circumpaciacutefico que comprende las zonas de mayor actividad siacutesmica en el
mundo y por lo tanto se encuentra sometido con frecuencia a movimientos
teluacutericos Pero dentro del territorio nacional existen varias zonas que se
diferencian por su mayor o menor frecuencia de estos movimientos asiacute tenemos
que las Normas Sismo Resistente del Reglamento Nacional de Construcciones
divide al paiacutes en tres zonas
Zona 1- Comprende la ciudad de Iquitos y parte del Departamento de
Iquitos parte del Departamento de Ucayali y Madre de Dios en esta regioacuten la
sismicidad es baja
Zona 2- En esta zona la sismicidad es mediacutea Comprende el resto de la regioacuten
de la selva Puno Madre de Dios y parte del Cusco En esta regioacuten los sismos se presentan con mucha frecuencia pero no son percibidos por las personas en la mayoriacutea de las veces
Determinaaoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jraeacute Antonio P a rce s O liw s 17
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Zona 3- Es la zona de maacutes alta sismicidad Comprende toda la costa peruana
de Tumbes a Tacna la sierra norte y central asiacute como parte de ceja de selva
es la zona maacutes afectada por los fenoacutemenos teluacutericos
La ciudad en estudio se encuentra en la Zona 3 de alta Sismicidad A pesar de
ello en sus caracteriacutesticas estructurales no se identifican rasgos sobre
fenoacutemenos de tectonismo que hayan influido en la estructura geoloacutegica de la
zona
2221 Paraacutemetros de Disentildeo Sismo Resistente
De acuerdo al reglamento nacional de construcciones y a la Norma
Teacutecnica de edificacioacuten E-030-Disentildeo Sismo resistente se deberaacute tomar los
siguientes valores
(a) Factor de Zona Z = 04 n
(b) Condiciones Geoteacutecnicas
El suelo investigado pertenece al perfil Tipo S3 que corresponde a un
Suelo Flexible
(c) Periodo de Vibracioacuten del Suelo To = 09 seg
(d) Factor de Amplificacioacuten del Suelo S = 14
(e) Factor de Amplificacioacuten Siacutesmica (C)
Se calcularaacute en base a la siguiente expresioacuten
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 18
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n El aacuterea en estudio corresponde a la Zona 3 el factor de zona se interpreta
como la aceleracioacuten maacutexima del terreno con una probabilidad de 10 de ser
excedida en 50 antildeos
23 E T^A S DEL ESTUDIO
Los trabajos se efectuaron en 03 etapas
231 Fase de Campo
Se efectuaron trabajos de exploracioacuten con el fin de conocer el tipo y
caracteriacutesticas resistentes del sub-suelo
232 Fase de Laboratorio
Las muestras obtenidas en el campo se llevaran al laboratorio con el objeto
de determinar sus propiedades fiacutesicas y mecaacutenicas
233 Fase de Gabinete
A partir de los resultados en Campo y Laboratorio se obtendraacuten los paraacutemetros
geoteacutecnicos del suelo en estudio
2 4 T R ^ ^ O S EFECTUADOS
241 Trabajos de Campo
Las investigaciones de Campo estaraacuten iacutentimamente ligadas al suelo encontrado
La exploracioacuten se realizoacute mediante 01 Sondeo a cielo abierto ubicado
estrateacutegicamente lo cual cubre razonablemente el aacuterea a investigar
Las profundidades maacuteximas alcanzadas seraacuten de 1145m computados a partir del nivel del terreno natural lo que nos permitiraacute visualizar la estratigrafiacutea y
determinar el tipo de ensayos de laboratorio a ejecutar de cada uno de los estratos de suelos a encontrarse de las muestras disturbadas representativas
D eteroinaaoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 19
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2411 Sondaje
Se ha efectuado 01 sondaje SPT y ensayos con posteadora manual (IWAN
AUGER) y Ensayos SPT cada metro de profundidad registraacutendose el nuacutemero de
golpes N necesarios para penetrar cada 15cm de un total de 45cm del
penetroacute metro
El equipo de Penetracioacuten Estaacutendar consta de un triacutepode y un motor el cual va
acondicionado para impulsar el martillo de 140 libras el cual cae libremente a
traveacutes de un tubo guiacutea desde una altura de 76 cm la cantildea partida es hincada en
las arenas compactas a semi compactas
La profundidad de sondajes se da en el Cuadro Ndeg01 Los resultados del
Ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar (SPT) se presenta en los Cuadros No02 y en el
Anexo I Registro de Sondaje y valores de ensayo SPT Anexo II Resultados de
ensayo de laboratorio y en el Anexo III Panel fotograacutefico
Cuadro Ndeg 01 PROFUNDIDAD DEL SONDAJE
Sondaje Profundidad (m)
SPT-01 1145
Cuadro Ndeg 02 RESULTADOS DEL ENSAYO DE PENETRACIOacuteN ESTANDAR SPT-01
SONDAJE SPT-01
Prof(m) 500-545 600-645 700-745 800-845
Primeros 15cm se descarta - 14 17 16
Primeros 15cm de prueba - 18 23 34
Uacuteltimos 15cm de prueba - 25 28 40
Valor ldquoNrdquo - 43 51 74
Determinaaoacuten del de fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dea l ia je Bachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 20
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SONDAJE SPT-01
Prof(m) 900-945 1000-1045 1100-1145
Primeros 15cm se descarta 32 39 20
Primeros 15cm de prueba 38 44 5011
Uacuteltimos 15cm de prueba 5014 5010 509
Valor ldquoN 88 94 100
N (Numero de golpes) (Longitud hincada)
2412 Muestreo Disturbado
Se tomaron muestras disturbadas de cada uno de los tipos de suelos
encontrados y extraiacutedos mediante la recuperacioacuten del sondaje a traveacutes de la
cuchara partida en cantidad suficiente como para realizar los ensayos de
clasificacioacuten e identificacioacuten asiacute como tambieacuten los anaacutelisis quiacutemicos
2413 Registro de Sondajes
Se realizoacute el registro de sondajes anotaacutendose las principales caracteriacutesticas de
los estratos encontrados tales como humedad compacidad consistencia NF plasticidad clasificacioacuten saturacioacuten etc
Figura 03 Recuperacioacuten de muestra en cantildea partida
Determlnadoacuten del ctoficlente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller J toeacute Antonio Partoes O li^ s 21
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242 Ensayos de laboratorio
Con las muestras recuperadas se realizaron los siguientes ensayos
gt 03 Anaacutelisis Granulomeacutetrico ASTM D-422
gt 03 Humedades Naturales ASTM D-2216
gt 03 Densidades maacuteximas ASTM D-4253
gt 03 Densidades miacutenimas ASTM D-4254
gt 03 Ensayo Corte Directo
gt 01 Anaacutelisis Quiacutemico
gt 01 Contenido de Sales Totales MTCE-219
gt 01 Contenido de Sulfatos ASTM D-516
gt 01 Contenido de Cloruros ASTM D-512
243 Clasificacioacuten de Suelos
Se realizaron los ensayos para la clasificacioacuten de acuerdo al Sistema Unificado
de Clasificacioacuten de Suelos (SUCS) en el laboratorio N0 2 de Mecaacutenica de Suelos
y Pavimentos de la Universidad Nacional de Ingenieriacutea Ver Cuadro N0 03
Cuadro Ndeg 03 CLASIFICACIOacuteN DE SUELOS
SONDAJE SPT-01 SPT-01 SPT-01
Prof(m) 7 00 -7 45 900-945 1100-1145Ret N0 4 000 000 010
Pasa N0 200 800 1200 1300LL() NP NP NPIP() NP NP NPSUCS SP-SM SW-SM SM
DescripcioacutenArena limosa pobremente
gradada
Arena limosa bien gradada Arena limosa
Corte directo (0) 2870o 2990o 2810degCohesioacuten(Kgcm2) 000 000 001
PesoUnitario(gcm3) 1534 1581 1596
Determinadoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte umtano entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes Olnres 22
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25 PERFIL ESTRATIGRAFICO
De acuerdo a la exploracioacuten efectuada mediante el sondeo tal como se
observaraacute en el reacutecord del estudio de exploracioacuten asiacute como en los resultados de
Laboratorio adjuntados en conformidad con las labores de campo ensayos de
laboratorio se tiene el siguiente perfil estratigraacutefico del sub suelo
- Desde OOOm hasta los 500m es una arena limosa mal gradada de baja
compacidad
- A partir de los 500m hasta los 745m de profundidad el sondaje se encontroacute
una arena limosa mal gradada color gris claro de mediana compacidad
- Desde los 745m viene seguida por una arena limosa bien gradada de color
gris amarillento densa subyace hasta una profundidad de 1145m una arena
limosa muy densa de color gris amarillento
Durante la exploracioacuten se realizoacute ensayos de SPT a partir de la profundidad de
500m
El nivel freaacutetico no se encontroacute
26 ANALISIS DE LOS RESULTADOS DE LABORATORIO
Del cuadro de propiedades iacutendices y paraacutemetros deducidos del estrato de
sustentacioacuten las arenas finas pobremente graduadas se observara lo siguiente
261 Anaacutelisis Quiacutemico
Del resultado del Anaacutelisis Fiacutesico Quiacutemico efectuado en una muestra
representativa proveniente del sondaje SPT-01 se tiene el cuadro Ndeg04
Determinacioacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller J toeacute Antonio Partoes O liw s 23
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Cuadro Ndeg 04 ANAacuteLISIS QUIacuteMICO
SondajeNdeg
Profundidad(m)
Sales Solubles Totales
PPM
ClorurosPPM
SulfatosPPM
SPT-01 600-1145 93100 21071 8392
Dichos valores de sulfatos NO ocasionan un ataque quiacutemico al concreto de la
cimentacioacuten debieacutendose de utilizar Cemento Poacutertlan Tipo I en la preparacioacuten del
concreto en los cimientos Seguacuten Design and Control of Concrete Mixtures
Capitulo II Paacuteg 20 Tabla 2-2 Poacutertland Cement PCA Asociacioacuten
262 Densidad Maacutexima Miacutenima y Relativa
A continuacioacuten se detalla los resultados de las densidades maacuteximas y miacutenimas
asiacute como las densidades relativas para cada profundidad a partir del sexto metro
Dp - IacutePd ~ P ldquo ) x l W Pd ( P raquo P^i )
^rndeDr r e l ^ a ()fe Dtosidad del en el terteno (k^m5)
DtosMad mirnma Dcradad rcca m ^im a (k ty i^ )
Cuadro Ndeg 05 CALCULO DE LA DENSIDAD NATURAL
Prof (m) N DR()(grcm3)
^min(grcm3)
Pd(grcm3)
600-645 43 58 1628 1441 1544
700-745 51 64 1628 1441 1544
800-845 74 83 1708 1454 1607
900-945 88 91 1708 1454 1607
1000-1045 94 93 1726 1467 1656
1100-1145 100 95 1726 1467 1656
Det^m inaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes Oliros 24
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Con la finalidad de asumir paraacutemetros de caacutelculo que correspondan a las
caracteriacutesticas inspeccionadas en el campo presentamos a continuacioacuten la
Cuadro N0 06 de denominacioacuten de arenas de acuerdo a su estado de
compacidad y los correspondientes rangos de densidad relativa seguacuten Lambe amp
Whitman (1969) y su correlacioacuten con la resistencia a la penetracioacuten estaacutendar
seguacuten Terzaghi y Peck (1948) modificada porskempton (1986)
Cuadro Ndeg 06- DESCRIPCIOacuteN DEL SUELO SEGUacuteN LA DENCIDAD
DESCRIPCION DENSIDAD RELATIVA PENETRACIOacuteN ESTAacuteNDARDR() N (GolpesPie)
Muy Suelta 0 - 1 5 0 - 4Suelta 1 5 - 3 5 4 - 1 0
Mediana 3 5 - 6 5 10 - 30Compacta 6 5 - 8 5 3 0 - 5 0
Muy Compacta 85 - 100 gt 50
ldquoFuente Lambe amp Whitman 1969rdquo
Tambieacuten es necesario tomar en cuenta que los granos angulosos encajan
unos con otros maacutes perfectamente que los redondeados y por esto las
arenas de granos angulosos tendriacutean un mayor aacutengulo de friccioacuten A
continuacioacuten se muestra una tabla que refleja esta influencia de la angulosidad y
de la granulometriacutea sobre el aacutengulo de friccioacuten maacuteximo presentada por Sowers y Sowers (1951) Cuadro Ndeg 07
Cuadro Ndeg 07- CORRELACIOacuteN ENTRE LA FORMA GRANULOMEacuteTRICA Y EL AacuteNGULO DE
FRICCIOacuteN INTERNA
FORMA
GRANULOMEacuteTRICA
AacuteNGULO DE FRICCIOacuteN MAacuteXIMO
SUELTA COMPACTA
Redondeada uniforme GJ O o 37o
Redondeada bien graduada 34deg 40deg
Angulosa uniforme 35deg 43deg
Angulosa bien graduada 39deg 45deg
ldquoFuente Sow^s y Sow^s (1951 )rdquo
Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes O liw s 25
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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
Por otro lado se muestra una correlacioacuten empiacuterica aproximada seguacuten Peck
Harrison y Thornbum (1953) de los estados de compacidad y los aacutengulos de
friccioacuten propuesta en base a ensayos de penetracioacuten estaacutendar Tal como se
muestra en la Cuadro N0 08
Cuadro Ndeg 08- CORRELACION ENTRE LA PENETRACION ESTANDAR Y EL ANGULO DE
FRICCIOacuteN INTERNA
PENETRACION ESTANDAR ANGULO DE FRICCION
N (Golpespie) (Grados)
0 - 4 2 8 - 2 9
4 - 1 0 2 9 - 3 0
1 0 - 30 3 0 - 3 6
3 0 - 50 36-41
gt 50 41 -45
ldquoFuente Peck Harrison yThornbum (1953)rsquorsquo
De acuerdo con estas referencias podemos asumir paraacutemetros con valores de
acuerdo a las inspecciones de campo de tal forma de estar del lado de la
seguridad
Como ensayo determinante se ha realizado ensayos de corte directo sobre
muestra remoldeada y drenada para hallar los paraacutemetros de Cohesioacuten (C) y
Angulo de friccioacuten 0 Los ensayos se realizaron en el laboratorio N0 2 de Mecaacutenica
de suelos y pavimentos de la Universidad Nacional de Ingenieriacutea
Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute ^ ito m o Partoes O liw s 26
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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARA DISENtildeO DEANCLAJES
31 CONDICIONES GEOLOacuteGICAS GEOTEacuteCNICAS
El perfil estratigraacutefico del suelo donde se realizoacute el estudio de mecaacutenica de suelo
presenta las siguientes caracteriacutesticas de suelo
- De OOOm a 900m Material encontrado es una arena limosa mal gradada de color gris claro (SP-SM)
- De 900m a 1100m (SW-SM) Se trata de una arena limosa bien gradada
compacta
- De 1100m a 1200m (SM) Arena limosa de densidad compacta
De acuerdo al estudio realizado in situ se determina los valores de la densidad
natural y el aacutengulo de friccioacuten para el lugar especiacutefico de Villa el Salvador de la
ciudad de Lima consideraremos el valor de cohesioacuten nula en el estudio y se
tomara dicho valor por ser un valor aun conservador para esta zona (Cuadro N0
09)
Seguacuten el estudio realizado no se encontroacute napa freaacutetica indicando que la
profundidad debe estar considerablemente maacutes abajo que la cota de cimentacioacuten
del proyecto (aproximadamente a 5000 m de profundidad)
Cuadro Ndeg 09 ESTRATIGRAFIacuteA DEL SUELO EN ZONA DE ESTUDIO DE VILLA EL
SALVADOR
Material Profundidad(m)
Nomenclaturasues Ytalt
(KNm3)Cohesioacuten
KPaAngulo de
Friccioacuten ($)
ArenaLimosa 0 0 0 -8 5 0 SP-SM 1534 0 287
ArenaLimosa 8 50 -11 00 SW-SM 1581 0 299
ArenaLimosa 1100-1150 SM 1596 1 281
Cabe sentildealar que para un disentildeo final de la estabilidad del talud con muro
pantalla anclada se recomienda la revisioacuten de la armadura de acero del muro
Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla jersquofech ille rJ re eacute ^ ito m o Paredes O liw s 27
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CAPITULO iexcln PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
que absorberaacute los esfuerzos del empuje del subsuelo para lo que se estaraacute a
disposicioacuten para las aclaraciones requeridas para el detalle respectivo
32 ESTABILIDAD DE CAPACIDAD DE CARGA DE PANTALLAS
ANCLADAS EN SUELOS
321 Introduccioacuten
El comportamiento de un anclaje en el suelo se rige principalmente por el
mecanismo de transferencia de la carga soportada por el anclaje al suelo masivo
a traveacutes de interacciones en la interfase suelo de bulbo (Figura 31) Este
mecanismo de interaccioacuten resulta en un aumento de la tensioacuten normal efectiva
del suelo y por consiguiente aumentando su resistencia a la cizalladura y el
factor de seguridad contra la rotura
En el disentildeo de una cortina atirantado la hipoacutetesis baacutesica es que las fuerzas
horizontales generadas por las presiones de contacto en la estructura del suelo
deben ser equilibradas por puntales mientras que el alivio de las tensiones
normales verticales causadas por la excavacioacuten por supuesto no Con esto los
valores de la tensioacuten de cizallamiento inducido por el proceso de excavacioacuten
aumentan significativamente con la profundidad de este
La tendencia de la cortina se mueve dentro de la excavacioacuten de la represioacuten
inducida por el suelo a lo largo de la superficie del suelo Pero pretensado la
primera liacutenea de las barras de cortina presiona contra las paredes de la
excavacioacuten sujetaacutendola al punto de anclaje Con el avance de la excavacioacuten la
estructura ahora tiende a girar alrededor de la primera liacutenea de amarre
causando desplazamientos laterales en el nuevo nivel de la excavacioacuten a su
vez de nuevo seraacute restringido por la aplicacioacuten de pretensado en la siguiente
liacutenea de anclaje Por lo tanto el movimiento de la cortina medida que avanza la
excavacioacuten se forma por una combinacioacuten de rotacioacuten y traslacioacuten influenciada
por un nuacutemero de factores tales como la cortina de incrustaciones en el terreno
de cimentacioacuten la inclinacioacuten varillas el grosor y rigidez de la estructura valores
de la distribucioacuten hipoacutetesis de sobrecarga de presiones de contacto en la interfaz suelopantalla etc La figura 04 ilustra las fuerzas que actuacutean sobre las bandas
Determinadoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute ta t to io Paredes O liw s 28
UNI^RSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil
CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
y las tensiones de cizallamiento en la interface suelo-pantalla que se desarrollan
en la excavacioacuten que se lleva a cabo
tFigura 04 Mecanismo de transferencia de carga en anclajes (Juran e Elias 1991)
Superficie de terreno
Figura 05 Sistema idealizado de fuerzas sobre pantallas atirantadas (Hanna 1982)
322 Modos de falla de pantallas ancladas en suelos
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes O liw s 29
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CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Hay varios mecanismos posibles de falla de los muros anclados Estas fallas
comuacutenmente son causadas por exceso de carga sobre un ancla Las cargas de
exceso pueden estar relacionadas con la carga de pre-tensionamiento la
secuencia de excavaciones las fuerzas del agua y fuerzas siacutesmicas entre otras
Los mecanismos de falla pueden involucrar los tendones la masa de suelo el
bulbo o las estructuras superficiales
Los principales tipos de falla son los siguientes de acuerdo con la figura 06
Figura 06 Tipos de ruptura de una pantalla anclada en suelo (GeoRio 2000)
a) Punzonamiento en la base - el suelo de fundacioacuten que soporta la base de
la pantalla tiene una capacidad de carga baja de menos de 20 kPa con iacutendice de resistencia a penetracioacuten NSPT lt 10
b) Rotura en fondo de la excavacioacuten - puede ocurrir cuando existe una capa de terreno blando debajo del nivel de excavacioacuten
Determinadoacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 30
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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
c) Ruptura Global - romper la cuntildea en mayor riesgo durante el proceso de
excavacioacuten o disturbacion generalizado de profundidad (veacutease tambieacuten
la Figura 07)
d) Deformacioacuten Excesiva - puede ocurrir durante la construccioacuten antes de
que el pretensado de los anclajes
e) Rotura del tirante - se puede producir si los componentes del sistema son
individualmente atirantado inadecuadamente o debido a la ocurrencia de
la sobrecarga de los anclajes durante la construccioacuten cuando no todos
los niveles de anclaje tambieacuten se instalaron
f) Rotura de la pantalla - ocurrencia de ruptura en flexioacuten debido al disentildeo
estructural inadecuado o ruptura de perforacioacuten anclas
Rupftra laquom cunha Ruptura generalizada
Figura 07 Tipos de ruptura global cuntildea y generalizada (GeoRio 2000)
323 Estimacioacuten de la capacidad de carga de anclaje en suelos
La mejor estimacioacuten de la capacidad de carga de los anclajes en suelos se
determina mediante la realizacioacuten de pruebas preliminares de anclaje construido
con la misma tecnologiacutea y mano de obra en el futuro emplazamiento de la obra
ya que no es teoacutericamente posible incorporar meacutetodos para el caacutelculo de la
influencia de diversos factores determinantes tales como proceso de perforacioacuten la calidad de mano de obra el proceso de inyeccioacuten etc
^ te rm in a c ioacute n del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes OIiacutetos 31
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CAPITULO lli PARAMETROS GEOTECNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
En general los meacutetodos disponibles para la determinacioacuten de la capacidad de
carga de los anclajes en suelo consideran que la resistencia del anclaje se debe
exclusivamente a la resistencia al corte desarrollado en la interface suelo-bulbo
sin tomar en consideracioacuten de los efectos del proceso de construccioacuten
incluyendo la influencia de procedimiento de inyeccioacuten soacutelo cualitativamente
3231 Norma Brasileiacutera NBR-5629
La NBR-5629 recomienda la estimacioacuten preliminar de liacutemite de capacidad de
carga anclada usando las siguientes expresiones
Suelos Granulares
Suelos Cohesivos r = a 0 UXb sO O M
Doacutende
Capacidad de carga limite o ultima
G Tensioacuten vertical efectiva en el punto medio del anclaje
U Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje
K f Coeficiente de anclaje dado en la Cuadro Ndeg 10
Lb Longitud del bulbo del anclaje
o Coeficiente de reduccioacuten de resistencia al corte no drenada Su
a 0 = 075 para Su s 40 kPa yPara suelos cohesivos
a 0 = 035 para Su s 100 kPa
lsquo Determinadoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de arcla|eBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliros 32
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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Cuadro Ndeg 10 COEFICIENTE Kr DE SUELOS GRANULARES
Suelo Compacidad
Suelta Compacta Muy CompactaLimo 010 040 100
Arena Fina 020 060 150
Arena Media 050 120 200
Gruesa y Pedr^ones 100 200 300
ldquoFuente Norma Brasilera NBR-5629
Este meacutetodo no tiene en cuenta los efectos de la presioacuten de inyeccioacuten El NBR-
5629 reconoce que la inyeccioacuten del bulbo de anclaje de la lechada puede ser del
tipo simple con flujo ascendente y de una sola etapa o por medio de vaacutelvulas y
en etapas sucesivas a criterio de la empresa ejecutora siempre que esteacuten
garantizados el llenado completo del agujero abierto en el suelo y la capacidad
de carga para el anclaje
3232 Meacutetodo de Ostermayer (1974)
Propone aacutebacos que relaciona la longitud de la zona de anclaje (bulbo) con la
capacidad de carga maacutexima de anclaje basado en el anaacutelisis de los resultados
de aproximadamente 300 ensayos en Alemania en anclajes con diaacutemetro de
perforacioacuten entre 10 y 20 cm y cobertura del suelo superior a 4m
La Figura 08 muestra las correlaciones sugeridas por Ostermayer para suelos
granulares sin especificacioacuten del procedimiento de inyeccioacuten o los valores de la presioacuten de inyeccioacuten
D e te ^ in a d oacute n del creficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato la je Bachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 33
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CAPITULO PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOSPARADISENtildeO DE ANCLAJES
laquoen
9laquo
O
mdash g pedregulho arenoso
areia meacutedia a grossa com pedregulho
Figura 08 Capacidad liacutemite de carga de anclaje en suelos granulares seguacuten Ostermayer (1974)
Para suelos cohesivos (limos y arcillas plaacutesticas medianas arcillas altamente
plaacutesticas) Ostermayer (1974) tambieacuten presento en la Figura 09 la variacioacuten con
la longitud de bulbo de la resistencia al cizallamiento en la interface suelobulbo
por unidad de longitud para anclajes realizados con y sin reinyeccioacuten En la
Figura 10 la variacioacuten en la resistencia al corte se muestra como una funcioacuten de
la reinyeccioacuten de presioacuten con lechada de cemento en la relacioacuten agua cemento
preparado = 04
ldquoDeterminaaoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jraeacute Antonio P a rce s OIitos 34
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CAPITULO IIIrsquo PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Figura 09 Resistencia a la rotura por unidad de longitud de los anclajes en suelos cohesivos
(Ostermayer 1974)
400
300
19 ancoragens executadas em argila de mediacutea a alta plasticidade Wl = 48a58 lp = 25 a35 le =11 a12
2001
Perfura^aacuteo
15(4M|
1510)
com reve^mento seco sem revestlmento seco sem revestimento com lavagem 15(420) - diagravemetro do furo- 15cm
-420 Kg de cimento consumido nareinjepao
1000 2000 3000 4000
Pressaacuteo de iacutenjegaacuteo (kPa)
Figura 10 Influencia de la presioacuten de inyeccioacuten en la resistencia al corte en suelos cohesivos
(Ostermayer 1974)
Determinacioacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio Paredes O liw s 35
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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
3233 Meacutetodo de Bustamante amp Doix (1985)
Basado en 120 pruebas de carga realizadas en Francia Bustamante y Doix
(1985) sugieren un meacutetodo para el dimensionamiento de los anclajes los cuales
consideran la influencia de la teacutecnica de inyeccioacuten presioacuten de inyeccioacuten y
volumen de pulverizacioacuten de cemento inyectado La capacidad de carga liacutemite de
anclaje Tmax se puede determinar por
Tmm Capacidad de carga limite o ultima
De Diaacutemetro medio para el tramo anclado
Dp Diaacutemetro perforado para el tramo anclado
P Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten
Lb Longitud del tramo anclado
qs Resistencia al cizallamiento o cortante
Cuadro Ndeg 11 COEFICIENTE 0 PARA SUELOS
Tipo de Suelo Coeficiente 0
Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten
Grava 180 13-14
Grava Arenosa 1 6-1 8 12-14
Arena con Grava 1 5-1 6 12-13
Arena Gruesa 1 4-1 5 11 -1 2
Arena Media 1 4 -1 5 11 -1 2
Arena Fina 1 4-1 5 11 -1 2
Arena Limosa 14- 15 11 -1 2
Limo 14-1 6 11 -12
Arcilla
OcitCO 12
Marga 18-21 11 -12
Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11
Determlnaaoacuten del c o c ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio P a rce s OIiacutetos 36
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CAPITULO un PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
El cuadro N011 presenta los valores de p que es el coeficiente de escala para
varios tipos de suelo teniendo en cuenta las dos teacutecnicas de inyeccioacuten (con y sin
reinyeccioacuten) suponiendo que el volumen inyectado es de al menos 15 veces el
volumen perforado para llegar a los valores de p en la tabla Como era de
esperar los valores maacutes altos del coeficiente se producen para los anclajes
reinyectadas
Los graacuteficos de correlaciones empiacutericas para estimar los qs coeficientes para
anclajes con y sin reinyeccioacuten se presentan para las arenas y gravas en la
Figura 11 y de limos y arcillas en la Figura 12 construida sobre la base de los
resultados de Doix y Bustamante (1985) Fujita (1977) Ostermayer y Scheele
(1977) Ostermayer (1974) Koreck (1978) y Jones (1980 1984) En abscisas la
cantidad Pl se refiere al liacutemite de presioacuten de inyeccioacuten y N el nuacutemero de golpes
de la prueba SPT
0 0 9 i f i 15 20 U 30 39 40 4 fl 3 0 S5 90 6S 7 0
Pl (MPa)1 _____i _______ i _____ i______ i _______ i _____i______ i _______ l __ mdasha--------- a--------- J-----------1---------- 1---------- 1
0 K O 30 D 90 laquo m laquo) tu M) no t raquo 1U 1WN
Figura 11 Correlaciones empiacutericas para la fuerza de cizallamiento por unidad longitud en la arena I
grava (Bustamante y Doix 1985)
lsquo Determlnadoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para diserto dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 37
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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Las correlaciones muestran que en comparacioacuten con una sola inyeccioacuten de los
efectos de la reinyeccioacuten en fases sucesivas son aparentemente maacutes
pronunciada para las arcillas limos (Figura 12) que para la arena grava (Figura
11) contradiciendo las pruebas experimentales que indican que los suelos
arenosos son de mayor inyectabilidad y maacutes susceptibles a los efectos de la
sucesiva reinyeccioacuten a alta presioacuten Este comportamiento puede deberse a otros
factores no considerados por Bustamante y Doix (1985) en la interpretacioacuten
empiacuterica de los resultados de las pruebas de carga (Novaacuteis Souza 2001)
-------------1-------------1------------T---------- ---F-------- ---------------- ~lo 10 20 30 40 W 60
N
Figura 12 correlaciones empiacutericas para la resistencia al corte por unidad de longitud en arcillas
limos (Bustamante y Doix 1985)
3234 Meacutetodo de Costa Nunes (1987)
Similar al meacutetodo de Bustamante y Doix (1985) fue propuesto por Costa Nunes
(1987) pero con la importante diferencia de que la influencia de la presioacuten de inyeccioacuten puede ser analizada cuantitativamente no soacutelo cualitativamente como en el meacutetodo de Bustamante y Doix (1985)
La capacidad de carga del liacutemite del anclaje estaacute dada por
bullDetermigravenatigraveoacuten del e ffic iente de resistencia al corte unitagraverio entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralaleBachiller Jreeacute Antonio Partoes OIiacutetos 38
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CAPITULO lli PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOS P A MDISENtildeO DE ANCLAJES
= c + +(TI
r M Capacidad de carga limite o ultima
D Diaacutemetro medio del bulboe
nd Coeficiente de aumento del diaacutemetro debido a la presioacuten de inyeccioacuten
nl Coeficiente de reduccioacuten de longitud por la presioacuten no uniforme
Lb Longitud del tramo anclado
r Resistencia al cizallamiento en la interface bulbo - suelo
Para determinar la resistencia al cizallamiento en la interface suelo-bulbo Costa
Nunes (1987) considera el criterio de rotura de Mohr-Coulomb suponiendo una
inyeccioacuten a presioacuten residual a rsquor estimada en un 50 la presioacuten inyeccioacuten dada
c Cohesioacuten
Yc Peso especiacutefico del suelo a una profundidad al centro del bulbo
h Profundidad al centro del bulbo
nh Reduccioacuten del factor de profundidad cuando es maacutes de 9m
0 Angulo de friccioacuten
a r 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten
Seguacuten Costa Nunes en la mayoriacutea de los casos se puede considerar nh = na = nb = 1
lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 39
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA AL CORTE
UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
41 PROCEDIMIENTO DE TRABAJO
El presente procedimiento comprende los trabajos requeridos para la correcta
ejecucioacuten de los anclajes en la zona determinada en villa el salvador
411 Secuencia de los trabajos
4111 Anclajes de cable
Los anclajes post-tensados son estructuras flexibles y lineales compuestos por
varios cordones de acero de alta resistencia los cuales se adhieren o fijan con
cemento dentro de roca o suelo estable (pasando el planode falla) Los anclajes
al tensarlos transmiten los esfuerzos desde el cabezal (extremo visible en la
superficie del talud) hasta el tramo anclado mitigando de esta forma los
movimientos del talud
Los anclajes estaraacuten conformado por cordones de acero grado 270 de baja
relajacioacuten con 58rdquo (1500 mm) de diaacutemetro acorde con los requerimientos del
ASTM A-416 Las caracteriacutesticas mecaacutenicas del acero grado 270 de baja relajacioacuten son
Esfuerzo miacutenimo a la rotura 18980 kgmm2 (18619 KNcm2)
Esfuerzo de fluencia 17082 kgmm2 (16757 KNcm2)
Moacutedulo de elasticidad 2780000 kg (195 KNmm2)
Seguacuten los requerimientos indicados en la norma ASTM A-416 los valores de resistencias miacutenimas del cable se indica a continuacioacuten
Diaacutemetro del cordoacuten 1524 mm (0600 in)
Deterninadoacuten del ^laquofic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 40
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Aacuterea de acero por cordoacuten 14000 mm2 (0153 in2)
Resistencia miacutenima a la rotura (Fr) 2657000 kg (2607 kN)
- Resistencia miacutenima a la fluencia (Sfc) 2391000 kg (2346 kN)
Con estas caracteriacutesticas se obtienen seguacuten los lineamientos para disentildeo
indicados en las recomendaciones del Instituto del Post-Tensado los siguientes valores para cada cable de acero de 06rdquo de diaacutemetro (1524 mm)
- Carga de disentildeo o trabajo (060 F r ) 1595040 kg (15642 KN) Ftr
- Carga de ensayo (120 Ftr) 1914007 kg (18770 KN)
- Carga de incorporacioacuten (105 Ftr) 1674782 kg (16424 KN)
lsquo Porcentaje sugerido para los ensayos en anclajes temporales
a) Armado de Anclajes
La preparacioacuten de los anclajes ha sido realizado sobre una plataforma provisional para el montaje primero se prepararaacute el tubo de inyeccioacuten de PVC
clase 10 con diaacutemetro de 1rdquo donde se ejecutaraacuten los agujeros para la inyeccioacuten
(vaacutelvula-manguito) Luego alrededor del tubo de inyeccioacuten se colocaraacuten los
cables de acero sobre separadores y cortados seguacuten la longitud definitiva del
anclaje
Los cables requeridos fueron suministrados y montados en campo el tramo del
cable de acero correspondiente al bulbo del anclaje ha sido preparado previamente y en la zona de transicioacuten del tramo libre al anclado el cable fue
sellado con cinta plaacutestica para evitar la entrada de lechada de cemento al tramo libre el tramo libre se protegioacute (aisloacute) con una manguera de polietileno actuando
como un forro
lsquo Deterrnnadoacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes Olitos 41
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Figura 13 Armado de anclaje de cable
b) Perforacioacuten
El objetivo de las perforaciones para anclajes es la obtencioacuten de un agujero con
la mayor linealidad posible El diaacutemetro de la perforacioacuten debe permitir la instalacioacuten del anclaje de cable del modo maacutes faacutecil posible
Baacutesicamente existen dos sistemas de perforacioacuten que pueden ser utilizados en
la ejecucioacuten de anclajes El primero es el sistema rotativo convencional y el segundo ha roto percusioacuten
Para la ejecucioacuten de la perforacioacuten se ha empleado el meacutetodo rotativo con el uso de una zapata tipo widia
El sistema que se ha aplicado es de perforacioacuten a rotacioacuten con tuberiacutea HQ hasta la profundidad requerida una vez llegado a la cota se perfora con tuberiacutea de
revestimiento HW (rimando en la zona exterior de la tuberiacutea HQ) hasta llegar a la cota de fondo donde se colocaraacute el anclaje
Se procede a limpiar el sondeo con agua y se retira la tuberiacutea interior HQ una vez retirada toda la tuberiacutea HQ se procede a colocar el anclaje de cable
Bachllldrsquo Jeacute Antonio Paredes Oliws 42
Determinadoacuten del crofidente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclaje
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Colocado el anclaje de cable se procede a retirar la tuberiacutea de revestimiento HW
para despueacutes inyectar el anclaje con lechada de cemento
Figura 14 Colocado de anclaje de cable en sondeo
c) Inyeccioacuten
Los anclajes fueron fijados en el terreno a traveacutes de lechada de cemento compuesta por una mezcla de agua limpia con cemento Portland comuacuten tipo I
La gran mayoriacutea de las recomendaciones y praacutecticas existentes situacutean la relacioacuten
aguacemento entre 045 y 055 en peso
En nuestro caso se ha usado la relacioacuten ac de 050 mezcla que garantiza una
resistencia a la compresioacuten simple de 210 kgcm2 a los 7 diacuteas
Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enve la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 43
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Figura 15 Inyeccioacuten de anclaje de cable
d) Tensado
Todos los anclajes fueron tesados una vez que la lechada de cemento del
anclaje obtuvo la resistencia adecuada (210 kgcm2) se estimoacute en 7 diacuteas como miacutenimo en cada caso
El tesado de los anclajes se realizoacute con gato hidraacuteulico de hasta 100Tn de carga
de trabajo y con una carrera en el pistoacuten de hasta 10rdquo ademaacutes permitioacute tesar
los cables del anclaje en conjunto el tesado se realizoacute hasta llegar al arranque del bulbo
4112 Equipos y Materiales
Relacioacuten de equipos y materiales utilizados
Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Antonio Paredes O liw s 44
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Cuadro Ndeg 12 EQUIPOS UTILIZADOS
ITEM DESCRIPCION CANTIDAD
1 B O M B A DE LO D O S C M O T O R L IS TE R P E T TE R 100
2 B O M B A P A R A TE N S A D O E N E R P A C 100
3 G A T A H ID R A U L IC A E N E R P A C DE 10000 PSI 100
4 E Q U IP O DE P E R F O R A C IO N R O T A T IV O D IA M A N TIN O 100
5 B O M B A DE IN Y E C C IO N DE C E M E N T O 100
6 TU B E R IA DE P E R F O R A C IO N HQ y H W 100
7 TU B E R IA DE IN Y E C C IO N C O N O B T U R A D O R 100
8 E Q U IP O DE SPT 100
42 ESTIMACIOacuteN DE LA CAPACIDAD DE CARGA SEGUacuteN LOS DATOS OBTENIDOS EN EL ESTUDIO DE MECAacuteNICA DE SUELOS
De acuerdo a los datos obtenidos en el estudio de mecaacutenica de suelos se tiene
lo siguiente
Cuadro Ndeg 13 DATOS REALES DEL ESTUDIO
DATOS
Del estudio de mecaacutenica de suelos De los anclajes
Paraacutemetros Unidad Paraacutemetros Unidad
Cohesioacuten 0 Carga de Anclaje NA
Angulo de friccioacuten 2870o Profundidad del bulbo de anclaje 950m
Peso Unitario 1476 KNm3 Diaacutemetro del bulbo 0114m
Clasificacioacuten SUCS Arena limosa gradada SP-SM
Longitud del Bulbo de Anclaje 40 50 y 60m
Factor de seguridad Presioacuten de iny^cioacuten 60 kgcm2
Habiendo obtenido todos los paraacutemetros necesarios se puede estimar las capacidades de cargas de acuerdo a los meacutetodos mencionados en el capiacutetulo anterior(Capiexcltulo III 323)
Deterrntoadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 45
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
gt Norma Brasilera NBR 5629
gt Bustamante y Doix 1985
gt Meacutetodo Costa Nunes 1985
421 Norma Brasilera NBR 5629
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son las longitudes
ancladas que 40 50 y 60m asiacute como el valor Itf igual a 15 valor que se
obtiene del tipo de suelo del cuadro Ndeg 10
Cuadro Ndeg 10 - Coeficiente Kf de suelos granulares NBR-5629
Suelo Compacidad
Suelta Compacta Muy Compacta
Limo 010 040 100
Arena Fina 020 060 150
Arena Media 050 120 200
Gruesa y Pedr^ones 100 200 300
2 - M C T O D O D E L A N O R M A B R A S I L E R A - 5 6 2 9
_ J 7 -T = 0 -7 U t L r K s Para suelos granularesmax Z b f
T (max) =
az =
Capacidad de carga limite o ultima TN
Esfuerzo vertical efectivo en el punto medio del anclaje KNm2
O
CIl
II II Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje m
Longitud del bulbo del anclaje m
coeficiente de anclaje dado en la Tabla Ndeg M
Cuadro Ndeg 14 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BR-5629
y e
(K N m 2 )
z
iexclm )
D
(m )
a z
(K N m 2 )
U
( m )
Lb
(m )
K f T ( m a x )
lt trade l
14 8 7 0 01 103 32 0 4 3 4 0 9 15 27 23 _
14 8 65 0 1 9 5 9 4 0 4 3 5 0 15 V 3 1 6 1 ___
14 8 6 0 H 0 1 8 8 5 6 0 4 3 6 0 B U 15 35 01
Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de arolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes Ouumltos 46
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422 Meacutetodo Bustamante y Doix 1985
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son la parte anclada
40 50 y 60m el diaacutemetro perforado 0114m el coeficiente p que es el
coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo seguacuten el tipo de inyeccioacuten para
nuestro caso es el 14 derivaacutendose este valor del estudio de suelo (Cuadro Ndeg
11) El coeficiente qs (resistencia cortante) toma valores de 02 y 025 Mpa
Cuadro Ndeg 11 - Coeficiente p para suelos
Tipo de Suelo Coeficiente P
Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten
Grava 180 13 -14
Grava Arenosa 1 6 -1 8 12 -14
Arena con Grava 1 5 -1 6 12-13
Arena Gruesa 14- 15 11 - 12
Arena Media 1 4 -1 5 11 - 12
Arena Fina 14 -1 5 11 -12
Arena Limosa 14- 15 1 1 -1 2
Limo 14- 16 1 1-1 2
Arcilla 1 8 -2 0 12
Marga 18- 21 11 - 12
Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11
3- METODO DE BUSTAMANTE Y DOIX 1985
T(max) = Capacidad de carga limite o ultima TN
De= Diaacutemetro medio para el tramo anclado m
Dp = Diaacutemetro perforado para el tramo anclado mLb= Longitud del tramo anclado m
P = Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten qs= Resistencia al cizallamiento o cortante Mpa
ldquoDeterminadoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo de anclajerdquoBachiller Jraeacute Antonio Paredes Oliws
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Cuadro Ndeg 15 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BUSTAMANTE DOIX 1985
p Dp
(m)De(m)
Lb(m)
qs
(Mpa)
T (max)
(TN)130 011 0149 40 025 4759130 011 0149 50 02 4759130 011 0149 60 02 5710
423 Meacutetodo Costa Nunes 1985
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada necesarios son la
longitud de la parte anclada 40 50 y 60m el diaacutemetro perforado para el tramo
anclado 0114m ademaacutes el coeficiente de reduccioacuten por la presioacuten no uniforme
ni el coeficiente de aumento de diaacutemetro nd por la presioacuten de inyeccioacuten estos
dos uacuteltimos coeficientes toman valores de 1 otro dato de entrada importante
seguacuten Costa Nunes es la resistencia cortante t que es calculada con la
expresioacuten
T f = c + (c rsquo+CT rsquo 0 SUELOSGRANUWRES
r f = c + (y chnh +CTr )tan0 SUELOS COHESIVOS
C = Cohesioacuten del suelo KNm2yc= Peso especifico del suelo a una profundidad al centro del bulbo KNm3 h = Profundidad al centro del bulbo m
nh = Factorde correccioacuten cuando esta a una superior a 9m 0 = Angulo de friccioacuten
or= 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten KNm2
Para mayoriade asos nh = nb = nd = 10 De acuerdo a Costa Nunes
Cuadro Ndeg 16 RESISTENCIA CORTANTE SEGUacuteN DATOS
C ye h nh 0 OT T
(KNm2) (KNm3) (m) (0 ) (KNm2) (KNm2)
00 148 70 10 287 4000 2756
00 148 65 10 287 4000 2715
00 148 60 10 287 4000 2675
techlllerJtoeacute Antonio Parces Oliws 4 8
Deteminadoacuten del (E fic ien te de resistencia al corte unitario ende la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquo
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La resistencia cortante hallada de esta ecuacioacuten depende de los paraacutemetros
mostrados en la figura superior asiacute como la presioacuten de inyeccioacuten que se usa no
supera los 8 a 10 Kgcm2 con estos datos se halla el esfuerzo cortante que es
un valor de 3924 KNm2 El diaacutemetro medio de la perforacioacuten es de 0137m
1- METODO DE COSTA NUNES
T(max) = C a pa c idad d e ca rga l im i te o u l t im a TN
D e = D ia m e tro m e d io d e l b u lb o m
nd= C o e f ic ie n te d e a u m e n to d e l d ia m e tro d e b id o a la p re s ioacute n d e in y e c c ioacute n
^ = L o n g itu d d e l t ra m o a n c la d o m
nl = C o e f ic ie n te d e re d u c c ioacute n d e lo n g itu d p o r la p re s ioacute n n o u n ifo rm e
x = R e s is te n c ia al c iz a lla m ie n to e n la In te r fa s e b u lb o s u e lo K N m 2
Cuadro Ndeg17 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO COSTA NUNES 1985
ni Lb nd De Tmax(m) (m) (TN)
10 40 10 011 403
10 50 10 011 497
10 60 10 011 587
Aplicado estos tres meacutetodos para calcular la capacidad de carga uacuteltima podemos elaborar el siguiente cuadro Ndeg 18
Cuadro Ndeg 18 CUADRO RESUMEN PARA LAS DIFERENTES LONGITUDES DE BULBOS
ANCLAJE METODO NBR-5629 BUSTAMANTE Y DOIX COSTA NUNES
BULBO T (Max) T (Max) T (Max)
(m) (TN) (TN) (TN)
40 27-23I M t 4759 4030
50 3161 4759 4970
60 3501 5710 5870
D e t^m ito a oacute n del ^laquo fic ien te de resistencia al to rte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 49
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil
CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
43 RESISTENCIA ENTRE EL BULBO Y EL SUELO
La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las
propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y
la presioacuten de inyeccioacuten (Cuadro N0 11)
El esfuerzo al cortante en el anclaje puede ser calculado por la expresioacuten
(Littlejohn y Bruce 1975)
Ecuacioacuten (10)
Doacutende
T = Fuerza de tensioacuten de disentildeo
D h = Diaacutemetro del hueco
r a = Esfuerzo de cortante permitido
Lb = Longitud cementada del bulbo
Determ l^raoacuten del ctoficiente de resistencia al torte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje Bachiller Jraeacute Antonio Partoes O lilaquo s 50
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Cm I
CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Cuadro N0 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuerzos en bulbos de diaacutemetro
pequentildeo (Sabatini y otros 1999)
Tipo de SueloFactor Suelo Granular Suelo Cohesivo
Propiedades del sueloAngulo de friccioacuten tamantildeo y distribucioacuten de los agriados Mheslon Indice plastico
l^todo de perforacioacuten El uso de tuberiacutea de revestimiento aumenta los esfuereos normales y de friccioacuten
El uso de lodos en la ^rforacioacuten disminuye la capacidad
Longitud del bulto
La resistencia aumenta al aumentar la longitud del bulbo hasta los 6 metros con incrementos moderados hasta los 12 metros y muy ^co Incremento despueacutes de los 12 m
Incrementos continuos en suelos con resistencia no drenada menor de 96 kPa
1 ----mdash r
Aumenta la resistencia hasta un diaacutemetro de 30 centiacutemetros
Diaacutemetro del bulboAumenta la resistencia al aumentarel diaacutemetro hasta 10 centiacutemetros y muy poco a partir de ese diaacutemetro
i
La capacidad del ancla aumenta al aumentar la presioacuten de inyeccioacutenPresioacuten de Inyeccioacuten
La capacidad del ancla aumenta solamente con inyeccioacuten por etapas Presiones iniciales muy altas deben evltarse
En el Cuadro N0 20 se muestran algunos valores del esfuerzo de cortante permitido para anclajes en roca y en suelos Los tendones deben separarse
entre siacute utilizando espaciadores para asegurar la adherencia total de cada uno
de ellos a la mezcla cementante en toda la longitud del bulbo Adicionalmente
deben colocarse centralizadores para garantizar que existe un cubrimiento de mezcla de miacutenimo 10mm
Determinadoacuten del cw ficlente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliras 51
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad da Ingenieriacutea Civil
CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo
interface a lo largo del bulbo (Modificado de PTI
de anclaje y el material en la
1996)
R esistencia Uacute ltim a al C ortan te R es is tenc ia Uacute ltim a alen tre el Bulbo y el ^ t e r ia l en la C ortan te entre el B u lto y el
T ipo de ^ t e r ia l In tertace P eriacutem etra l del B u lto ^ t e r i a l en la Interfacepara Iny toc ione s por P eriacutem etra l del B u lto para
G ravedad Inyecciones a P resioacuten
Kpa Kpa
G ranito y basa lto 1700 a 3100
C aliza do lom fflca 1 4 0 0 a 2 1 0 0
C aliza blanda 1000 a 1ltW0
P izarras y lutitas duras 800 a 1400
Lutrias blandas 200 a 800
Aren iscas 800 a 1700
Aren iscas m e tto riza d a s 700 a 800
C reta 200 a 1100
^ r g a m eteorizada 150 a 250
C oncre to 1400 a 2 8 0 0
Arcilla lim osa blanda30 a 70
Arcilla lim osa30 a 70
Arcilla dura de p lastic idad m edia a alta
30 a 70 30 a 100
Arcilla m uy dura de p lastic idad m edia a alta
70 a 170
Arcilla m u y dura lim osa de p lastic idad m edia
270 a 370
Arena de grano m edio a fino dens idad m edia a alta
80 a 370
Arena de grano grueso con grava densidad media
100 a 600
Arena de grano g rueso con grava densidad densa a m uy densa
70 a 140 250 a 900
Arenas lim osas170 a 400
D etritos g lac ia les densos300 a 500
Grava arenosa densidad m edia200 a 1300
Grava arenosa densa a m uy densa 270 a 1300
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario en te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 52
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil
CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga en bulbos de anclas preshy
tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatini y otros 1999)
Tipo de Suelo
DensidadRelativa
(SPT)
Transferencia Estirada en
kNmmdashf---------------------- 1
Suelta 145^ en a y l^d ia densa 220grava Densa 290
Suelta 100^ en a l^dia densa 145
Densa 190
Suelta 70^ en a y l^d ia densa 100limos Densa 130
I^zcla de arenay arcilla Dura 30de baja l^ y Dura 60plasticidad
Suelta SPT = 4 a 15^ d ia densa SPT = 15 a 30
Densa SPT = mas de 30
431 Calculo de la adherencia
La resistencia a la adherencia muy raramente se mide en el laboratorio y no existe un procedimiento estaacutendar para calcularla La mayoriacutea de los disentildeos se basan en estimativos ldquocrudosrdquo de la resistencia entre el suelo o roca y el bulbo
por correlacioacuten con casos similares tablas de resistencias tiacutepicas o por la
experiencia local
La carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar SPT como se
indica en la Cuadro Ndeg 20 (Sabatini y otros 1999) El factor de seguridad recomendado debe ser mayor de 20
La suposicioacuten de la resistencia entre el bulbo y el suelo genera una gran incertidumbre en el disentildeo y en ocasiones se ha llegado a fracasos
Determlnaaoacuten del cw fic iente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 53
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILM EL SALVADOR
Como solucioacuten a la incertidumbre generada por la suposicioacuten de la adherencia
entre el bulbo y el suelo se acostumbra a realizar pruebas de carga de anclajes
con el objeto de verificar en campo los valores supuestos y si es necesario
modificar las longitudes del bulbo o las cargas aplicadas
Estos ensayos son muy importantes al inicio del proceso de construccioacuten de los
anclajes Despueacutes de realizados los ensayos de carga se procede a revisar y
actualizar el disentildeo en lo relacionado con los bulbos de anclaje especialmente
cuando se requiere aumentar su longitud
44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE EL BULBO Y EL
SUELO EN VILLA EL SALVADOR
441 Tensado de anclajes
Los anclajes han sido tensados hasta llegar al arranque del bulbo para esto se
detalla a continuacioacuten los resultados de la prueba de tensado
Cuadro Ndeg 22 CARGA DE ARRANQUE DE BULBOS EN VILLA EL SALVADOR
Anclaje Longitud Bulbo (m) Carga Tesado (TN)
A-I 40 3646
A-ll 50 4215
A-lll () 60 4404
() Para el anclaje A-lll no se llegoacute al arranque
Con los datos obtenidos procedemos a calcular el esfuerzo de corte en la
interaccioacuten bulbo - suelo para esto nos apoyamos con la Ecuacioacuten (10)
Seguacuten la ecuacioacuten se tiene
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller J toeacute Antonio Paredes OHtos 54
NIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA Facultad de Ingenieriacutea Civil
CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
T
nDhLb
Cuadro Ndeg 23 ESFUERZO DE CORTE ENTRE BULBO - SUELO EN VILLA EL SALVADOR
ANCLAJE T(TN) Dh (m) Lb(m) T a (KNm2)
A-I 3646 01143 40 24902
A-ll 4215 01143 50 23030
A-lll () 4404 01143 60 20053
lsquo to te rm in^oacuten del ctoficlente de resistencia al torte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 55
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Ciril OBTENIDOS
CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS
51 Capacidad de Carga Ultima Obtenido
La capacidad de carga ultima obtenida en campo para los anclajes A-I y A-ll se
verifica cuando el bulbo falla por arrancamiento mientras que para el anclaje A- III el bulbo no falla por arrancamiento sin embargo se ensaya hasta llegar al
liacutemite de fluencia
De acuerdo al cuadro N0 22 para los anclajes A-I y A-ll se ha llegado a la carga
ultima mientras que para el anclaje A-lll se ha llegado a la carga miacutenima de
fluencia
El cuadro N0 23 nos indica el esfuerzo de corte real que existe entre el bulbo y
el suelo de la zona en estudio los valores de ^ a para los anclajes A-I y A-ll son
calculados de acuerdo a la Ecuacioacuten (10)
52 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido
De los valores obtenidos con referencia a los anclajes A-I y A-ll se puede
comparar con los valores del Cuadro Ndeg 20 por consiguiente para las arenas
limosas se tiene un rango de valores que pudiera tomar ^ a (170 KNm2 - 400
KNm2) el cual estaacute dentro de ese rango nuestros valores hallados para nuestro
tipo de suelo en estudio seguacuten el Cuadro Ndeg 23
Haciendo un graacutefico comparativo con los resultados obtenidos del Cuadro Ndeg 23
y los datos que nos brinda el Cuadro Ndeg 20 de acuerdo al rango de valores se
tiene el Figura Ndeg 16
En la Figura Ndeg 16 podemos visualizar los valores obtenidos que se encuentran
dentro del rango de valores de Resistencia Uacuteltima al Cortante entre el Bulbo y el
suelo arenoso
Determinacioacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 56
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Civil OBTENIDOS
Figura Ndeg 16 Valores resistencia uacuteltima
Tambieacuten se pudo observar que los diaacutemetros reales fueron mayores en
comparacioacuten con el diaacutemetro de perforacioacuten tal como se muestra en el cuadro
N0 24 -
Cuadro Ndeg 24 DIAacuteMETROS REALES EN CAMPO Y EL EN AUMENTO
ANCLAJE D Teoacuterico (m)D Real de
Anclaje (m)() Aumento
A-I 01143 0141 2336
A-ll 01143 0147 2860
A-lll () 01143 0151 3211
lsquo Deteroinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte uniterio e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jw eacute Antonio Paredes O liw s 57
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
61 CONCLUSIONES
1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de
valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se
realizoacute la prueba (Villa el Salvador)
2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de
resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso
para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar
en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de
suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador
3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada
4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)
debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo
previamente calibrado
5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo
tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de
Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros
meacutetodos estimativos
6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga
requerida
7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten
8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi c o n c l u s io n e s y r e c o m e n d a c io n e s
62 RECOMENDACIONES
1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de
verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del
comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio
2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con
precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las
longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea
evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de
perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria
de los anclajes
3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en
cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser
mayores
4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable
controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten
los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos
lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil B IB L IO G R A F IA
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Determlnatiacuteoacuten del c iacutec le n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de anclajetachlller Jraeacute Antonio Paredes Oliws 60
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteAFacultad de Ingenieriacutea Civil LISTA DE CUADROS
LISTA DE CUADROS
Cuadro No01 Profundidad del sondaje 20
Cuadro N0 02 Resultados del ensayo de penetracioacuten estaacutendar SPT-01 20
Cuadro Ndeg 03 Clasificacioacuten de suelos 22
Cuadro Ndeg 04 Anaacutelisis Quiacutemico 24
Cuadro Ndeg 05 Calculo de la densidad natural 24
Cuadro Ndeg 06 Descripcioacuten del suelo seguacuten la densidad 25
Cuadro Ndeg 07 Correlacioacuten entre la forma granulomeacutetrica y el aacutengulo
de friccioacuten interna 25
Cuadro Ndeg 08 Correlacioacuten entre la penetracioacuten estaacutendar y el aacutengulo
de friccioacuten interna 26
Cuadro Ndeg 09 Estratigrafiacutea del suelo en zona de estudio de Villa
El Salvador 27
Cuadro Ndeg 10 Coeficiente Kf de suelos granulares 33
Cuadro Ndeg 11 Coeficiente p para suelos 36
Cuadro Ndeg 12 Equipos utilizados 45
Cuadro Ndeg 13 Datos reales del Estudio 45
Cuadro Ndeg 14 Fueras Tensoras maacuteximas por Meacutetodo BR-5629 46
Cuadro Ndeg 15 Fueras Tensoras maacuteximas por Meacutetodo
Bustamante doix 1985 48
Cuadro Ndeg 16 Resistencia Cortante seguacuten Datos 48
Cuadro Ndeg 17 Fueras Tensoras maacuteximas por meacutetodo
Costa Nunes 1985 49
Cuadro Ndeg 18 Cuadro Resumen para las diferentes longitudes de bulbos 49
Cuadro Ndeg 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuereos
en bulbos de diaacutemetro pequentildeo (Sabatini y otros 1999) 51
Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo de
anclaje y el material en la interface a lo largo del bulbo
(Modificado de PTI 1996) 52
Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga enbulbos de anclas pre-tensadas de pequentildeo diaacutemetro
(Sabatini y otros 1999) 53
Determiacutenaaoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je fech ille r JltKeacute Antonio Partoes O liw s 5
UNIWRSIOAD NACIONAL DE INGENIERIAF K u lttd lngraquonirlraquo CMI LISTA DE CUADROS
Cuadro N 22 Carga de arranque de bulbos en Villa El Salvador 54
Cuadro N 23 Esfuereo de corte entre bulbo - suelo en VIII El S lv do r 55
CUadro N 24 Diaacutemetros reales en campo y el en aumento 57
f r^ m ln ^ oacute n dal c ic la n te da ratittancl al corta unitario antra la unioacuten bulbo anclado y auaio aranoao para dlaaoacuteo da arclajatah lllw Jlt^ Antonio Parrtaa OHlaquot fl
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteAFacultad de Ingenieriacutea Civil LISTA DEFIGURAS
LISTA DE FIGURAS
Figura 01 Ubicacioacuten de zona de estudio 13Figura 02 Vista frontal del lugar en estudio 14
Figura 03 Recuperacioacuten de muestra en cantildea partida 21
Figura 04 Mecanismo de transferencia de carga en anclajes
(Juran e Elias 1991) 29
Figura 05 Sistema idealizado de fuerzas sobre pantallas atirantadas
(Hanna 1982) 29
Figura 06 Tipos de ruptura de una pantalla anclada en suelo
(GeoRio 2000) 30
Figura 07 Tipos de ruptura global cuntildea y generalizada (GeoRio 2000) 31
Figura 08 Capacidad liacutemite de carga de anclaje en suelos granulares
seguacuten Ostermayer (1974) 34
Figura 09 Resistencia a la rotura por unidad de longitud de los anclajes
en suelos cohesivos (Ostermayer 1974) 35
Figura 10 Influencia de la presioacuten de inyeccioacuten en la resistencia al corte
en suelos cohesivos (Ostermayer 1974) 35
Figura 11 Correlaciones empiacutericas para la fuerea de cizallamiento por
unidad longitud en la arenagrava (Bustamante y Doix 1985) 37
Figura 12 correlaciones empiacutericas para la resistencia al corte por unidad
de longitud en arcillas limos (Bustamante y Doix 1985) 38
Figura 13 Armado de anclaje de cable 42
Figura 14 Colocado de anclaje de cable en sondeo 43
Figura 15 Inyeccioacuten de anclaje de cable 44
Figura 16 Valores resistencia uacuteltima 57
Determinaaoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajetachlller Jreeacute Antonio Paredes O l i^ 7
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil LISTA DE SIMBOLOS
LISTA DE SIMBOLOS
ASTM American Society for Testing and Materials
^ Angulo de friccioacuten
Tmm Capacidad de carga limite o ultima
ltjr 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten
K f Coeficiente de anclaje
nd Coeficiente de aumento del diaacutemetro debido a la presioacuten de inyeccioacuten
P Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten
niexcl Coeficiente de reduccioacuten de longitud por la presioacuten no uniforme
a 0 Coeficiente de reduccioacuten de resistencia al corte no drenada Su
c Cohesioacuten
Dh Diaacutemetro del hueco
De Diaacutemetro medio para el tramo anclado
Dp Diaacutemetro perforado para el tramo anclado
r a Esfuereo de cortante permitido
S Factor de Amplificacioacuten del Suelo
C Factor de Amplificacioacuten Siacutesmica
Z Factor de zona
T Fuerea de tensioacuten de disentildeo
Lb Longitud tramo anclado yo cementada del bulbo
N Numero de golpes en SPT
U Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje
T0 Periodo de vibracioacuten
Ynat Peso especiacutefico del suelo
Yc Peso especiacutefico del suelo a una profundidad al centro del bulbo
h Profundidad al centro del bulbo
nh Reduccioacuten del factor de profundidad cuando es maacutes de 9m
Determinaaoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deamlajeBachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 8
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteAFacultad de Ingenieriacutea Civil LISTA DE SIMBOLOS
T
Qs
sues
Resistencia al cizallamiento en la interface bulbo-suelo
Resistencia al cizallamiento o cortante
Sistema Unificado de Clasificacioacuten de Suelos
Tensioacuten vertical efectiva en el punto medio del anclaje
ldquo Determinadoacuten del in f ic ie n te de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto andado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je B ach ili^ Jraeacute Antonio Partoes O liw s 9
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil INTRODUCCION
INTRODUCCIOacuteN
En las obras de ingenieriacutea civil es comuacuten la ejecucioacuten de cortes y excavaciones
ambos tipos de trabajo requieren la remocioacuten de cierta cantidad de suelo y la
consecuente peacuterdida de confinamiento en la periferia El ingeniero inicialmente
verifica si la estructura puede ser estable sin ayuda externa o si es necesario
emplear un muro de contencioacuten o formar un talud La aparicioacuten de las anclas
para roca primero y para suelo poco despueacutes representoacute un importante
avance tecnoloacutegico para todos los trabajos relacionados con la estabilizacioacuten de
una masa de roca o suelo Las anclas al estar totalmente embebidas en el suelo
no interfieren con las maniobras de construccioacuten en el interior de las
excavaciones Es por eso importante ahora en la construccioacuten su
comportamiento y la verificacioacuten de los paraacutemetros que estaacuten relacionados
directamente entre el bulbo del ancla y el suelo que muchas veces pueden
llevarlos a fallar
En el presente informe de suficiencia determinaremos el coeficiente de
resistencia al corte unitario que existe entre el bulbo del anclaje y el suelo
arenoso limoso el suelo con estas caracteriacutesticas se encuentra en distrito de
Villa El Salvador en la Ciudad de Lima
Determinadoacuten del creficiacuteente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para diserto dearclajetech llle r J w eacute Antonio Paredes OIiacutetos 10
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteAFacultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO I GENERALIDADES
CAPITULO I GENERALIDADES
En este capiacutetulo detallaremos los antecedentes y objetivos para establecer el
coeficiente de corte unitario que existe entre un suelo arenoso y el bulbo de
cemento formado por el anclaje Adlclonalmente definiremos la metodologiacutea a
ser utilizada para realizar el Informe de suficiencia correspondiente asiacute como
tambieacuten la estructura de la misma
11 ANTECEDENTES
El crecimiento de la ciudad de Lima y la alta demanda de viviendas en la ciudad de Lima gran parte de la zona perifeacuterica estaacute siendo poblado y se estaacute
ejecutando construcciones en diversos tipos de suelos Una zona de alto
crecimiento urbano se ubica en la parte sur de la ciudad de Lima que abarca
distritos como Villa Mariacutea del Triunfo Villa el Salvador Chorrillos Luriacuten etc en donde se estaacuten ejecutando construcciones sobre suelos arenosos
Estas construcciones necesitan realizar excavaciones para la cimentacioacuten y
surge la necesidad de estabilizar los taludes colindantes realizando anclajes en
estos suelos al respecto la Informacioacuten de paraacutemetros necesarios para realizar
caacutelculos en este tipo de suelo arenoso es Insuficiente en nuestro medio a
comparacioacuten de los suelos gravosos donde la Informacioacuten es mayor y los
anclajes tienen un buen comportamiento como elementos estabilizadores de contencioacuten Estudios e Investigaciones nos brindan paraacutemetros de resistencia
uacuteltima al esfuereo cortante entre el bulbo de anclaje y el material en la interface a
lo largo del bulbo (Modificado de PTI 1996) asiacute como valores aproximados de
la transferencia de carga en bulbos de anclas pre-tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatinl y otros 1999) sin embargo surge la necesidad de realizar pruebas de
carga en campo para verificar los valores supuestos para la ejecucioacuten de
proyectos de estabilidad con anclajes en suelos arenosos
Determinadoacuten del craficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O ltos 11
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO I GENERALIDADES
12 OBJETIVOS
Establecer el coeficiente de corte unitario que existe entre un suelo arenoso y
el bulbo de cemento formado por el anclaje
Evaluar las caracteriacutesticas del lugar a partir del estudio de mecaacutenica de
suelos y determinar los paraacutemetros del suelo en una determinada zona de
Villa el Salvador
Calcular la resistencia uacuteltima al cortante entre el bulbo y el material en la
interface perimetral del bulbo para inyecciones a baja presioacuten considerando
pruebas experimentales in situ en el distrito de Villa el Salvador
Realizar un cuadro comparativo en base a los valores experimentados obtenidos y en suelos similares en otros paiacuteses
13 ALCANCES
El presente informe de suficiencia se basa en establecer el coeficiente de corte
unitario que existe entre un suelo arenoso y el bulbo de cemento para anclajes
de cable tipo toroacuten in situ para este fin la informacioacuten requerida se realizoacute de la
siguiente manera en forma secuencial primero se recopilo informacioacuten mediante
buacutesqueda de artiacuteculos tesis libros y toda informacioacuten relevante sobre el tema
segundo se realizoacute trabajos de campo de la zona en estudio que consistiacutea en
obtener los paraacutemetros geoteacutecnicos de suelo requeridos para el disentildeo de
anclajes tercero se ejecutaron anclajes con diferentes longitudes de bulbos de
cemento que fueron ensayados y tesados hasta el arranque cuarto se realizoacute
un anaacutelisis e interpretacioacuten de los datos obtenidos en campo que seraacuten
evaluados para obtener valores de coeficiente de resistencia al corte unitario entre el bulbo y el suelo quinto se hace una comparacioacuten de los resultados
obtenidos con datos existentes (en tablas) de suelos similares sexto se recoge
las conclusiones y recomendaciones realizadas para el coeficiente de corte
unitario entre un suelo arenoso en distrito Villa el Salvador y el bulbo
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute ta ton io Paredes O l i ^ 12
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CAPITULO II ESTUDIO DE I^ S CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOS
ARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
21 UBICACION Y CONDICIONES CLIMATICAS
211 Ubicacioacuten
El terreno del estudio se encuentra ubicado en la Interseccioacuten de la Av El Sol y
la Av Pachacutec en la Mz C Lt 06 en el distrito de Villa El Salvador
Provincia Lima Departamento Lima siendo una zona netamente industrial
212 toceso al Aacuterea en Estudio
El acceso a la zona en estudio es a traveacutes de transporte puacuteblico (Oacutemnibus) por la
Av Pachacutec arteriacutea importante del Distrito de Villa el Salvador hasta llegar
con la interseccioacuten de la Av El Sol tambieacuten se puede llegar al lugar viacutea el tren
eleacutectrico hasta el paradero El sol (Av El Sol) y llegar hasta la interseccioacuten con la
Av Pachacutec (ver Figura 01 y 02)
Figura 01 Ubicacioacuten de zona en estudio
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Partoes O liw s 13
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Figura 02 Vista frontal del lugar en estudio
213 Condicioacuten Climaacutetica
Esta aacuterea del estudio estaacute sometido a la accioacuten microclimaacutetica de la Costa
y se le conoce como semiaacuterido limitado con afloramientos rocosos del complejo
basal de la costa
Las precipitaciones son irregulares y en forma de garuacuteas las que se presentan
en invierno siendo tambieacuten frecuentes por las tardes La temperatura en estos
periodos alcanza valores miacutenimos de hasta 11degC
Durante el verano se registran temperaturas de hasta 28degC variando la
humedad relativa en estos periodos entre 70 a 90
22 GEOLOGIAY SISMICIDAD
221 Geologiacutea
Estudios realizados para la zona y aacutereas circundantes han determinado que la geologiacutea local estaacute representada por el afloramiento de secuencias litoloacutegicas
sedimentarias intrusivas y depoacutesitos eoacutelicos El escenario del estudio se encuentra enmarcado dentro del cuadro morfotectoacutenico de la costa y el borde
occidental andino habiendo sido afectado por la tectoacutenica desarrollada durante
la orogeacutenesis andina la misma que dio lugar a una deformacioacuten con
plegamientos entre los que destaca el Sinclinal de Pachacamac se trata de un
ldquoDeterminaaoacuten del awficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 14
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pliegue abierto con un plano axial vertical ligeramente inclinado al Sureste y un
eje de direccioacuten N30degO Las rocas en las cuales se ha desarrollado
corresponden a la Formacioacuten Pamplona de composicioacuten arcillo-calcaacuterea por lo
tanto plaacutesticas Al Sur del Cerro Lomo de Cocina y a la altura del grifo Conchaacuten
se tiene afloramientos del flanco occidental Gran parte de este sinclinal se
encuentra cubierto por depoacutesitos eoacutelicos Cuaternarios Estratigrafiacutea Las
unidades litoestratigraacuteficas que afloran en el Cerro Lomo de Corvina y
alrededores estaacuten conformados por rocas sedimentarias del cretaacuteceo inferior
representados por la Formacioacuten Pamplona depoacutesitos inconsolidados del
Cuaternario de origen marino aluviales y eoacutelicos
A Cretaacuteceo Inferior
Formacioacuten Pamplona esta secuencia se manifiesta por presentar paquetes de
calizas de color gris a oscuras iacutenterestratificadas con delgados horizontes de
color rojizo por la presencia de fierro tambieacuten se manifiestan afloramientos de
lutitas gris verdosas y margas intercalados con lutitas limoliacuteticas amarillo a
rojizas por correlacioacuten estratigraacutefica se le ha asignado una edad cretaacuteceo
inferior
B Cuaternario
Pleistoceno
Depoacutesitos Eoacutelicos Los depoacutesitos eoacutelicos pleistocenicos estaacuten conformados por
acumulaciones eoacutelicas antiguas y que en la actualidad se hallan estabilizadas
conformando lomadas y cerros de arena como el Cerro Lomo de Corvina
extendieacutendose al NE hasta la Tablada de Luriacuten donde ahora se asienta la poblacioacuten de Villa El Salvador cubierto por otros depoacutesitos eoacutelicos maacutes recientes
Depoacutesitos Aluviales Este tipo de depoacutesitos se posicionan al sur del Cerro Lomo
de Corvina en la cuenca del riacuteo Luriacuten y esta constituidos por material acarreado
cantos y gravas subredondeadas de diferentes tipos de roca de composicioacuten
intrusita y volcaacutenica en una matriz areno limosa o arcillosa con buena seleccioacuten
tiene espesores que alcanzan decenas de metros sobre los que se asientan
algunos centros urbanos y terrenos de agricultura por lo que adquieren una significativa importancia para la regioacuten ya que ellos contienen acuiacuteferos notables
que dan vida a nuacutemeros pobladores y gran parte de la agricultura La edad de
Determinadoacuten del ctoficlente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes Olnras 15
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estos depoacutesitos es desconocida sin embargo dado su gran volumen es evidente
que su deposicioacuten viene desde el Pleistoceno
Reciente
Depoacutesitos Eoacutelicos Estaacuten conformados por arenas moacuteviles que proceden de las
diversas playas del litoral como Conchaacuten y Luriacuten en su movimiento adoptan
variadas formas como mantos dunas y barcanes
2211 Caracteriacutesticas Geomorfoloacutegicas
Los rasgos geomorfoloacutegicos presentes en el aacuterea son el resultado del proceso
tectoacutenico y plutogravenico sobre impuesto los procesos de geodinaacutemica que han
modelado el rasgo morfo-estructural de la regioacuten Asiacute mismo la erosioacuten la
inclinacioacuten por el drenaje del Rio Luriacuten y la acumulacioacuten de arena eogravelica sobre
grandes extensiones de la zona han dado la configuracioacuten actual
Borde Litoral aacuterea de tierra firme adyacente a la liacutenea litoral expuesta a la
accioacuten de las olas marinas que forman playas abiertas por acumulacioacuten de
arenas a traveacutes de corrientes litorales
Planicies Costaneras y Conos Deyectivos Es la zona comprendida entre el
borde litoral y las estribaciones de la Cordillera Occidental constituida por una
faja angosta de territorio paralela a la liacutenea de costa adquiriendo mayor
amplitud en el Valle de Luriacuten Constituyen superficies cubiertas por gravas y
arenas provenientes del transporte y sedimentacioacuten del riacuteo Luriacuten y por arena
proveniente del acarreo eogravelico desde las playas por vientos que corren con direccioacuten SO a NE
Lomas y Cerros Testigos
Valles y Quebradas
Estribaciones andinas occidentales
Zonas andinas
Deterrninaaoacuten del c o c ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de arclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s O liw s 16
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De las arriba mencionadas unidades geomorfoloacutegicos la que estaacute directamente
relacionada con el terreno estudiado es la c) Planicies Costaneras y Conos
Deyectivos
2212 Geodinaacutemica Externa
Durante la visita efectuada a la zona no se han detectado fenoacutemenos de
geodinaacutemica externa reciente como levantamientos yo hundimientos ni
desplazamientos de la formacioacuten sedimentaria existente en la zona
222 Sismicidad
Desde el punto de vista siacutesmico el territorio Peruano pertenece al Ciacuterculo
Circumpaciacutefico que comprende las zonas de mayor actividad siacutesmica en el
mundo y por lo tanto se encuentra sometido con frecuencia a movimientos
teluacutericos Pero dentro del territorio nacional existen varias zonas que se
diferencian por su mayor o menor frecuencia de estos movimientos asiacute tenemos
que las Normas Sismo Resistente del Reglamento Nacional de Construcciones
divide al paiacutes en tres zonas
Zona 1- Comprende la ciudad de Iquitos y parte del Departamento de
Iquitos parte del Departamento de Ucayali y Madre de Dios en esta regioacuten la
sismicidad es baja
Zona 2- En esta zona la sismicidad es mediacutea Comprende el resto de la regioacuten
de la selva Puno Madre de Dios y parte del Cusco En esta regioacuten los sismos se presentan con mucha frecuencia pero no son percibidos por las personas en la mayoriacutea de las veces
Determinaaoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jraeacute Antonio P a rce s O liw s 17
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Zona 3- Es la zona de maacutes alta sismicidad Comprende toda la costa peruana
de Tumbes a Tacna la sierra norte y central asiacute como parte de ceja de selva
es la zona maacutes afectada por los fenoacutemenos teluacutericos
La ciudad en estudio se encuentra en la Zona 3 de alta Sismicidad A pesar de
ello en sus caracteriacutesticas estructurales no se identifican rasgos sobre
fenoacutemenos de tectonismo que hayan influido en la estructura geoloacutegica de la
zona
2221 Paraacutemetros de Disentildeo Sismo Resistente
De acuerdo al reglamento nacional de construcciones y a la Norma
Teacutecnica de edificacioacuten E-030-Disentildeo Sismo resistente se deberaacute tomar los
siguientes valores
(a) Factor de Zona Z = 04 n
(b) Condiciones Geoteacutecnicas
El suelo investigado pertenece al perfil Tipo S3 que corresponde a un
Suelo Flexible
(c) Periodo de Vibracioacuten del Suelo To = 09 seg
(d) Factor de Amplificacioacuten del Suelo S = 14
(e) Factor de Amplificacioacuten Siacutesmica (C)
Se calcularaacute en base a la siguiente expresioacuten
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 18
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n El aacuterea en estudio corresponde a la Zona 3 el factor de zona se interpreta
como la aceleracioacuten maacutexima del terreno con una probabilidad de 10 de ser
excedida en 50 antildeos
23 E T^A S DEL ESTUDIO
Los trabajos se efectuaron en 03 etapas
231 Fase de Campo
Se efectuaron trabajos de exploracioacuten con el fin de conocer el tipo y
caracteriacutesticas resistentes del sub-suelo
232 Fase de Laboratorio
Las muestras obtenidas en el campo se llevaran al laboratorio con el objeto
de determinar sus propiedades fiacutesicas y mecaacutenicas
233 Fase de Gabinete
A partir de los resultados en Campo y Laboratorio se obtendraacuten los paraacutemetros
geoteacutecnicos del suelo en estudio
2 4 T R ^ ^ O S EFECTUADOS
241 Trabajos de Campo
Las investigaciones de Campo estaraacuten iacutentimamente ligadas al suelo encontrado
La exploracioacuten se realizoacute mediante 01 Sondeo a cielo abierto ubicado
estrateacutegicamente lo cual cubre razonablemente el aacuterea a investigar
Las profundidades maacuteximas alcanzadas seraacuten de 1145m computados a partir del nivel del terreno natural lo que nos permitiraacute visualizar la estratigrafiacutea y
determinar el tipo de ensayos de laboratorio a ejecutar de cada uno de los estratos de suelos a encontrarse de las muestras disturbadas representativas
D eteroinaaoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 19
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2411 Sondaje
Se ha efectuado 01 sondaje SPT y ensayos con posteadora manual (IWAN
AUGER) y Ensayos SPT cada metro de profundidad registraacutendose el nuacutemero de
golpes N necesarios para penetrar cada 15cm de un total de 45cm del
penetroacute metro
El equipo de Penetracioacuten Estaacutendar consta de un triacutepode y un motor el cual va
acondicionado para impulsar el martillo de 140 libras el cual cae libremente a
traveacutes de un tubo guiacutea desde una altura de 76 cm la cantildea partida es hincada en
las arenas compactas a semi compactas
La profundidad de sondajes se da en el Cuadro Ndeg01 Los resultados del
Ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar (SPT) se presenta en los Cuadros No02 y en el
Anexo I Registro de Sondaje y valores de ensayo SPT Anexo II Resultados de
ensayo de laboratorio y en el Anexo III Panel fotograacutefico
Cuadro Ndeg 01 PROFUNDIDAD DEL SONDAJE
Sondaje Profundidad (m)
SPT-01 1145
Cuadro Ndeg 02 RESULTADOS DEL ENSAYO DE PENETRACIOacuteN ESTANDAR SPT-01
SONDAJE SPT-01
Prof(m) 500-545 600-645 700-745 800-845
Primeros 15cm se descarta - 14 17 16
Primeros 15cm de prueba - 18 23 34
Uacuteltimos 15cm de prueba - 25 28 40
Valor ldquoNrdquo - 43 51 74
Determinaaoacuten del de fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dea l ia je Bachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 20
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SONDAJE SPT-01
Prof(m) 900-945 1000-1045 1100-1145
Primeros 15cm se descarta 32 39 20
Primeros 15cm de prueba 38 44 5011
Uacuteltimos 15cm de prueba 5014 5010 509
Valor ldquoN 88 94 100
N (Numero de golpes) (Longitud hincada)
2412 Muestreo Disturbado
Se tomaron muestras disturbadas de cada uno de los tipos de suelos
encontrados y extraiacutedos mediante la recuperacioacuten del sondaje a traveacutes de la
cuchara partida en cantidad suficiente como para realizar los ensayos de
clasificacioacuten e identificacioacuten asiacute como tambieacuten los anaacutelisis quiacutemicos
2413 Registro de Sondajes
Se realizoacute el registro de sondajes anotaacutendose las principales caracteriacutesticas de
los estratos encontrados tales como humedad compacidad consistencia NF plasticidad clasificacioacuten saturacioacuten etc
Figura 03 Recuperacioacuten de muestra en cantildea partida
Determlnadoacuten del ctoficlente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller J toeacute Antonio Partoes O li^ s 21
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242 Ensayos de laboratorio
Con las muestras recuperadas se realizaron los siguientes ensayos
gt 03 Anaacutelisis Granulomeacutetrico ASTM D-422
gt 03 Humedades Naturales ASTM D-2216
gt 03 Densidades maacuteximas ASTM D-4253
gt 03 Densidades miacutenimas ASTM D-4254
gt 03 Ensayo Corte Directo
gt 01 Anaacutelisis Quiacutemico
gt 01 Contenido de Sales Totales MTCE-219
gt 01 Contenido de Sulfatos ASTM D-516
gt 01 Contenido de Cloruros ASTM D-512
243 Clasificacioacuten de Suelos
Se realizaron los ensayos para la clasificacioacuten de acuerdo al Sistema Unificado
de Clasificacioacuten de Suelos (SUCS) en el laboratorio N0 2 de Mecaacutenica de Suelos
y Pavimentos de la Universidad Nacional de Ingenieriacutea Ver Cuadro N0 03
Cuadro Ndeg 03 CLASIFICACIOacuteN DE SUELOS
SONDAJE SPT-01 SPT-01 SPT-01
Prof(m) 7 00 -7 45 900-945 1100-1145Ret N0 4 000 000 010
Pasa N0 200 800 1200 1300LL() NP NP NPIP() NP NP NPSUCS SP-SM SW-SM SM
DescripcioacutenArena limosa pobremente
gradada
Arena limosa bien gradada Arena limosa
Corte directo (0) 2870o 2990o 2810degCohesioacuten(Kgcm2) 000 000 001
PesoUnitario(gcm3) 1534 1581 1596
Determinadoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte umtano entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes Olnres 22
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25 PERFIL ESTRATIGRAFICO
De acuerdo a la exploracioacuten efectuada mediante el sondeo tal como se
observaraacute en el reacutecord del estudio de exploracioacuten asiacute como en los resultados de
Laboratorio adjuntados en conformidad con las labores de campo ensayos de
laboratorio se tiene el siguiente perfil estratigraacutefico del sub suelo
- Desde OOOm hasta los 500m es una arena limosa mal gradada de baja
compacidad
- A partir de los 500m hasta los 745m de profundidad el sondaje se encontroacute
una arena limosa mal gradada color gris claro de mediana compacidad
- Desde los 745m viene seguida por una arena limosa bien gradada de color
gris amarillento densa subyace hasta una profundidad de 1145m una arena
limosa muy densa de color gris amarillento
Durante la exploracioacuten se realizoacute ensayos de SPT a partir de la profundidad de
500m
El nivel freaacutetico no se encontroacute
26 ANALISIS DE LOS RESULTADOS DE LABORATORIO
Del cuadro de propiedades iacutendices y paraacutemetros deducidos del estrato de
sustentacioacuten las arenas finas pobremente graduadas se observara lo siguiente
261 Anaacutelisis Quiacutemico
Del resultado del Anaacutelisis Fiacutesico Quiacutemico efectuado en una muestra
representativa proveniente del sondaje SPT-01 se tiene el cuadro Ndeg04
Determinacioacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller J toeacute Antonio Partoes O liw s 23
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Cuadro Ndeg 04 ANAacuteLISIS QUIacuteMICO
SondajeNdeg
Profundidad(m)
Sales Solubles Totales
PPM
ClorurosPPM
SulfatosPPM
SPT-01 600-1145 93100 21071 8392
Dichos valores de sulfatos NO ocasionan un ataque quiacutemico al concreto de la
cimentacioacuten debieacutendose de utilizar Cemento Poacutertlan Tipo I en la preparacioacuten del
concreto en los cimientos Seguacuten Design and Control of Concrete Mixtures
Capitulo II Paacuteg 20 Tabla 2-2 Poacutertland Cement PCA Asociacioacuten
262 Densidad Maacutexima Miacutenima y Relativa
A continuacioacuten se detalla los resultados de las densidades maacuteximas y miacutenimas
asiacute como las densidades relativas para cada profundidad a partir del sexto metro
Dp - IacutePd ~ P ldquo ) x l W Pd ( P raquo P^i )
^rndeDr r e l ^ a ()fe Dtosidad del en el terteno (k^m5)
DtosMad mirnma Dcradad rcca m ^im a (k ty i^ )
Cuadro Ndeg 05 CALCULO DE LA DENSIDAD NATURAL
Prof (m) N DR()(grcm3)
^min(grcm3)
Pd(grcm3)
600-645 43 58 1628 1441 1544
700-745 51 64 1628 1441 1544
800-845 74 83 1708 1454 1607
900-945 88 91 1708 1454 1607
1000-1045 94 93 1726 1467 1656
1100-1145 100 95 1726 1467 1656
Det^m inaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes Oliros 24
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Con la finalidad de asumir paraacutemetros de caacutelculo que correspondan a las
caracteriacutesticas inspeccionadas en el campo presentamos a continuacioacuten la
Cuadro N0 06 de denominacioacuten de arenas de acuerdo a su estado de
compacidad y los correspondientes rangos de densidad relativa seguacuten Lambe amp
Whitman (1969) y su correlacioacuten con la resistencia a la penetracioacuten estaacutendar
seguacuten Terzaghi y Peck (1948) modificada porskempton (1986)
Cuadro Ndeg 06- DESCRIPCIOacuteN DEL SUELO SEGUacuteN LA DENCIDAD
DESCRIPCION DENSIDAD RELATIVA PENETRACIOacuteN ESTAacuteNDARDR() N (GolpesPie)
Muy Suelta 0 - 1 5 0 - 4Suelta 1 5 - 3 5 4 - 1 0
Mediana 3 5 - 6 5 10 - 30Compacta 6 5 - 8 5 3 0 - 5 0
Muy Compacta 85 - 100 gt 50
ldquoFuente Lambe amp Whitman 1969rdquo
Tambieacuten es necesario tomar en cuenta que los granos angulosos encajan
unos con otros maacutes perfectamente que los redondeados y por esto las
arenas de granos angulosos tendriacutean un mayor aacutengulo de friccioacuten A
continuacioacuten se muestra una tabla que refleja esta influencia de la angulosidad y
de la granulometriacutea sobre el aacutengulo de friccioacuten maacuteximo presentada por Sowers y Sowers (1951) Cuadro Ndeg 07
Cuadro Ndeg 07- CORRELACIOacuteN ENTRE LA FORMA GRANULOMEacuteTRICA Y EL AacuteNGULO DE
FRICCIOacuteN INTERNA
FORMA
GRANULOMEacuteTRICA
AacuteNGULO DE FRICCIOacuteN MAacuteXIMO
SUELTA COMPACTA
Redondeada uniforme GJ O o 37o
Redondeada bien graduada 34deg 40deg
Angulosa uniforme 35deg 43deg
Angulosa bien graduada 39deg 45deg
ldquoFuente Sow^s y Sow^s (1951 )rdquo
Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes O liw s 25
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Por otro lado se muestra una correlacioacuten empiacuterica aproximada seguacuten Peck
Harrison y Thornbum (1953) de los estados de compacidad y los aacutengulos de
friccioacuten propuesta en base a ensayos de penetracioacuten estaacutendar Tal como se
muestra en la Cuadro N0 08
Cuadro Ndeg 08- CORRELACION ENTRE LA PENETRACION ESTANDAR Y EL ANGULO DE
FRICCIOacuteN INTERNA
PENETRACION ESTANDAR ANGULO DE FRICCION
N (Golpespie) (Grados)
0 - 4 2 8 - 2 9
4 - 1 0 2 9 - 3 0
1 0 - 30 3 0 - 3 6
3 0 - 50 36-41
gt 50 41 -45
ldquoFuente Peck Harrison yThornbum (1953)rsquorsquo
De acuerdo con estas referencias podemos asumir paraacutemetros con valores de
acuerdo a las inspecciones de campo de tal forma de estar del lado de la
seguridad
Como ensayo determinante se ha realizado ensayos de corte directo sobre
muestra remoldeada y drenada para hallar los paraacutemetros de Cohesioacuten (C) y
Angulo de friccioacuten 0 Los ensayos se realizaron en el laboratorio N0 2 de Mecaacutenica
de suelos y pavimentos de la Universidad Nacional de Ingenieriacutea
Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute ^ ito m o Partoes O liw s 26
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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARA DISENtildeO DEANCLAJES
31 CONDICIONES GEOLOacuteGICAS GEOTEacuteCNICAS
El perfil estratigraacutefico del suelo donde se realizoacute el estudio de mecaacutenica de suelo
presenta las siguientes caracteriacutesticas de suelo
- De OOOm a 900m Material encontrado es una arena limosa mal gradada de color gris claro (SP-SM)
- De 900m a 1100m (SW-SM) Se trata de una arena limosa bien gradada
compacta
- De 1100m a 1200m (SM) Arena limosa de densidad compacta
De acuerdo al estudio realizado in situ se determina los valores de la densidad
natural y el aacutengulo de friccioacuten para el lugar especiacutefico de Villa el Salvador de la
ciudad de Lima consideraremos el valor de cohesioacuten nula en el estudio y se
tomara dicho valor por ser un valor aun conservador para esta zona (Cuadro N0
09)
Seguacuten el estudio realizado no se encontroacute napa freaacutetica indicando que la
profundidad debe estar considerablemente maacutes abajo que la cota de cimentacioacuten
del proyecto (aproximadamente a 5000 m de profundidad)
Cuadro Ndeg 09 ESTRATIGRAFIacuteA DEL SUELO EN ZONA DE ESTUDIO DE VILLA EL
SALVADOR
Material Profundidad(m)
Nomenclaturasues Ytalt
(KNm3)Cohesioacuten
KPaAngulo de
Friccioacuten ($)
ArenaLimosa 0 0 0 -8 5 0 SP-SM 1534 0 287
ArenaLimosa 8 50 -11 00 SW-SM 1581 0 299
ArenaLimosa 1100-1150 SM 1596 1 281
Cabe sentildealar que para un disentildeo final de la estabilidad del talud con muro
pantalla anclada se recomienda la revisioacuten de la armadura de acero del muro
Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla jersquofech ille rJ re eacute ^ ito m o Paredes O liw s 27
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CAPITULO iexcln PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
que absorberaacute los esfuerzos del empuje del subsuelo para lo que se estaraacute a
disposicioacuten para las aclaraciones requeridas para el detalle respectivo
32 ESTABILIDAD DE CAPACIDAD DE CARGA DE PANTALLAS
ANCLADAS EN SUELOS
321 Introduccioacuten
El comportamiento de un anclaje en el suelo se rige principalmente por el
mecanismo de transferencia de la carga soportada por el anclaje al suelo masivo
a traveacutes de interacciones en la interfase suelo de bulbo (Figura 31) Este
mecanismo de interaccioacuten resulta en un aumento de la tensioacuten normal efectiva
del suelo y por consiguiente aumentando su resistencia a la cizalladura y el
factor de seguridad contra la rotura
En el disentildeo de una cortina atirantado la hipoacutetesis baacutesica es que las fuerzas
horizontales generadas por las presiones de contacto en la estructura del suelo
deben ser equilibradas por puntales mientras que el alivio de las tensiones
normales verticales causadas por la excavacioacuten por supuesto no Con esto los
valores de la tensioacuten de cizallamiento inducido por el proceso de excavacioacuten
aumentan significativamente con la profundidad de este
La tendencia de la cortina se mueve dentro de la excavacioacuten de la represioacuten
inducida por el suelo a lo largo de la superficie del suelo Pero pretensado la
primera liacutenea de las barras de cortina presiona contra las paredes de la
excavacioacuten sujetaacutendola al punto de anclaje Con el avance de la excavacioacuten la
estructura ahora tiende a girar alrededor de la primera liacutenea de amarre
causando desplazamientos laterales en el nuevo nivel de la excavacioacuten a su
vez de nuevo seraacute restringido por la aplicacioacuten de pretensado en la siguiente
liacutenea de anclaje Por lo tanto el movimiento de la cortina medida que avanza la
excavacioacuten se forma por una combinacioacuten de rotacioacuten y traslacioacuten influenciada
por un nuacutemero de factores tales como la cortina de incrustaciones en el terreno
de cimentacioacuten la inclinacioacuten varillas el grosor y rigidez de la estructura valores
de la distribucioacuten hipoacutetesis de sobrecarga de presiones de contacto en la interfaz suelopantalla etc La figura 04 ilustra las fuerzas que actuacutean sobre las bandas
Determinadoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute ta t to io Paredes O liw s 28
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CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
y las tensiones de cizallamiento en la interface suelo-pantalla que se desarrollan
en la excavacioacuten que se lleva a cabo
tFigura 04 Mecanismo de transferencia de carga en anclajes (Juran e Elias 1991)
Superficie de terreno
Figura 05 Sistema idealizado de fuerzas sobre pantallas atirantadas (Hanna 1982)
322 Modos de falla de pantallas ancladas en suelos
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes O liw s 29
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CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Hay varios mecanismos posibles de falla de los muros anclados Estas fallas
comuacutenmente son causadas por exceso de carga sobre un ancla Las cargas de
exceso pueden estar relacionadas con la carga de pre-tensionamiento la
secuencia de excavaciones las fuerzas del agua y fuerzas siacutesmicas entre otras
Los mecanismos de falla pueden involucrar los tendones la masa de suelo el
bulbo o las estructuras superficiales
Los principales tipos de falla son los siguientes de acuerdo con la figura 06
Figura 06 Tipos de ruptura de una pantalla anclada en suelo (GeoRio 2000)
a) Punzonamiento en la base - el suelo de fundacioacuten que soporta la base de
la pantalla tiene una capacidad de carga baja de menos de 20 kPa con iacutendice de resistencia a penetracioacuten NSPT lt 10
b) Rotura en fondo de la excavacioacuten - puede ocurrir cuando existe una capa de terreno blando debajo del nivel de excavacioacuten
Determinadoacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 30
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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
c) Ruptura Global - romper la cuntildea en mayor riesgo durante el proceso de
excavacioacuten o disturbacion generalizado de profundidad (veacutease tambieacuten
la Figura 07)
d) Deformacioacuten Excesiva - puede ocurrir durante la construccioacuten antes de
que el pretensado de los anclajes
e) Rotura del tirante - se puede producir si los componentes del sistema son
individualmente atirantado inadecuadamente o debido a la ocurrencia de
la sobrecarga de los anclajes durante la construccioacuten cuando no todos
los niveles de anclaje tambieacuten se instalaron
f) Rotura de la pantalla - ocurrencia de ruptura en flexioacuten debido al disentildeo
estructural inadecuado o ruptura de perforacioacuten anclas
Rupftra laquom cunha Ruptura generalizada
Figura 07 Tipos de ruptura global cuntildea y generalizada (GeoRio 2000)
323 Estimacioacuten de la capacidad de carga de anclaje en suelos
La mejor estimacioacuten de la capacidad de carga de los anclajes en suelos se
determina mediante la realizacioacuten de pruebas preliminares de anclaje construido
con la misma tecnologiacutea y mano de obra en el futuro emplazamiento de la obra
ya que no es teoacutericamente posible incorporar meacutetodos para el caacutelculo de la
influencia de diversos factores determinantes tales como proceso de perforacioacuten la calidad de mano de obra el proceso de inyeccioacuten etc
^ te rm in a c ioacute n del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes OIiacutetos 31
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CAPITULO lli PARAMETROS GEOTECNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
En general los meacutetodos disponibles para la determinacioacuten de la capacidad de
carga de los anclajes en suelo consideran que la resistencia del anclaje se debe
exclusivamente a la resistencia al corte desarrollado en la interface suelo-bulbo
sin tomar en consideracioacuten de los efectos del proceso de construccioacuten
incluyendo la influencia de procedimiento de inyeccioacuten soacutelo cualitativamente
3231 Norma Brasileiacutera NBR-5629
La NBR-5629 recomienda la estimacioacuten preliminar de liacutemite de capacidad de
carga anclada usando las siguientes expresiones
Suelos Granulares
Suelos Cohesivos r = a 0 UXb sO O M
Doacutende
Capacidad de carga limite o ultima
G Tensioacuten vertical efectiva en el punto medio del anclaje
U Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje
K f Coeficiente de anclaje dado en la Cuadro Ndeg 10
Lb Longitud del bulbo del anclaje
o Coeficiente de reduccioacuten de resistencia al corte no drenada Su
a 0 = 075 para Su s 40 kPa yPara suelos cohesivos
a 0 = 035 para Su s 100 kPa
lsquo Determinadoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de arcla|eBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliros 32
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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Cuadro Ndeg 10 COEFICIENTE Kr DE SUELOS GRANULARES
Suelo Compacidad
Suelta Compacta Muy CompactaLimo 010 040 100
Arena Fina 020 060 150
Arena Media 050 120 200
Gruesa y Pedr^ones 100 200 300
ldquoFuente Norma Brasilera NBR-5629
Este meacutetodo no tiene en cuenta los efectos de la presioacuten de inyeccioacuten El NBR-
5629 reconoce que la inyeccioacuten del bulbo de anclaje de la lechada puede ser del
tipo simple con flujo ascendente y de una sola etapa o por medio de vaacutelvulas y
en etapas sucesivas a criterio de la empresa ejecutora siempre que esteacuten
garantizados el llenado completo del agujero abierto en el suelo y la capacidad
de carga para el anclaje
3232 Meacutetodo de Ostermayer (1974)
Propone aacutebacos que relaciona la longitud de la zona de anclaje (bulbo) con la
capacidad de carga maacutexima de anclaje basado en el anaacutelisis de los resultados
de aproximadamente 300 ensayos en Alemania en anclajes con diaacutemetro de
perforacioacuten entre 10 y 20 cm y cobertura del suelo superior a 4m
La Figura 08 muestra las correlaciones sugeridas por Ostermayer para suelos
granulares sin especificacioacuten del procedimiento de inyeccioacuten o los valores de la presioacuten de inyeccioacuten
D e te ^ in a d oacute n del creficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato la je Bachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 33
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CAPITULO PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOSPARADISENtildeO DE ANCLAJES
laquoen
9laquo
O
mdash g pedregulho arenoso
areia meacutedia a grossa com pedregulho
Figura 08 Capacidad liacutemite de carga de anclaje en suelos granulares seguacuten Ostermayer (1974)
Para suelos cohesivos (limos y arcillas plaacutesticas medianas arcillas altamente
plaacutesticas) Ostermayer (1974) tambieacuten presento en la Figura 09 la variacioacuten con
la longitud de bulbo de la resistencia al cizallamiento en la interface suelobulbo
por unidad de longitud para anclajes realizados con y sin reinyeccioacuten En la
Figura 10 la variacioacuten en la resistencia al corte se muestra como una funcioacuten de
la reinyeccioacuten de presioacuten con lechada de cemento en la relacioacuten agua cemento
preparado = 04
ldquoDeterminaaoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jraeacute Antonio P a rce s OIitos 34
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CAPITULO IIIrsquo PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Figura 09 Resistencia a la rotura por unidad de longitud de los anclajes en suelos cohesivos
(Ostermayer 1974)
400
300
19 ancoragens executadas em argila de mediacutea a alta plasticidade Wl = 48a58 lp = 25 a35 le =11 a12
2001
Perfura^aacuteo
15(4M|
1510)
com reve^mento seco sem revestlmento seco sem revestimento com lavagem 15(420) - diagravemetro do furo- 15cm
-420 Kg de cimento consumido nareinjepao
1000 2000 3000 4000
Pressaacuteo de iacutenjegaacuteo (kPa)
Figura 10 Influencia de la presioacuten de inyeccioacuten en la resistencia al corte en suelos cohesivos
(Ostermayer 1974)
Determinacioacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio Paredes O liw s 35
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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
3233 Meacutetodo de Bustamante amp Doix (1985)
Basado en 120 pruebas de carga realizadas en Francia Bustamante y Doix
(1985) sugieren un meacutetodo para el dimensionamiento de los anclajes los cuales
consideran la influencia de la teacutecnica de inyeccioacuten presioacuten de inyeccioacuten y
volumen de pulverizacioacuten de cemento inyectado La capacidad de carga liacutemite de
anclaje Tmax se puede determinar por
Tmm Capacidad de carga limite o ultima
De Diaacutemetro medio para el tramo anclado
Dp Diaacutemetro perforado para el tramo anclado
P Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten
Lb Longitud del tramo anclado
qs Resistencia al cizallamiento o cortante
Cuadro Ndeg 11 COEFICIENTE 0 PARA SUELOS
Tipo de Suelo Coeficiente 0
Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten
Grava 180 13-14
Grava Arenosa 1 6-1 8 12-14
Arena con Grava 1 5-1 6 12-13
Arena Gruesa 1 4-1 5 11 -1 2
Arena Media 1 4 -1 5 11 -1 2
Arena Fina 1 4-1 5 11 -1 2
Arena Limosa 14- 15 11 -1 2
Limo 14-1 6 11 -12
Arcilla
OcitCO 12
Marga 18-21 11 -12
Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11
Determlnaaoacuten del c o c ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio P a rce s OIiacutetos 36
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CAPITULO un PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
El cuadro N011 presenta los valores de p que es el coeficiente de escala para
varios tipos de suelo teniendo en cuenta las dos teacutecnicas de inyeccioacuten (con y sin
reinyeccioacuten) suponiendo que el volumen inyectado es de al menos 15 veces el
volumen perforado para llegar a los valores de p en la tabla Como era de
esperar los valores maacutes altos del coeficiente se producen para los anclajes
reinyectadas
Los graacuteficos de correlaciones empiacutericas para estimar los qs coeficientes para
anclajes con y sin reinyeccioacuten se presentan para las arenas y gravas en la
Figura 11 y de limos y arcillas en la Figura 12 construida sobre la base de los
resultados de Doix y Bustamante (1985) Fujita (1977) Ostermayer y Scheele
(1977) Ostermayer (1974) Koreck (1978) y Jones (1980 1984) En abscisas la
cantidad Pl se refiere al liacutemite de presioacuten de inyeccioacuten y N el nuacutemero de golpes
de la prueba SPT
0 0 9 i f i 15 20 U 30 39 40 4 fl 3 0 S5 90 6S 7 0
Pl (MPa)1 _____i _______ i _____ i______ i _______ i _____i______ i _______ l __ mdasha--------- a--------- J-----------1---------- 1---------- 1
0 K O 30 D 90 laquo m laquo) tu M) no t raquo 1U 1WN
Figura 11 Correlaciones empiacutericas para la fuerza de cizallamiento por unidad longitud en la arena I
grava (Bustamante y Doix 1985)
lsquo Determlnadoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para diserto dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 37
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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Las correlaciones muestran que en comparacioacuten con una sola inyeccioacuten de los
efectos de la reinyeccioacuten en fases sucesivas son aparentemente maacutes
pronunciada para las arcillas limos (Figura 12) que para la arena grava (Figura
11) contradiciendo las pruebas experimentales que indican que los suelos
arenosos son de mayor inyectabilidad y maacutes susceptibles a los efectos de la
sucesiva reinyeccioacuten a alta presioacuten Este comportamiento puede deberse a otros
factores no considerados por Bustamante y Doix (1985) en la interpretacioacuten
empiacuterica de los resultados de las pruebas de carga (Novaacuteis Souza 2001)
-------------1-------------1------------T---------- ---F-------- ---------------- ~lo 10 20 30 40 W 60
N
Figura 12 correlaciones empiacutericas para la resistencia al corte por unidad de longitud en arcillas
limos (Bustamante y Doix 1985)
3234 Meacutetodo de Costa Nunes (1987)
Similar al meacutetodo de Bustamante y Doix (1985) fue propuesto por Costa Nunes
(1987) pero con la importante diferencia de que la influencia de la presioacuten de inyeccioacuten puede ser analizada cuantitativamente no soacutelo cualitativamente como en el meacutetodo de Bustamante y Doix (1985)
La capacidad de carga del liacutemite del anclaje estaacute dada por
bullDetermigravenatigraveoacuten del e ffic iente de resistencia al corte unitagraverio entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralaleBachiller Jreeacute Antonio Partoes OIiacutetos 38
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CAPITULO lli PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOS P A MDISENtildeO DE ANCLAJES
= c + +(TI
r M Capacidad de carga limite o ultima
D Diaacutemetro medio del bulboe
nd Coeficiente de aumento del diaacutemetro debido a la presioacuten de inyeccioacuten
nl Coeficiente de reduccioacuten de longitud por la presioacuten no uniforme
Lb Longitud del tramo anclado
r Resistencia al cizallamiento en la interface bulbo - suelo
Para determinar la resistencia al cizallamiento en la interface suelo-bulbo Costa
Nunes (1987) considera el criterio de rotura de Mohr-Coulomb suponiendo una
inyeccioacuten a presioacuten residual a rsquor estimada en un 50 la presioacuten inyeccioacuten dada
c Cohesioacuten
Yc Peso especiacutefico del suelo a una profundidad al centro del bulbo
h Profundidad al centro del bulbo
nh Reduccioacuten del factor de profundidad cuando es maacutes de 9m
0 Angulo de friccioacuten
a r 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten
Seguacuten Costa Nunes en la mayoriacutea de los casos se puede considerar nh = na = nb = 1
lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 39
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA AL CORTE
UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
41 PROCEDIMIENTO DE TRABAJO
El presente procedimiento comprende los trabajos requeridos para la correcta
ejecucioacuten de los anclajes en la zona determinada en villa el salvador
411 Secuencia de los trabajos
4111 Anclajes de cable
Los anclajes post-tensados son estructuras flexibles y lineales compuestos por
varios cordones de acero de alta resistencia los cuales se adhieren o fijan con
cemento dentro de roca o suelo estable (pasando el planode falla) Los anclajes
al tensarlos transmiten los esfuerzos desde el cabezal (extremo visible en la
superficie del talud) hasta el tramo anclado mitigando de esta forma los
movimientos del talud
Los anclajes estaraacuten conformado por cordones de acero grado 270 de baja
relajacioacuten con 58rdquo (1500 mm) de diaacutemetro acorde con los requerimientos del
ASTM A-416 Las caracteriacutesticas mecaacutenicas del acero grado 270 de baja relajacioacuten son
Esfuerzo miacutenimo a la rotura 18980 kgmm2 (18619 KNcm2)
Esfuerzo de fluencia 17082 kgmm2 (16757 KNcm2)
Moacutedulo de elasticidad 2780000 kg (195 KNmm2)
Seguacuten los requerimientos indicados en la norma ASTM A-416 los valores de resistencias miacutenimas del cable se indica a continuacioacuten
Diaacutemetro del cordoacuten 1524 mm (0600 in)
Deterninadoacuten del ^laquofic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 40
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Aacuterea de acero por cordoacuten 14000 mm2 (0153 in2)
Resistencia miacutenima a la rotura (Fr) 2657000 kg (2607 kN)
- Resistencia miacutenima a la fluencia (Sfc) 2391000 kg (2346 kN)
Con estas caracteriacutesticas se obtienen seguacuten los lineamientos para disentildeo
indicados en las recomendaciones del Instituto del Post-Tensado los siguientes valores para cada cable de acero de 06rdquo de diaacutemetro (1524 mm)
- Carga de disentildeo o trabajo (060 F r ) 1595040 kg (15642 KN) Ftr
- Carga de ensayo (120 Ftr) 1914007 kg (18770 KN)
- Carga de incorporacioacuten (105 Ftr) 1674782 kg (16424 KN)
lsquo Porcentaje sugerido para los ensayos en anclajes temporales
a) Armado de Anclajes
La preparacioacuten de los anclajes ha sido realizado sobre una plataforma provisional para el montaje primero se prepararaacute el tubo de inyeccioacuten de PVC
clase 10 con diaacutemetro de 1rdquo donde se ejecutaraacuten los agujeros para la inyeccioacuten
(vaacutelvula-manguito) Luego alrededor del tubo de inyeccioacuten se colocaraacuten los
cables de acero sobre separadores y cortados seguacuten la longitud definitiva del
anclaje
Los cables requeridos fueron suministrados y montados en campo el tramo del
cable de acero correspondiente al bulbo del anclaje ha sido preparado previamente y en la zona de transicioacuten del tramo libre al anclado el cable fue
sellado con cinta plaacutestica para evitar la entrada de lechada de cemento al tramo libre el tramo libre se protegioacute (aisloacute) con una manguera de polietileno actuando
como un forro
lsquo Deterrnnadoacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes Olitos 41
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Figura 13 Armado de anclaje de cable
b) Perforacioacuten
El objetivo de las perforaciones para anclajes es la obtencioacuten de un agujero con
la mayor linealidad posible El diaacutemetro de la perforacioacuten debe permitir la instalacioacuten del anclaje de cable del modo maacutes faacutecil posible
Baacutesicamente existen dos sistemas de perforacioacuten que pueden ser utilizados en
la ejecucioacuten de anclajes El primero es el sistema rotativo convencional y el segundo ha roto percusioacuten
Para la ejecucioacuten de la perforacioacuten se ha empleado el meacutetodo rotativo con el uso de una zapata tipo widia
El sistema que se ha aplicado es de perforacioacuten a rotacioacuten con tuberiacutea HQ hasta la profundidad requerida una vez llegado a la cota se perfora con tuberiacutea de
revestimiento HW (rimando en la zona exterior de la tuberiacutea HQ) hasta llegar a la cota de fondo donde se colocaraacute el anclaje
Se procede a limpiar el sondeo con agua y se retira la tuberiacutea interior HQ una vez retirada toda la tuberiacutea HQ se procede a colocar el anclaje de cable
Bachllldrsquo Jeacute Antonio Paredes Oliws 42
Determinadoacuten del crofidente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclaje
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Colocado el anclaje de cable se procede a retirar la tuberiacutea de revestimiento HW
para despueacutes inyectar el anclaje con lechada de cemento
Figura 14 Colocado de anclaje de cable en sondeo
c) Inyeccioacuten
Los anclajes fueron fijados en el terreno a traveacutes de lechada de cemento compuesta por una mezcla de agua limpia con cemento Portland comuacuten tipo I
La gran mayoriacutea de las recomendaciones y praacutecticas existentes situacutean la relacioacuten
aguacemento entre 045 y 055 en peso
En nuestro caso se ha usado la relacioacuten ac de 050 mezcla que garantiza una
resistencia a la compresioacuten simple de 210 kgcm2 a los 7 diacuteas
Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enve la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 43
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Figura 15 Inyeccioacuten de anclaje de cable
d) Tensado
Todos los anclajes fueron tesados una vez que la lechada de cemento del
anclaje obtuvo la resistencia adecuada (210 kgcm2) se estimoacute en 7 diacuteas como miacutenimo en cada caso
El tesado de los anclajes se realizoacute con gato hidraacuteulico de hasta 100Tn de carga
de trabajo y con una carrera en el pistoacuten de hasta 10rdquo ademaacutes permitioacute tesar
los cables del anclaje en conjunto el tesado se realizoacute hasta llegar al arranque del bulbo
4112 Equipos y Materiales
Relacioacuten de equipos y materiales utilizados
Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Antonio Paredes O liw s 44
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Cuadro Ndeg 12 EQUIPOS UTILIZADOS
ITEM DESCRIPCION CANTIDAD
1 B O M B A DE LO D O S C M O T O R L IS TE R P E T TE R 100
2 B O M B A P A R A TE N S A D O E N E R P A C 100
3 G A T A H ID R A U L IC A E N E R P A C DE 10000 PSI 100
4 E Q U IP O DE P E R F O R A C IO N R O T A T IV O D IA M A N TIN O 100
5 B O M B A DE IN Y E C C IO N DE C E M E N T O 100
6 TU B E R IA DE P E R F O R A C IO N HQ y H W 100
7 TU B E R IA DE IN Y E C C IO N C O N O B T U R A D O R 100
8 E Q U IP O DE SPT 100
42 ESTIMACIOacuteN DE LA CAPACIDAD DE CARGA SEGUacuteN LOS DATOS OBTENIDOS EN EL ESTUDIO DE MECAacuteNICA DE SUELOS
De acuerdo a los datos obtenidos en el estudio de mecaacutenica de suelos se tiene
lo siguiente
Cuadro Ndeg 13 DATOS REALES DEL ESTUDIO
DATOS
Del estudio de mecaacutenica de suelos De los anclajes
Paraacutemetros Unidad Paraacutemetros Unidad
Cohesioacuten 0 Carga de Anclaje NA
Angulo de friccioacuten 2870o Profundidad del bulbo de anclaje 950m
Peso Unitario 1476 KNm3 Diaacutemetro del bulbo 0114m
Clasificacioacuten SUCS Arena limosa gradada SP-SM
Longitud del Bulbo de Anclaje 40 50 y 60m
Factor de seguridad Presioacuten de iny^cioacuten 60 kgcm2
Habiendo obtenido todos los paraacutemetros necesarios se puede estimar las capacidades de cargas de acuerdo a los meacutetodos mencionados en el capiacutetulo anterior(Capiexcltulo III 323)
Deterrntoadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 45
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
gt Norma Brasilera NBR 5629
gt Bustamante y Doix 1985
gt Meacutetodo Costa Nunes 1985
421 Norma Brasilera NBR 5629
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son las longitudes
ancladas que 40 50 y 60m asiacute como el valor Itf igual a 15 valor que se
obtiene del tipo de suelo del cuadro Ndeg 10
Cuadro Ndeg 10 - Coeficiente Kf de suelos granulares NBR-5629
Suelo Compacidad
Suelta Compacta Muy Compacta
Limo 010 040 100
Arena Fina 020 060 150
Arena Media 050 120 200
Gruesa y Pedr^ones 100 200 300
2 - M C T O D O D E L A N O R M A B R A S I L E R A - 5 6 2 9
_ J 7 -T = 0 -7 U t L r K s Para suelos granularesmax Z b f
T (max) =
az =
Capacidad de carga limite o ultima TN
Esfuerzo vertical efectivo en el punto medio del anclaje KNm2
O
CIl
II II Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje m
Longitud del bulbo del anclaje m
coeficiente de anclaje dado en la Tabla Ndeg M
Cuadro Ndeg 14 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BR-5629
y e
(K N m 2 )
z
iexclm )
D
(m )
a z
(K N m 2 )
U
( m )
Lb
(m )
K f T ( m a x )
lt trade l
14 8 7 0 01 103 32 0 4 3 4 0 9 15 27 23 _
14 8 65 0 1 9 5 9 4 0 4 3 5 0 15 V 3 1 6 1 ___
14 8 6 0 H 0 1 8 8 5 6 0 4 3 6 0 B U 15 35 01
Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de arolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes Ouumltos 46
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
422 Meacutetodo Bustamante y Doix 1985
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son la parte anclada
40 50 y 60m el diaacutemetro perforado 0114m el coeficiente p que es el
coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo seguacuten el tipo de inyeccioacuten para
nuestro caso es el 14 derivaacutendose este valor del estudio de suelo (Cuadro Ndeg
11) El coeficiente qs (resistencia cortante) toma valores de 02 y 025 Mpa
Cuadro Ndeg 11 - Coeficiente p para suelos
Tipo de Suelo Coeficiente P
Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten
Grava 180 13 -14
Grava Arenosa 1 6 -1 8 12 -14
Arena con Grava 1 5 -1 6 12-13
Arena Gruesa 14- 15 11 - 12
Arena Media 1 4 -1 5 11 - 12
Arena Fina 14 -1 5 11 -12
Arena Limosa 14- 15 1 1 -1 2
Limo 14- 16 1 1-1 2
Arcilla 1 8 -2 0 12
Marga 18- 21 11 - 12
Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11
3- METODO DE BUSTAMANTE Y DOIX 1985
T(max) = Capacidad de carga limite o ultima TN
De= Diaacutemetro medio para el tramo anclado m
Dp = Diaacutemetro perforado para el tramo anclado mLb= Longitud del tramo anclado m
P = Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten qs= Resistencia al cizallamiento o cortante Mpa
ldquoDeterminadoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo de anclajerdquoBachiller Jraeacute Antonio Paredes Oliws
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Cuadro Ndeg 15 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BUSTAMANTE DOIX 1985
p Dp
(m)De(m)
Lb(m)
qs
(Mpa)
T (max)
(TN)130 011 0149 40 025 4759130 011 0149 50 02 4759130 011 0149 60 02 5710
423 Meacutetodo Costa Nunes 1985
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada necesarios son la
longitud de la parte anclada 40 50 y 60m el diaacutemetro perforado para el tramo
anclado 0114m ademaacutes el coeficiente de reduccioacuten por la presioacuten no uniforme
ni el coeficiente de aumento de diaacutemetro nd por la presioacuten de inyeccioacuten estos
dos uacuteltimos coeficientes toman valores de 1 otro dato de entrada importante
seguacuten Costa Nunes es la resistencia cortante t que es calculada con la
expresioacuten
T f = c + (c rsquo+CT rsquo 0 SUELOSGRANUWRES
r f = c + (y chnh +CTr )tan0 SUELOS COHESIVOS
C = Cohesioacuten del suelo KNm2yc= Peso especifico del suelo a una profundidad al centro del bulbo KNm3 h = Profundidad al centro del bulbo m
nh = Factorde correccioacuten cuando esta a una superior a 9m 0 = Angulo de friccioacuten
or= 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten KNm2
Para mayoriade asos nh = nb = nd = 10 De acuerdo a Costa Nunes
Cuadro Ndeg 16 RESISTENCIA CORTANTE SEGUacuteN DATOS
C ye h nh 0 OT T
(KNm2) (KNm3) (m) (0 ) (KNm2) (KNm2)
00 148 70 10 287 4000 2756
00 148 65 10 287 4000 2715
00 148 60 10 287 4000 2675
techlllerJtoeacute Antonio Parces Oliws 4 8
Deteminadoacuten del (E fic ien te de resistencia al corte unitario ende la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquo
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
La resistencia cortante hallada de esta ecuacioacuten depende de los paraacutemetros
mostrados en la figura superior asiacute como la presioacuten de inyeccioacuten que se usa no
supera los 8 a 10 Kgcm2 con estos datos se halla el esfuerzo cortante que es
un valor de 3924 KNm2 El diaacutemetro medio de la perforacioacuten es de 0137m
1- METODO DE COSTA NUNES
T(max) = C a pa c idad d e ca rga l im i te o u l t im a TN
D e = D ia m e tro m e d io d e l b u lb o m
nd= C o e f ic ie n te d e a u m e n to d e l d ia m e tro d e b id o a la p re s ioacute n d e in y e c c ioacute n
^ = L o n g itu d d e l t ra m o a n c la d o m
nl = C o e f ic ie n te d e re d u c c ioacute n d e lo n g itu d p o r la p re s ioacute n n o u n ifo rm e
x = R e s is te n c ia al c iz a lla m ie n to e n la In te r fa s e b u lb o s u e lo K N m 2
Cuadro Ndeg17 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO COSTA NUNES 1985
ni Lb nd De Tmax(m) (m) (TN)
10 40 10 011 403
10 50 10 011 497
10 60 10 011 587
Aplicado estos tres meacutetodos para calcular la capacidad de carga uacuteltima podemos elaborar el siguiente cuadro Ndeg 18
Cuadro Ndeg 18 CUADRO RESUMEN PARA LAS DIFERENTES LONGITUDES DE BULBOS
ANCLAJE METODO NBR-5629 BUSTAMANTE Y DOIX COSTA NUNES
BULBO T (Max) T (Max) T (Max)
(m) (TN) (TN) (TN)
40 27-23I M t 4759 4030
50 3161 4759 4970
60 3501 5710 5870
D e t^m ito a oacute n del ^laquo fic ien te de resistencia al to rte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 49
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43 RESISTENCIA ENTRE EL BULBO Y EL SUELO
La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las
propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y
la presioacuten de inyeccioacuten (Cuadro N0 11)
El esfuerzo al cortante en el anclaje puede ser calculado por la expresioacuten
(Littlejohn y Bruce 1975)
Ecuacioacuten (10)
Doacutende
T = Fuerza de tensioacuten de disentildeo
D h = Diaacutemetro del hueco
r a = Esfuerzo de cortante permitido
Lb = Longitud cementada del bulbo
Determ l^raoacuten del ctoficiente de resistencia al torte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje Bachiller Jraeacute Antonio Partoes O lilaquo s 50
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Cuadro N0 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuerzos en bulbos de diaacutemetro
pequentildeo (Sabatini y otros 1999)
Tipo de SueloFactor Suelo Granular Suelo Cohesivo
Propiedades del sueloAngulo de friccioacuten tamantildeo y distribucioacuten de los agriados Mheslon Indice plastico
l^todo de perforacioacuten El uso de tuberiacutea de revestimiento aumenta los esfuereos normales y de friccioacuten
El uso de lodos en la ^rforacioacuten disminuye la capacidad
Longitud del bulto
La resistencia aumenta al aumentar la longitud del bulbo hasta los 6 metros con incrementos moderados hasta los 12 metros y muy ^co Incremento despueacutes de los 12 m
Incrementos continuos en suelos con resistencia no drenada menor de 96 kPa
1 ----mdash r
Aumenta la resistencia hasta un diaacutemetro de 30 centiacutemetros
Diaacutemetro del bulboAumenta la resistencia al aumentarel diaacutemetro hasta 10 centiacutemetros y muy poco a partir de ese diaacutemetro
i
La capacidad del ancla aumenta al aumentar la presioacuten de inyeccioacutenPresioacuten de Inyeccioacuten
La capacidad del ancla aumenta solamente con inyeccioacuten por etapas Presiones iniciales muy altas deben evltarse
En el Cuadro N0 20 se muestran algunos valores del esfuerzo de cortante permitido para anclajes en roca y en suelos Los tendones deben separarse
entre siacute utilizando espaciadores para asegurar la adherencia total de cada uno
de ellos a la mezcla cementante en toda la longitud del bulbo Adicionalmente
deben colocarse centralizadores para garantizar que existe un cubrimiento de mezcla de miacutenimo 10mm
Determinadoacuten del cw ficlente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliras 51
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Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo
interface a lo largo del bulbo (Modificado de PTI
de anclaje y el material en la
1996)
R esistencia Uacute ltim a al C ortan te R es is tenc ia Uacute ltim a alen tre el Bulbo y el ^ t e r ia l en la C ortan te entre el B u lto y el
T ipo de ^ t e r ia l In tertace P eriacutem etra l del B u lto ^ t e r i a l en la Interfacepara Iny toc ione s por P eriacutem etra l del B u lto para
G ravedad Inyecciones a P resioacuten
Kpa Kpa
G ranito y basa lto 1700 a 3100
C aliza do lom fflca 1 4 0 0 a 2 1 0 0
C aliza blanda 1000 a 1ltW0
P izarras y lutitas duras 800 a 1400
Lutrias blandas 200 a 800
Aren iscas 800 a 1700
Aren iscas m e tto riza d a s 700 a 800
C reta 200 a 1100
^ r g a m eteorizada 150 a 250
C oncre to 1400 a 2 8 0 0
Arcilla lim osa blanda30 a 70
Arcilla lim osa30 a 70
Arcilla dura de p lastic idad m edia a alta
30 a 70 30 a 100
Arcilla m uy dura de p lastic idad m edia a alta
70 a 170
Arcilla m u y dura lim osa de p lastic idad m edia
270 a 370
Arena de grano m edio a fino dens idad m edia a alta
80 a 370
Arena de grano grueso con grava densidad media
100 a 600
Arena de grano g rueso con grava densidad densa a m uy densa
70 a 140 250 a 900
Arenas lim osas170 a 400
D etritos g lac ia les densos300 a 500
Grava arenosa densidad m edia200 a 1300
Grava arenosa densa a m uy densa 270 a 1300
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario en te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 52
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga en bulbos de anclas preshy
tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatini y otros 1999)
Tipo de Suelo
DensidadRelativa
(SPT)
Transferencia Estirada en
kNmmdashf---------------------- 1
Suelta 145^ en a y l^d ia densa 220grava Densa 290
Suelta 100^ en a l^dia densa 145
Densa 190
Suelta 70^ en a y l^d ia densa 100limos Densa 130
I^zcla de arenay arcilla Dura 30de baja l^ y Dura 60plasticidad
Suelta SPT = 4 a 15^ d ia densa SPT = 15 a 30
Densa SPT = mas de 30
431 Calculo de la adherencia
La resistencia a la adherencia muy raramente se mide en el laboratorio y no existe un procedimiento estaacutendar para calcularla La mayoriacutea de los disentildeos se basan en estimativos ldquocrudosrdquo de la resistencia entre el suelo o roca y el bulbo
por correlacioacuten con casos similares tablas de resistencias tiacutepicas o por la
experiencia local
La carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar SPT como se
indica en la Cuadro Ndeg 20 (Sabatini y otros 1999) El factor de seguridad recomendado debe ser mayor de 20
La suposicioacuten de la resistencia entre el bulbo y el suelo genera una gran incertidumbre en el disentildeo y en ocasiones se ha llegado a fracasos
Determlnaaoacuten del cw fic iente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 53
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILM EL SALVADOR
Como solucioacuten a la incertidumbre generada por la suposicioacuten de la adherencia
entre el bulbo y el suelo se acostumbra a realizar pruebas de carga de anclajes
con el objeto de verificar en campo los valores supuestos y si es necesario
modificar las longitudes del bulbo o las cargas aplicadas
Estos ensayos son muy importantes al inicio del proceso de construccioacuten de los
anclajes Despueacutes de realizados los ensayos de carga se procede a revisar y
actualizar el disentildeo en lo relacionado con los bulbos de anclaje especialmente
cuando se requiere aumentar su longitud
44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE EL BULBO Y EL
SUELO EN VILLA EL SALVADOR
441 Tensado de anclajes
Los anclajes han sido tensados hasta llegar al arranque del bulbo para esto se
detalla a continuacioacuten los resultados de la prueba de tensado
Cuadro Ndeg 22 CARGA DE ARRANQUE DE BULBOS EN VILLA EL SALVADOR
Anclaje Longitud Bulbo (m) Carga Tesado (TN)
A-I 40 3646
A-ll 50 4215
A-lll () 60 4404
() Para el anclaje A-lll no se llegoacute al arranque
Con los datos obtenidos procedemos a calcular el esfuerzo de corte en la
interaccioacuten bulbo - suelo para esto nos apoyamos con la Ecuacioacuten (10)
Seguacuten la ecuacioacuten se tiene
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller J toeacute Antonio Paredes OHtos 54
NIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA Facultad de Ingenieriacutea Civil
CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
T
nDhLb
Cuadro Ndeg 23 ESFUERZO DE CORTE ENTRE BULBO - SUELO EN VILLA EL SALVADOR
ANCLAJE T(TN) Dh (m) Lb(m) T a (KNm2)
A-I 3646 01143 40 24902
A-ll 4215 01143 50 23030
A-lll () 4404 01143 60 20053
lsquo to te rm in^oacuten del ctoficlente de resistencia al torte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 55
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Ciril OBTENIDOS
CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS
51 Capacidad de Carga Ultima Obtenido
La capacidad de carga ultima obtenida en campo para los anclajes A-I y A-ll se
verifica cuando el bulbo falla por arrancamiento mientras que para el anclaje A- III el bulbo no falla por arrancamiento sin embargo se ensaya hasta llegar al
liacutemite de fluencia
De acuerdo al cuadro N0 22 para los anclajes A-I y A-ll se ha llegado a la carga
ultima mientras que para el anclaje A-lll se ha llegado a la carga miacutenima de
fluencia
El cuadro N0 23 nos indica el esfuerzo de corte real que existe entre el bulbo y
el suelo de la zona en estudio los valores de ^ a para los anclajes A-I y A-ll son
calculados de acuerdo a la Ecuacioacuten (10)
52 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido
De los valores obtenidos con referencia a los anclajes A-I y A-ll se puede
comparar con los valores del Cuadro Ndeg 20 por consiguiente para las arenas
limosas se tiene un rango de valores que pudiera tomar ^ a (170 KNm2 - 400
KNm2) el cual estaacute dentro de ese rango nuestros valores hallados para nuestro
tipo de suelo en estudio seguacuten el Cuadro Ndeg 23
Haciendo un graacutefico comparativo con los resultados obtenidos del Cuadro Ndeg 23
y los datos que nos brinda el Cuadro Ndeg 20 de acuerdo al rango de valores se
tiene el Figura Ndeg 16
En la Figura Ndeg 16 podemos visualizar los valores obtenidos que se encuentran
dentro del rango de valores de Resistencia Uacuteltima al Cortante entre el Bulbo y el
suelo arenoso
Determinacioacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 56
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Civil OBTENIDOS
Figura Ndeg 16 Valores resistencia uacuteltima
Tambieacuten se pudo observar que los diaacutemetros reales fueron mayores en
comparacioacuten con el diaacutemetro de perforacioacuten tal como se muestra en el cuadro
N0 24 -
Cuadro Ndeg 24 DIAacuteMETROS REALES EN CAMPO Y EL EN AUMENTO
ANCLAJE D Teoacuterico (m)D Real de
Anclaje (m)() Aumento
A-I 01143 0141 2336
A-ll 01143 0147 2860
A-lll () 01143 0151 3211
lsquo Deteroinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte uniterio e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jw eacute Antonio Paredes O liw s 57
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
61 CONCLUSIONES
1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de
valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se
realizoacute la prueba (Villa el Salvador)
2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de
resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso
para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar
en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de
suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador
3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada
4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)
debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo
previamente calibrado
5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo
tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de
Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros
meacutetodos estimativos
6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga
requerida
7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten
8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi c o n c l u s io n e s y r e c o m e n d a c io n e s
62 RECOMENDACIONES
1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de
verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del
comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio
2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con
precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las
longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea
evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de
perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria
de los anclajes
3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en
cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser
mayores
4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable
controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten
los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos
lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil B IB L IO G R A F IA
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Determlnatiacuteoacuten del c iacutec le n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de anclajetachlller Jraeacute Antonio Paredes Oliws 60
UNIWRSIOAD NACIONAL DE INGENIERIAF K u lttd lngraquonirlraquo CMI LISTA DE CUADROS
Cuadro N 22 Carga de arranque de bulbos en Villa El Salvador 54
Cuadro N 23 Esfuereo de corte entre bulbo - suelo en VIII El S lv do r 55
CUadro N 24 Diaacutemetros reales en campo y el en aumento 57
f r^ m ln ^ oacute n dal c ic la n te da ratittancl al corta unitario antra la unioacuten bulbo anclado y auaio aranoao para dlaaoacuteo da arclajatah lllw Jlt^ Antonio Parrtaa OHlaquot fl
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteAFacultad de Ingenieriacutea Civil LISTA DEFIGURAS
LISTA DE FIGURAS
Figura 01 Ubicacioacuten de zona de estudio 13Figura 02 Vista frontal del lugar en estudio 14
Figura 03 Recuperacioacuten de muestra en cantildea partida 21
Figura 04 Mecanismo de transferencia de carga en anclajes
(Juran e Elias 1991) 29
Figura 05 Sistema idealizado de fuerzas sobre pantallas atirantadas
(Hanna 1982) 29
Figura 06 Tipos de ruptura de una pantalla anclada en suelo
(GeoRio 2000) 30
Figura 07 Tipos de ruptura global cuntildea y generalizada (GeoRio 2000) 31
Figura 08 Capacidad liacutemite de carga de anclaje en suelos granulares
seguacuten Ostermayer (1974) 34
Figura 09 Resistencia a la rotura por unidad de longitud de los anclajes
en suelos cohesivos (Ostermayer 1974) 35
Figura 10 Influencia de la presioacuten de inyeccioacuten en la resistencia al corte
en suelos cohesivos (Ostermayer 1974) 35
Figura 11 Correlaciones empiacutericas para la fuerea de cizallamiento por
unidad longitud en la arenagrava (Bustamante y Doix 1985) 37
Figura 12 correlaciones empiacutericas para la resistencia al corte por unidad
de longitud en arcillas limos (Bustamante y Doix 1985) 38
Figura 13 Armado de anclaje de cable 42
Figura 14 Colocado de anclaje de cable en sondeo 43
Figura 15 Inyeccioacuten de anclaje de cable 44
Figura 16 Valores resistencia uacuteltima 57
Determinaaoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajetachlller Jreeacute Antonio Paredes O l i^ 7
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil LISTA DE SIMBOLOS
LISTA DE SIMBOLOS
ASTM American Society for Testing and Materials
^ Angulo de friccioacuten
Tmm Capacidad de carga limite o ultima
ltjr 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten
K f Coeficiente de anclaje
nd Coeficiente de aumento del diaacutemetro debido a la presioacuten de inyeccioacuten
P Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten
niexcl Coeficiente de reduccioacuten de longitud por la presioacuten no uniforme
a 0 Coeficiente de reduccioacuten de resistencia al corte no drenada Su
c Cohesioacuten
Dh Diaacutemetro del hueco
De Diaacutemetro medio para el tramo anclado
Dp Diaacutemetro perforado para el tramo anclado
r a Esfuereo de cortante permitido
S Factor de Amplificacioacuten del Suelo
C Factor de Amplificacioacuten Siacutesmica
Z Factor de zona
T Fuerea de tensioacuten de disentildeo
Lb Longitud tramo anclado yo cementada del bulbo
N Numero de golpes en SPT
U Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje
T0 Periodo de vibracioacuten
Ynat Peso especiacutefico del suelo
Yc Peso especiacutefico del suelo a una profundidad al centro del bulbo
h Profundidad al centro del bulbo
nh Reduccioacuten del factor de profundidad cuando es maacutes de 9m
Determinaaoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deamlajeBachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 8
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteAFacultad de Ingenieriacutea Civil LISTA DE SIMBOLOS
T
Qs
sues
Resistencia al cizallamiento en la interface bulbo-suelo
Resistencia al cizallamiento o cortante
Sistema Unificado de Clasificacioacuten de Suelos
Tensioacuten vertical efectiva en el punto medio del anclaje
ldquo Determinadoacuten del in f ic ie n te de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto andado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je B ach ili^ Jraeacute Antonio Partoes O liw s 9
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil INTRODUCCION
INTRODUCCIOacuteN
En las obras de ingenieriacutea civil es comuacuten la ejecucioacuten de cortes y excavaciones
ambos tipos de trabajo requieren la remocioacuten de cierta cantidad de suelo y la
consecuente peacuterdida de confinamiento en la periferia El ingeniero inicialmente
verifica si la estructura puede ser estable sin ayuda externa o si es necesario
emplear un muro de contencioacuten o formar un talud La aparicioacuten de las anclas
para roca primero y para suelo poco despueacutes representoacute un importante
avance tecnoloacutegico para todos los trabajos relacionados con la estabilizacioacuten de
una masa de roca o suelo Las anclas al estar totalmente embebidas en el suelo
no interfieren con las maniobras de construccioacuten en el interior de las
excavaciones Es por eso importante ahora en la construccioacuten su
comportamiento y la verificacioacuten de los paraacutemetros que estaacuten relacionados
directamente entre el bulbo del ancla y el suelo que muchas veces pueden
llevarlos a fallar
En el presente informe de suficiencia determinaremos el coeficiente de
resistencia al corte unitario que existe entre el bulbo del anclaje y el suelo
arenoso limoso el suelo con estas caracteriacutesticas se encuentra en distrito de
Villa El Salvador en la Ciudad de Lima
Determinadoacuten del creficiacuteente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para diserto dearclajetech llle r J w eacute Antonio Paredes OIiacutetos 10
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteAFacultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO I GENERALIDADES
CAPITULO I GENERALIDADES
En este capiacutetulo detallaremos los antecedentes y objetivos para establecer el
coeficiente de corte unitario que existe entre un suelo arenoso y el bulbo de
cemento formado por el anclaje Adlclonalmente definiremos la metodologiacutea a
ser utilizada para realizar el Informe de suficiencia correspondiente asiacute como
tambieacuten la estructura de la misma
11 ANTECEDENTES
El crecimiento de la ciudad de Lima y la alta demanda de viviendas en la ciudad de Lima gran parte de la zona perifeacuterica estaacute siendo poblado y se estaacute
ejecutando construcciones en diversos tipos de suelos Una zona de alto
crecimiento urbano se ubica en la parte sur de la ciudad de Lima que abarca
distritos como Villa Mariacutea del Triunfo Villa el Salvador Chorrillos Luriacuten etc en donde se estaacuten ejecutando construcciones sobre suelos arenosos
Estas construcciones necesitan realizar excavaciones para la cimentacioacuten y
surge la necesidad de estabilizar los taludes colindantes realizando anclajes en
estos suelos al respecto la Informacioacuten de paraacutemetros necesarios para realizar
caacutelculos en este tipo de suelo arenoso es Insuficiente en nuestro medio a
comparacioacuten de los suelos gravosos donde la Informacioacuten es mayor y los
anclajes tienen un buen comportamiento como elementos estabilizadores de contencioacuten Estudios e Investigaciones nos brindan paraacutemetros de resistencia
uacuteltima al esfuereo cortante entre el bulbo de anclaje y el material en la interface a
lo largo del bulbo (Modificado de PTI 1996) asiacute como valores aproximados de
la transferencia de carga en bulbos de anclas pre-tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatinl y otros 1999) sin embargo surge la necesidad de realizar pruebas de
carga en campo para verificar los valores supuestos para la ejecucioacuten de
proyectos de estabilidad con anclajes en suelos arenosos
Determinadoacuten del craficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O ltos 11
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO I GENERALIDADES
12 OBJETIVOS
Establecer el coeficiente de corte unitario que existe entre un suelo arenoso y
el bulbo de cemento formado por el anclaje
Evaluar las caracteriacutesticas del lugar a partir del estudio de mecaacutenica de
suelos y determinar los paraacutemetros del suelo en una determinada zona de
Villa el Salvador
Calcular la resistencia uacuteltima al cortante entre el bulbo y el material en la
interface perimetral del bulbo para inyecciones a baja presioacuten considerando
pruebas experimentales in situ en el distrito de Villa el Salvador
Realizar un cuadro comparativo en base a los valores experimentados obtenidos y en suelos similares en otros paiacuteses
13 ALCANCES
El presente informe de suficiencia se basa en establecer el coeficiente de corte
unitario que existe entre un suelo arenoso y el bulbo de cemento para anclajes
de cable tipo toroacuten in situ para este fin la informacioacuten requerida se realizoacute de la
siguiente manera en forma secuencial primero se recopilo informacioacuten mediante
buacutesqueda de artiacuteculos tesis libros y toda informacioacuten relevante sobre el tema
segundo se realizoacute trabajos de campo de la zona en estudio que consistiacutea en
obtener los paraacutemetros geoteacutecnicos de suelo requeridos para el disentildeo de
anclajes tercero se ejecutaron anclajes con diferentes longitudes de bulbos de
cemento que fueron ensayados y tesados hasta el arranque cuarto se realizoacute
un anaacutelisis e interpretacioacuten de los datos obtenidos en campo que seraacuten
evaluados para obtener valores de coeficiente de resistencia al corte unitario entre el bulbo y el suelo quinto se hace una comparacioacuten de los resultados
obtenidos con datos existentes (en tablas) de suelos similares sexto se recoge
las conclusiones y recomendaciones realizadas para el coeficiente de corte
unitario entre un suelo arenoso en distrito Villa el Salvador y el bulbo
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute ta ton io Paredes O l i ^ 12
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CAPITULO II ESTUDIO DE I^ S CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOS
ARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
21 UBICACION Y CONDICIONES CLIMATICAS
211 Ubicacioacuten
El terreno del estudio se encuentra ubicado en la Interseccioacuten de la Av El Sol y
la Av Pachacutec en la Mz C Lt 06 en el distrito de Villa El Salvador
Provincia Lima Departamento Lima siendo una zona netamente industrial
212 toceso al Aacuterea en Estudio
El acceso a la zona en estudio es a traveacutes de transporte puacuteblico (Oacutemnibus) por la
Av Pachacutec arteriacutea importante del Distrito de Villa el Salvador hasta llegar
con la interseccioacuten de la Av El Sol tambieacuten se puede llegar al lugar viacutea el tren
eleacutectrico hasta el paradero El sol (Av El Sol) y llegar hasta la interseccioacuten con la
Av Pachacutec (ver Figura 01 y 02)
Figura 01 Ubicacioacuten de zona en estudio
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Partoes O liw s 13
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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
Figura 02 Vista frontal del lugar en estudio
213 Condicioacuten Climaacutetica
Esta aacuterea del estudio estaacute sometido a la accioacuten microclimaacutetica de la Costa
y se le conoce como semiaacuterido limitado con afloramientos rocosos del complejo
basal de la costa
Las precipitaciones son irregulares y en forma de garuacuteas las que se presentan
en invierno siendo tambieacuten frecuentes por las tardes La temperatura en estos
periodos alcanza valores miacutenimos de hasta 11degC
Durante el verano se registran temperaturas de hasta 28degC variando la
humedad relativa en estos periodos entre 70 a 90
22 GEOLOGIAY SISMICIDAD
221 Geologiacutea
Estudios realizados para la zona y aacutereas circundantes han determinado que la geologiacutea local estaacute representada por el afloramiento de secuencias litoloacutegicas
sedimentarias intrusivas y depoacutesitos eoacutelicos El escenario del estudio se encuentra enmarcado dentro del cuadro morfotectoacutenico de la costa y el borde
occidental andino habiendo sido afectado por la tectoacutenica desarrollada durante
la orogeacutenesis andina la misma que dio lugar a una deformacioacuten con
plegamientos entre los que destaca el Sinclinal de Pachacamac se trata de un
ldquoDeterminaaoacuten del awficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 14
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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS YPAtaacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
pliegue abierto con un plano axial vertical ligeramente inclinado al Sureste y un
eje de direccioacuten N30degO Las rocas en las cuales se ha desarrollado
corresponden a la Formacioacuten Pamplona de composicioacuten arcillo-calcaacuterea por lo
tanto plaacutesticas Al Sur del Cerro Lomo de Cocina y a la altura del grifo Conchaacuten
se tiene afloramientos del flanco occidental Gran parte de este sinclinal se
encuentra cubierto por depoacutesitos eoacutelicos Cuaternarios Estratigrafiacutea Las
unidades litoestratigraacuteficas que afloran en el Cerro Lomo de Corvina y
alrededores estaacuten conformados por rocas sedimentarias del cretaacuteceo inferior
representados por la Formacioacuten Pamplona depoacutesitos inconsolidados del
Cuaternario de origen marino aluviales y eoacutelicos
A Cretaacuteceo Inferior
Formacioacuten Pamplona esta secuencia se manifiesta por presentar paquetes de
calizas de color gris a oscuras iacutenterestratificadas con delgados horizontes de
color rojizo por la presencia de fierro tambieacuten se manifiestan afloramientos de
lutitas gris verdosas y margas intercalados con lutitas limoliacuteticas amarillo a
rojizas por correlacioacuten estratigraacutefica se le ha asignado una edad cretaacuteceo
inferior
B Cuaternario
Pleistoceno
Depoacutesitos Eoacutelicos Los depoacutesitos eoacutelicos pleistocenicos estaacuten conformados por
acumulaciones eoacutelicas antiguas y que en la actualidad se hallan estabilizadas
conformando lomadas y cerros de arena como el Cerro Lomo de Corvina
extendieacutendose al NE hasta la Tablada de Luriacuten donde ahora se asienta la poblacioacuten de Villa El Salvador cubierto por otros depoacutesitos eoacutelicos maacutes recientes
Depoacutesitos Aluviales Este tipo de depoacutesitos se posicionan al sur del Cerro Lomo
de Corvina en la cuenca del riacuteo Luriacuten y esta constituidos por material acarreado
cantos y gravas subredondeadas de diferentes tipos de roca de composicioacuten
intrusita y volcaacutenica en una matriz areno limosa o arcillosa con buena seleccioacuten
tiene espesores que alcanzan decenas de metros sobre los que se asientan
algunos centros urbanos y terrenos de agricultura por lo que adquieren una significativa importancia para la regioacuten ya que ellos contienen acuiacuteferos notables
que dan vida a nuacutemeros pobladores y gran parte de la agricultura La edad de
Determinadoacuten del ctoficlente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes Olnras 15
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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
estos depoacutesitos es desconocida sin embargo dado su gran volumen es evidente
que su deposicioacuten viene desde el Pleistoceno
Reciente
Depoacutesitos Eoacutelicos Estaacuten conformados por arenas moacuteviles que proceden de las
diversas playas del litoral como Conchaacuten y Luriacuten en su movimiento adoptan
variadas formas como mantos dunas y barcanes
2211 Caracteriacutesticas Geomorfoloacutegicas
Los rasgos geomorfoloacutegicos presentes en el aacuterea son el resultado del proceso
tectoacutenico y plutogravenico sobre impuesto los procesos de geodinaacutemica que han
modelado el rasgo morfo-estructural de la regioacuten Asiacute mismo la erosioacuten la
inclinacioacuten por el drenaje del Rio Luriacuten y la acumulacioacuten de arena eogravelica sobre
grandes extensiones de la zona han dado la configuracioacuten actual
Borde Litoral aacuterea de tierra firme adyacente a la liacutenea litoral expuesta a la
accioacuten de las olas marinas que forman playas abiertas por acumulacioacuten de
arenas a traveacutes de corrientes litorales
Planicies Costaneras y Conos Deyectivos Es la zona comprendida entre el
borde litoral y las estribaciones de la Cordillera Occidental constituida por una
faja angosta de territorio paralela a la liacutenea de costa adquiriendo mayor
amplitud en el Valle de Luriacuten Constituyen superficies cubiertas por gravas y
arenas provenientes del transporte y sedimentacioacuten del riacuteo Luriacuten y por arena
proveniente del acarreo eogravelico desde las playas por vientos que corren con direccioacuten SO a NE
Lomas y Cerros Testigos
Valles y Quebradas
Estribaciones andinas occidentales
Zonas andinas
Deterrninaaoacuten del c o c ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de arclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s O liw s 16
UNIWRSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil
CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAMETROS EN VILLA EL MLVADOR
De las arriba mencionadas unidades geomorfoloacutegicos la que estaacute directamente
relacionada con el terreno estudiado es la c) Planicies Costaneras y Conos
Deyectivos
2212 Geodinaacutemica Externa
Durante la visita efectuada a la zona no se han detectado fenoacutemenos de
geodinaacutemica externa reciente como levantamientos yo hundimientos ni
desplazamientos de la formacioacuten sedimentaria existente en la zona
222 Sismicidad
Desde el punto de vista siacutesmico el territorio Peruano pertenece al Ciacuterculo
Circumpaciacutefico que comprende las zonas de mayor actividad siacutesmica en el
mundo y por lo tanto se encuentra sometido con frecuencia a movimientos
teluacutericos Pero dentro del territorio nacional existen varias zonas que se
diferencian por su mayor o menor frecuencia de estos movimientos asiacute tenemos
que las Normas Sismo Resistente del Reglamento Nacional de Construcciones
divide al paiacutes en tres zonas
Zona 1- Comprende la ciudad de Iquitos y parte del Departamento de
Iquitos parte del Departamento de Ucayali y Madre de Dios en esta regioacuten la
sismicidad es baja
Zona 2- En esta zona la sismicidad es mediacutea Comprende el resto de la regioacuten
de la selva Puno Madre de Dios y parte del Cusco En esta regioacuten los sismos se presentan con mucha frecuencia pero no son percibidos por las personas en la mayoriacutea de las veces
Determinaaoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jraeacute Antonio P a rce s O liw s 17
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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
Zona 3- Es la zona de maacutes alta sismicidad Comprende toda la costa peruana
de Tumbes a Tacna la sierra norte y central asiacute como parte de ceja de selva
es la zona maacutes afectada por los fenoacutemenos teluacutericos
La ciudad en estudio se encuentra en la Zona 3 de alta Sismicidad A pesar de
ello en sus caracteriacutesticas estructurales no se identifican rasgos sobre
fenoacutemenos de tectonismo que hayan influido en la estructura geoloacutegica de la
zona
2221 Paraacutemetros de Disentildeo Sismo Resistente
De acuerdo al reglamento nacional de construcciones y a la Norma
Teacutecnica de edificacioacuten E-030-Disentildeo Sismo resistente se deberaacute tomar los
siguientes valores
(a) Factor de Zona Z = 04 n
(b) Condiciones Geoteacutecnicas
El suelo investigado pertenece al perfil Tipo S3 que corresponde a un
Suelo Flexible
(c) Periodo de Vibracioacuten del Suelo To = 09 seg
(d) Factor de Amplificacioacuten del Suelo S = 14
(e) Factor de Amplificacioacuten Siacutesmica (C)
Se calcularaacute en base a la siguiente expresioacuten
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 18
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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS YPAMMETROS EN VILLA EL SALVADOR
n El aacuterea en estudio corresponde a la Zona 3 el factor de zona se interpreta
como la aceleracioacuten maacutexima del terreno con una probabilidad de 10 de ser
excedida en 50 antildeos
23 E T^A S DEL ESTUDIO
Los trabajos se efectuaron en 03 etapas
231 Fase de Campo
Se efectuaron trabajos de exploracioacuten con el fin de conocer el tipo y
caracteriacutesticas resistentes del sub-suelo
232 Fase de Laboratorio
Las muestras obtenidas en el campo se llevaran al laboratorio con el objeto
de determinar sus propiedades fiacutesicas y mecaacutenicas
233 Fase de Gabinete
A partir de los resultados en Campo y Laboratorio se obtendraacuten los paraacutemetros
geoteacutecnicos del suelo en estudio
2 4 T R ^ ^ O S EFECTUADOS
241 Trabajos de Campo
Las investigaciones de Campo estaraacuten iacutentimamente ligadas al suelo encontrado
La exploracioacuten se realizoacute mediante 01 Sondeo a cielo abierto ubicado
estrateacutegicamente lo cual cubre razonablemente el aacuterea a investigar
Las profundidades maacuteximas alcanzadas seraacuten de 1145m computados a partir del nivel del terreno natural lo que nos permitiraacute visualizar la estratigrafiacutea y
determinar el tipo de ensayos de laboratorio a ejecutar de cada uno de los estratos de suelos a encontrarse de las muestras disturbadas representativas
D eteroinaaoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 19
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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAMETROS EN VILLA EL SALVADOR
2411 Sondaje
Se ha efectuado 01 sondaje SPT y ensayos con posteadora manual (IWAN
AUGER) y Ensayos SPT cada metro de profundidad registraacutendose el nuacutemero de
golpes N necesarios para penetrar cada 15cm de un total de 45cm del
penetroacute metro
El equipo de Penetracioacuten Estaacutendar consta de un triacutepode y un motor el cual va
acondicionado para impulsar el martillo de 140 libras el cual cae libremente a
traveacutes de un tubo guiacutea desde una altura de 76 cm la cantildea partida es hincada en
las arenas compactas a semi compactas
La profundidad de sondajes se da en el Cuadro Ndeg01 Los resultados del
Ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar (SPT) se presenta en los Cuadros No02 y en el
Anexo I Registro de Sondaje y valores de ensayo SPT Anexo II Resultados de
ensayo de laboratorio y en el Anexo III Panel fotograacutefico
Cuadro Ndeg 01 PROFUNDIDAD DEL SONDAJE
Sondaje Profundidad (m)
SPT-01 1145
Cuadro Ndeg 02 RESULTADOS DEL ENSAYO DE PENETRACIOacuteN ESTANDAR SPT-01
SONDAJE SPT-01
Prof(m) 500-545 600-645 700-745 800-845
Primeros 15cm se descarta - 14 17 16
Primeros 15cm de prueba - 18 23 34
Uacuteltimos 15cm de prueba - 25 28 40
Valor ldquoNrdquo - 43 51 74
Determinaaoacuten del de fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dea l ia je Bachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 20
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SONDAJE SPT-01
Prof(m) 900-945 1000-1045 1100-1145
Primeros 15cm se descarta 32 39 20
Primeros 15cm de prueba 38 44 5011
Uacuteltimos 15cm de prueba 5014 5010 509
Valor ldquoN 88 94 100
N (Numero de golpes) (Longitud hincada)
2412 Muestreo Disturbado
Se tomaron muestras disturbadas de cada uno de los tipos de suelos
encontrados y extraiacutedos mediante la recuperacioacuten del sondaje a traveacutes de la
cuchara partida en cantidad suficiente como para realizar los ensayos de
clasificacioacuten e identificacioacuten asiacute como tambieacuten los anaacutelisis quiacutemicos
2413 Registro de Sondajes
Se realizoacute el registro de sondajes anotaacutendose las principales caracteriacutesticas de
los estratos encontrados tales como humedad compacidad consistencia NF plasticidad clasificacioacuten saturacioacuten etc
Figura 03 Recuperacioacuten de muestra en cantildea partida
Determlnadoacuten del ctoficlente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller J toeacute Antonio Partoes O li^ s 21
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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
242 Ensayos de laboratorio
Con las muestras recuperadas se realizaron los siguientes ensayos
gt 03 Anaacutelisis Granulomeacutetrico ASTM D-422
gt 03 Humedades Naturales ASTM D-2216
gt 03 Densidades maacuteximas ASTM D-4253
gt 03 Densidades miacutenimas ASTM D-4254
gt 03 Ensayo Corte Directo
gt 01 Anaacutelisis Quiacutemico
gt 01 Contenido de Sales Totales MTCE-219
gt 01 Contenido de Sulfatos ASTM D-516
gt 01 Contenido de Cloruros ASTM D-512
243 Clasificacioacuten de Suelos
Se realizaron los ensayos para la clasificacioacuten de acuerdo al Sistema Unificado
de Clasificacioacuten de Suelos (SUCS) en el laboratorio N0 2 de Mecaacutenica de Suelos
y Pavimentos de la Universidad Nacional de Ingenieriacutea Ver Cuadro N0 03
Cuadro Ndeg 03 CLASIFICACIOacuteN DE SUELOS
SONDAJE SPT-01 SPT-01 SPT-01
Prof(m) 7 00 -7 45 900-945 1100-1145Ret N0 4 000 000 010
Pasa N0 200 800 1200 1300LL() NP NP NPIP() NP NP NPSUCS SP-SM SW-SM SM
DescripcioacutenArena limosa pobremente
gradada
Arena limosa bien gradada Arena limosa
Corte directo (0) 2870o 2990o 2810degCohesioacuten(Kgcm2) 000 000 001
PesoUnitario(gcm3) 1534 1581 1596
Determinadoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte umtano entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes Olnres 22
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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
25 PERFIL ESTRATIGRAFICO
De acuerdo a la exploracioacuten efectuada mediante el sondeo tal como se
observaraacute en el reacutecord del estudio de exploracioacuten asiacute como en los resultados de
Laboratorio adjuntados en conformidad con las labores de campo ensayos de
laboratorio se tiene el siguiente perfil estratigraacutefico del sub suelo
- Desde OOOm hasta los 500m es una arena limosa mal gradada de baja
compacidad
- A partir de los 500m hasta los 745m de profundidad el sondaje se encontroacute
una arena limosa mal gradada color gris claro de mediana compacidad
- Desde los 745m viene seguida por una arena limosa bien gradada de color
gris amarillento densa subyace hasta una profundidad de 1145m una arena
limosa muy densa de color gris amarillento
Durante la exploracioacuten se realizoacute ensayos de SPT a partir de la profundidad de
500m
El nivel freaacutetico no se encontroacute
26 ANALISIS DE LOS RESULTADOS DE LABORATORIO
Del cuadro de propiedades iacutendices y paraacutemetros deducidos del estrato de
sustentacioacuten las arenas finas pobremente graduadas se observara lo siguiente
261 Anaacutelisis Quiacutemico
Del resultado del Anaacutelisis Fiacutesico Quiacutemico efectuado en una muestra
representativa proveniente del sondaje SPT-01 se tiene el cuadro Ndeg04
Determinacioacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller J toeacute Antonio Partoes O liw s 23
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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAMETROS EN VILLA EL SALVADOR
Cuadro Ndeg 04 ANAacuteLISIS QUIacuteMICO
SondajeNdeg
Profundidad(m)
Sales Solubles Totales
PPM
ClorurosPPM
SulfatosPPM
SPT-01 600-1145 93100 21071 8392
Dichos valores de sulfatos NO ocasionan un ataque quiacutemico al concreto de la
cimentacioacuten debieacutendose de utilizar Cemento Poacutertlan Tipo I en la preparacioacuten del
concreto en los cimientos Seguacuten Design and Control of Concrete Mixtures
Capitulo II Paacuteg 20 Tabla 2-2 Poacutertland Cement PCA Asociacioacuten
262 Densidad Maacutexima Miacutenima y Relativa
A continuacioacuten se detalla los resultados de las densidades maacuteximas y miacutenimas
asiacute como las densidades relativas para cada profundidad a partir del sexto metro
Dp - IacutePd ~ P ldquo ) x l W Pd ( P raquo P^i )
^rndeDr r e l ^ a ()fe Dtosidad del en el terteno (k^m5)
DtosMad mirnma Dcradad rcca m ^im a (k ty i^ )
Cuadro Ndeg 05 CALCULO DE LA DENSIDAD NATURAL
Prof (m) N DR()(grcm3)
^min(grcm3)
Pd(grcm3)
600-645 43 58 1628 1441 1544
700-745 51 64 1628 1441 1544
800-845 74 83 1708 1454 1607
900-945 88 91 1708 1454 1607
1000-1045 94 93 1726 1467 1656
1100-1145 100 95 1726 1467 1656
Det^m inaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes Oliros 24
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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
Con la finalidad de asumir paraacutemetros de caacutelculo que correspondan a las
caracteriacutesticas inspeccionadas en el campo presentamos a continuacioacuten la
Cuadro N0 06 de denominacioacuten de arenas de acuerdo a su estado de
compacidad y los correspondientes rangos de densidad relativa seguacuten Lambe amp
Whitman (1969) y su correlacioacuten con la resistencia a la penetracioacuten estaacutendar
seguacuten Terzaghi y Peck (1948) modificada porskempton (1986)
Cuadro Ndeg 06- DESCRIPCIOacuteN DEL SUELO SEGUacuteN LA DENCIDAD
DESCRIPCION DENSIDAD RELATIVA PENETRACIOacuteN ESTAacuteNDARDR() N (GolpesPie)
Muy Suelta 0 - 1 5 0 - 4Suelta 1 5 - 3 5 4 - 1 0
Mediana 3 5 - 6 5 10 - 30Compacta 6 5 - 8 5 3 0 - 5 0
Muy Compacta 85 - 100 gt 50
ldquoFuente Lambe amp Whitman 1969rdquo
Tambieacuten es necesario tomar en cuenta que los granos angulosos encajan
unos con otros maacutes perfectamente que los redondeados y por esto las
arenas de granos angulosos tendriacutean un mayor aacutengulo de friccioacuten A
continuacioacuten se muestra una tabla que refleja esta influencia de la angulosidad y
de la granulometriacutea sobre el aacutengulo de friccioacuten maacuteximo presentada por Sowers y Sowers (1951) Cuadro Ndeg 07
Cuadro Ndeg 07- CORRELACIOacuteN ENTRE LA FORMA GRANULOMEacuteTRICA Y EL AacuteNGULO DE
FRICCIOacuteN INTERNA
FORMA
GRANULOMEacuteTRICA
AacuteNGULO DE FRICCIOacuteN MAacuteXIMO
SUELTA COMPACTA
Redondeada uniforme GJ O o 37o
Redondeada bien graduada 34deg 40deg
Angulosa uniforme 35deg 43deg
Angulosa bien graduada 39deg 45deg
ldquoFuente Sow^s y Sow^s (1951 )rdquo
Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes O liw s 25
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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
Por otro lado se muestra una correlacioacuten empiacuterica aproximada seguacuten Peck
Harrison y Thornbum (1953) de los estados de compacidad y los aacutengulos de
friccioacuten propuesta en base a ensayos de penetracioacuten estaacutendar Tal como se
muestra en la Cuadro N0 08
Cuadro Ndeg 08- CORRELACION ENTRE LA PENETRACION ESTANDAR Y EL ANGULO DE
FRICCIOacuteN INTERNA
PENETRACION ESTANDAR ANGULO DE FRICCION
N (Golpespie) (Grados)
0 - 4 2 8 - 2 9
4 - 1 0 2 9 - 3 0
1 0 - 30 3 0 - 3 6
3 0 - 50 36-41
gt 50 41 -45
ldquoFuente Peck Harrison yThornbum (1953)rsquorsquo
De acuerdo con estas referencias podemos asumir paraacutemetros con valores de
acuerdo a las inspecciones de campo de tal forma de estar del lado de la
seguridad
Como ensayo determinante se ha realizado ensayos de corte directo sobre
muestra remoldeada y drenada para hallar los paraacutemetros de Cohesioacuten (C) y
Angulo de friccioacuten 0 Los ensayos se realizaron en el laboratorio N0 2 de Mecaacutenica
de suelos y pavimentos de la Universidad Nacional de Ingenieriacutea
Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute ^ ito m o Partoes O liw s 26
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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARA DISENtildeO DEANCLAJES
31 CONDICIONES GEOLOacuteGICAS GEOTEacuteCNICAS
El perfil estratigraacutefico del suelo donde se realizoacute el estudio de mecaacutenica de suelo
presenta las siguientes caracteriacutesticas de suelo
- De OOOm a 900m Material encontrado es una arena limosa mal gradada de color gris claro (SP-SM)
- De 900m a 1100m (SW-SM) Se trata de una arena limosa bien gradada
compacta
- De 1100m a 1200m (SM) Arena limosa de densidad compacta
De acuerdo al estudio realizado in situ se determina los valores de la densidad
natural y el aacutengulo de friccioacuten para el lugar especiacutefico de Villa el Salvador de la
ciudad de Lima consideraremos el valor de cohesioacuten nula en el estudio y se
tomara dicho valor por ser un valor aun conservador para esta zona (Cuadro N0
09)
Seguacuten el estudio realizado no se encontroacute napa freaacutetica indicando que la
profundidad debe estar considerablemente maacutes abajo que la cota de cimentacioacuten
del proyecto (aproximadamente a 5000 m de profundidad)
Cuadro Ndeg 09 ESTRATIGRAFIacuteA DEL SUELO EN ZONA DE ESTUDIO DE VILLA EL
SALVADOR
Material Profundidad(m)
Nomenclaturasues Ytalt
(KNm3)Cohesioacuten
KPaAngulo de
Friccioacuten ($)
ArenaLimosa 0 0 0 -8 5 0 SP-SM 1534 0 287
ArenaLimosa 8 50 -11 00 SW-SM 1581 0 299
ArenaLimosa 1100-1150 SM 1596 1 281
Cabe sentildealar que para un disentildeo final de la estabilidad del talud con muro
pantalla anclada se recomienda la revisioacuten de la armadura de acero del muro
Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla jersquofech ille rJ re eacute ^ ito m o Paredes O liw s 27
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CAPITULO iexcln PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
que absorberaacute los esfuerzos del empuje del subsuelo para lo que se estaraacute a
disposicioacuten para las aclaraciones requeridas para el detalle respectivo
32 ESTABILIDAD DE CAPACIDAD DE CARGA DE PANTALLAS
ANCLADAS EN SUELOS
321 Introduccioacuten
El comportamiento de un anclaje en el suelo se rige principalmente por el
mecanismo de transferencia de la carga soportada por el anclaje al suelo masivo
a traveacutes de interacciones en la interfase suelo de bulbo (Figura 31) Este
mecanismo de interaccioacuten resulta en un aumento de la tensioacuten normal efectiva
del suelo y por consiguiente aumentando su resistencia a la cizalladura y el
factor de seguridad contra la rotura
En el disentildeo de una cortina atirantado la hipoacutetesis baacutesica es que las fuerzas
horizontales generadas por las presiones de contacto en la estructura del suelo
deben ser equilibradas por puntales mientras que el alivio de las tensiones
normales verticales causadas por la excavacioacuten por supuesto no Con esto los
valores de la tensioacuten de cizallamiento inducido por el proceso de excavacioacuten
aumentan significativamente con la profundidad de este
La tendencia de la cortina se mueve dentro de la excavacioacuten de la represioacuten
inducida por el suelo a lo largo de la superficie del suelo Pero pretensado la
primera liacutenea de las barras de cortina presiona contra las paredes de la
excavacioacuten sujetaacutendola al punto de anclaje Con el avance de la excavacioacuten la
estructura ahora tiende a girar alrededor de la primera liacutenea de amarre
causando desplazamientos laterales en el nuevo nivel de la excavacioacuten a su
vez de nuevo seraacute restringido por la aplicacioacuten de pretensado en la siguiente
liacutenea de anclaje Por lo tanto el movimiento de la cortina medida que avanza la
excavacioacuten se forma por una combinacioacuten de rotacioacuten y traslacioacuten influenciada
por un nuacutemero de factores tales como la cortina de incrustaciones en el terreno
de cimentacioacuten la inclinacioacuten varillas el grosor y rigidez de la estructura valores
de la distribucioacuten hipoacutetesis de sobrecarga de presiones de contacto en la interfaz suelopantalla etc La figura 04 ilustra las fuerzas que actuacutean sobre las bandas
Determinadoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute ta t to io Paredes O liw s 28
UNI^RSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil
CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
y las tensiones de cizallamiento en la interface suelo-pantalla que se desarrollan
en la excavacioacuten que se lleva a cabo
tFigura 04 Mecanismo de transferencia de carga en anclajes (Juran e Elias 1991)
Superficie de terreno
Figura 05 Sistema idealizado de fuerzas sobre pantallas atirantadas (Hanna 1982)
322 Modos de falla de pantallas ancladas en suelos
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes O liw s 29
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CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Hay varios mecanismos posibles de falla de los muros anclados Estas fallas
comuacutenmente son causadas por exceso de carga sobre un ancla Las cargas de
exceso pueden estar relacionadas con la carga de pre-tensionamiento la
secuencia de excavaciones las fuerzas del agua y fuerzas siacutesmicas entre otras
Los mecanismos de falla pueden involucrar los tendones la masa de suelo el
bulbo o las estructuras superficiales
Los principales tipos de falla son los siguientes de acuerdo con la figura 06
Figura 06 Tipos de ruptura de una pantalla anclada en suelo (GeoRio 2000)
a) Punzonamiento en la base - el suelo de fundacioacuten que soporta la base de
la pantalla tiene una capacidad de carga baja de menos de 20 kPa con iacutendice de resistencia a penetracioacuten NSPT lt 10
b) Rotura en fondo de la excavacioacuten - puede ocurrir cuando existe una capa de terreno blando debajo del nivel de excavacioacuten
Determinadoacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 30
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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
c) Ruptura Global - romper la cuntildea en mayor riesgo durante el proceso de
excavacioacuten o disturbacion generalizado de profundidad (veacutease tambieacuten
la Figura 07)
d) Deformacioacuten Excesiva - puede ocurrir durante la construccioacuten antes de
que el pretensado de los anclajes
e) Rotura del tirante - se puede producir si los componentes del sistema son
individualmente atirantado inadecuadamente o debido a la ocurrencia de
la sobrecarga de los anclajes durante la construccioacuten cuando no todos
los niveles de anclaje tambieacuten se instalaron
f) Rotura de la pantalla - ocurrencia de ruptura en flexioacuten debido al disentildeo
estructural inadecuado o ruptura de perforacioacuten anclas
Rupftra laquom cunha Ruptura generalizada
Figura 07 Tipos de ruptura global cuntildea y generalizada (GeoRio 2000)
323 Estimacioacuten de la capacidad de carga de anclaje en suelos
La mejor estimacioacuten de la capacidad de carga de los anclajes en suelos se
determina mediante la realizacioacuten de pruebas preliminares de anclaje construido
con la misma tecnologiacutea y mano de obra en el futuro emplazamiento de la obra
ya que no es teoacutericamente posible incorporar meacutetodos para el caacutelculo de la
influencia de diversos factores determinantes tales como proceso de perforacioacuten la calidad de mano de obra el proceso de inyeccioacuten etc
^ te rm in a c ioacute n del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes OIiacutetos 31
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CAPITULO lli PARAMETROS GEOTECNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
En general los meacutetodos disponibles para la determinacioacuten de la capacidad de
carga de los anclajes en suelo consideran que la resistencia del anclaje se debe
exclusivamente a la resistencia al corte desarrollado en la interface suelo-bulbo
sin tomar en consideracioacuten de los efectos del proceso de construccioacuten
incluyendo la influencia de procedimiento de inyeccioacuten soacutelo cualitativamente
3231 Norma Brasileiacutera NBR-5629
La NBR-5629 recomienda la estimacioacuten preliminar de liacutemite de capacidad de
carga anclada usando las siguientes expresiones
Suelos Granulares
Suelos Cohesivos r = a 0 UXb sO O M
Doacutende
Capacidad de carga limite o ultima
G Tensioacuten vertical efectiva en el punto medio del anclaje
U Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje
K f Coeficiente de anclaje dado en la Cuadro Ndeg 10
Lb Longitud del bulbo del anclaje
o Coeficiente de reduccioacuten de resistencia al corte no drenada Su
a 0 = 075 para Su s 40 kPa yPara suelos cohesivos
a 0 = 035 para Su s 100 kPa
lsquo Determinadoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de arcla|eBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliros 32
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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Cuadro Ndeg 10 COEFICIENTE Kr DE SUELOS GRANULARES
Suelo Compacidad
Suelta Compacta Muy CompactaLimo 010 040 100
Arena Fina 020 060 150
Arena Media 050 120 200
Gruesa y Pedr^ones 100 200 300
ldquoFuente Norma Brasilera NBR-5629
Este meacutetodo no tiene en cuenta los efectos de la presioacuten de inyeccioacuten El NBR-
5629 reconoce que la inyeccioacuten del bulbo de anclaje de la lechada puede ser del
tipo simple con flujo ascendente y de una sola etapa o por medio de vaacutelvulas y
en etapas sucesivas a criterio de la empresa ejecutora siempre que esteacuten
garantizados el llenado completo del agujero abierto en el suelo y la capacidad
de carga para el anclaje
3232 Meacutetodo de Ostermayer (1974)
Propone aacutebacos que relaciona la longitud de la zona de anclaje (bulbo) con la
capacidad de carga maacutexima de anclaje basado en el anaacutelisis de los resultados
de aproximadamente 300 ensayos en Alemania en anclajes con diaacutemetro de
perforacioacuten entre 10 y 20 cm y cobertura del suelo superior a 4m
La Figura 08 muestra las correlaciones sugeridas por Ostermayer para suelos
granulares sin especificacioacuten del procedimiento de inyeccioacuten o los valores de la presioacuten de inyeccioacuten
D e te ^ in a d oacute n del creficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato la je Bachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 33
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CAPITULO PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOSPARADISENtildeO DE ANCLAJES
laquoen
9laquo
O
mdash g pedregulho arenoso
areia meacutedia a grossa com pedregulho
Figura 08 Capacidad liacutemite de carga de anclaje en suelos granulares seguacuten Ostermayer (1974)
Para suelos cohesivos (limos y arcillas plaacutesticas medianas arcillas altamente
plaacutesticas) Ostermayer (1974) tambieacuten presento en la Figura 09 la variacioacuten con
la longitud de bulbo de la resistencia al cizallamiento en la interface suelobulbo
por unidad de longitud para anclajes realizados con y sin reinyeccioacuten En la
Figura 10 la variacioacuten en la resistencia al corte se muestra como una funcioacuten de
la reinyeccioacuten de presioacuten con lechada de cemento en la relacioacuten agua cemento
preparado = 04
ldquoDeterminaaoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jraeacute Antonio P a rce s OIitos 34
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CAPITULO IIIrsquo PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Figura 09 Resistencia a la rotura por unidad de longitud de los anclajes en suelos cohesivos
(Ostermayer 1974)
400
300
19 ancoragens executadas em argila de mediacutea a alta plasticidade Wl = 48a58 lp = 25 a35 le =11 a12
2001
Perfura^aacuteo
15(4M|
1510)
com reve^mento seco sem revestlmento seco sem revestimento com lavagem 15(420) - diagravemetro do furo- 15cm
-420 Kg de cimento consumido nareinjepao
1000 2000 3000 4000
Pressaacuteo de iacutenjegaacuteo (kPa)
Figura 10 Influencia de la presioacuten de inyeccioacuten en la resistencia al corte en suelos cohesivos
(Ostermayer 1974)
Determinacioacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio Paredes O liw s 35
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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
3233 Meacutetodo de Bustamante amp Doix (1985)
Basado en 120 pruebas de carga realizadas en Francia Bustamante y Doix
(1985) sugieren un meacutetodo para el dimensionamiento de los anclajes los cuales
consideran la influencia de la teacutecnica de inyeccioacuten presioacuten de inyeccioacuten y
volumen de pulverizacioacuten de cemento inyectado La capacidad de carga liacutemite de
anclaje Tmax se puede determinar por
Tmm Capacidad de carga limite o ultima
De Diaacutemetro medio para el tramo anclado
Dp Diaacutemetro perforado para el tramo anclado
P Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten
Lb Longitud del tramo anclado
qs Resistencia al cizallamiento o cortante
Cuadro Ndeg 11 COEFICIENTE 0 PARA SUELOS
Tipo de Suelo Coeficiente 0
Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten
Grava 180 13-14
Grava Arenosa 1 6-1 8 12-14
Arena con Grava 1 5-1 6 12-13
Arena Gruesa 1 4-1 5 11 -1 2
Arena Media 1 4 -1 5 11 -1 2
Arena Fina 1 4-1 5 11 -1 2
Arena Limosa 14- 15 11 -1 2
Limo 14-1 6 11 -12
Arcilla
OcitCO 12
Marga 18-21 11 -12
Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11
Determlnaaoacuten del c o c ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio P a rce s OIiacutetos 36
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CAPITULO un PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
El cuadro N011 presenta los valores de p que es el coeficiente de escala para
varios tipos de suelo teniendo en cuenta las dos teacutecnicas de inyeccioacuten (con y sin
reinyeccioacuten) suponiendo que el volumen inyectado es de al menos 15 veces el
volumen perforado para llegar a los valores de p en la tabla Como era de
esperar los valores maacutes altos del coeficiente se producen para los anclajes
reinyectadas
Los graacuteficos de correlaciones empiacutericas para estimar los qs coeficientes para
anclajes con y sin reinyeccioacuten se presentan para las arenas y gravas en la
Figura 11 y de limos y arcillas en la Figura 12 construida sobre la base de los
resultados de Doix y Bustamante (1985) Fujita (1977) Ostermayer y Scheele
(1977) Ostermayer (1974) Koreck (1978) y Jones (1980 1984) En abscisas la
cantidad Pl se refiere al liacutemite de presioacuten de inyeccioacuten y N el nuacutemero de golpes
de la prueba SPT
0 0 9 i f i 15 20 U 30 39 40 4 fl 3 0 S5 90 6S 7 0
Pl (MPa)1 _____i _______ i _____ i______ i _______ i _____i______ i _______ l __ mdasha--------- a--------- J-----------1---------- 1---------- 1
0 K O 30 D 90 laquo m laquo) tu M) no t raquo 1U 1WN
Figura 11 Correlaciones empiacutericas para la fuerza de cizallamiento por unidad longitud en la arena I
grava (Bustamante y Doix 1985)
lsquo Determlnadoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para diserto dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 37
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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Las correlaciones muestran que en comparacioacuten con una sola inyeccioacuten de los
efectos de la reinyeccioacuten en fases sucesivas son aparentemente maacutes
pronunciada para las arcillas limos (Figura 12) que para la arena grava (Figura
11) contradiciendo las pruebas experimentales que indican que los suelos
arenosos son de mayor inyectabilidad y maacutes susceptibles a los efectos de la
sucesiva reinyeccioacuten a alta presioacuten Este comportamiento puede deberse a otros
factores no considerados por Bustamante y Doix (1985) en la interpretacioacuten
empiacuterica de los resultados de las pruebas de carga (Novaacuteis Souza 2001)
-------------1-------------1------------T---------- ---F-------- ---------------- ~lo 10 20 30 40 W 60
N
Figura 12 correlaciones empiacutericas para la resistencia al corte por unidad de longitud en arcillas
limos (Bustamante y Doix 1985)
3234 Meacutetodo de Costa Nunes (1987)
Similar al meacutetodo de Bustamante y Doix (1985) fue propuesto por Costa Nunes
(1987) pero con la importante diferencia de que la influencia de la presioacuten de inyeccioacuten puede ser analizada cuantitativamente no soacutelo cualitativamente como en el meacutetodo de Bustamante y Doix (1985)
La capacidad de carga del liacutemite del anclaje estaacute dada por
bullDetermigravenatigraveoacuten del e ffic iente de resistencia al corte unitagraverio entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralaleBachiller Jreeacute Antonio Partoes OIiacutetos 38
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CAPITULO lli PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOS P A MDISENtildeO DE ANCLAJES
= c + +(TI
r M Capacidad de carga limite o ultima
D Diaacutemetro medio del bulboe
nd Coeficiente de aumento del diaacutemetro debido a la presioacuten de inyeccioacuten
nl Coeficiente de reduccioacuten de longitud por la presioacuten no uniforme
Lb Longitud del tramo anclado
r Resistencia al cizallamiento en la interface bulbo - suelo
Para determinar la resistencia al cizallamiento en la interface suelo-bulbo Costa
Nunes (1987) considera el criterio de rotura de Mohr-Coulomb suponiendo una
inyeccioacuten a presioacuten residual a rsquor estimada en un 50 la presioacuten inyeccioacuten dada
c Cohesioacuten
Yc Peso especiacutefico del suelo a una profundidad al centro del bulbo
h Profundidad al centro del bulbo
nh Reduccioacuten del factor de profundidad cuando es maacutes de 9m
0 Angulo de friccioacuten
a r 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten
Seguacuten Costa Nunes en la mayoriacutea de los casos se puede considerar nh = na = nb = 1
lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 39
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA AL CORTE
UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
41 PROCEDIMIENTO DE TRABAJO
El presente procedimiento comprende los trabajos requeridos para la correcta
ejecucioacuten de los anclajes en la zona determinada en villa el salvador
411 Secuencia de los trabajos
4111 Anclajes de cable
Los anclajes post-tensados son estructuras flexibles y lineales compuestos por
varios cordones de acero de alta resistencia los cuales se adhieren o fijan con
cemento dentro de roca o suelo estable (pasando el planode falla) Los anclajes
al tensarlos transmiten los esfuerzos desde el cabezal (extremo visible en la
superficie del talud) hasta el tramo anclado mitigando de esta forma los
movimientos del talud
Los anclajes estaraacuten conformado por cordones de acero grado 270 de baja
relajacioacuten con 58rdquo (1500 mm) de diaacutemetro acorde con los requerimientos del
ASTM A-416 Las caracteriacutesticas mecaacutenicas del acero grado 270 de baja relajacioacuten son
Esfuerzo miacutenimo a la rotura 18980 kgmm2 (18619 KNcm2)
Esfuerzo de fluencia 17082 kgmm2 (16757 KNcm2)
Moacutedulo de elasticidad 2780000 kg (195 KNmm2)
Seguacuten los requerimientos indicados en la norma ASTM A-416 los valores de resistencias miacutenimas del cable se indica a continuacioacuten
Diaacutemetro del cordoacuten 1524 mm (0600 in)
Deterninadoacuten del ^laquofic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 40
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Aacuterea de acero por cordoacuten 14000 mm2 (0153 in2)
Resistencia miacutenima a la rotura (Fr) 2657000 kg (2607 kN)
- Resistencia miacutenima a la fluencia (Sfc) 2391000 kg (2346 kN)
Con estas caracteriacutesticas se obtienen seguacuten los lineamientos para disentildeo
indicados en las recomendaciones del Instituto del Post-Tensado los siguientes valores para cada cable de acero de 06rdquo de diaacutemetro (1524 mm)
- Carga de disentildeo o trabajo (060 F r ) 1595040 kg (15642 KN) Ftr
- Carga de ensayo (120 Ftr) 1914007 kg (18770 KN)
- Carga de incorporacioacuten (105 Ftr) 1674782 kg (16424 KN)
lsquo Porcentaje sugerido para los ensayos en anclajes temporales
a) Armado de Anclajes
La preparacioacuten de los anclajes ha sido realizado sobre una plataforma provisional para el montaje primero se prepararaacute el tubo de inyeccioacuten de PVC
clase 10 con diaacutemetro de 1rdquo donde se ejecutaraacuten los agujeros para la inyeccioacuten
(vaacutelvula-manguito) Luego alrededor del tubo de inyeccioacuten se colocaraacuten los
cables de acero sobre separadores y cortados seguacuten la longitud definitiva del
anclaje
Los cables requeridos fueron suministrados y montados en campo el tramo del
cable de acero correspondiente al bulbo del anclaje ha sido preparado previamente y en la zona de transicioacuten del tramo libre al anclado el cable fue
sellado con cinta plaacutestica para evitar la entrada de lechada de cemento al tramo libre el tramo libre se protegioacute (aisloacute) con una manguera de polietileno actuando
como un forro
lsquo Deterrnnadoacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes Olitos 41
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Figura 13 Armado de anclaje de cable
b) Perforacioacuten
El objetivo de las perforaciones para anclajes es la obtencioacuten de un agujero con
la mayor linealidad posible El diaacutemetro de la perforacioacuten debe permitir la instalacioacuten del anclaje de cable del modo maacutes faacutecil posible
Baacutesicamente existen dos sistemas de perforacioacuten que pueden ser utilizados en
la ejecucioacuten de anclajes El primero es el sistema rotativo convencional y el segundo ha roto percusioacuten
Para la ejecucioacuten de la perforacioacuten se ha empleado el meacutetodo rotativo con el uso de una zapata tipo widia
El sistema que se ha aplicado es de perforacioacuten a rotacioacuten con tuberiacutea HQ hasta la profundidad requerida una vez llegado a la cota se perfora con tuberiacutea de
revestimiento HW (rimando en la zona exterior de la tuberiacutea HQ) hasta llegar a la cota de fondo donde se colocaraacute el anclaje
Se procede a limpiar el sondeo con agua y se retira la tuberiacutea interior HQ una vez retirada toda la tuberiacutea HQ se procede a colocar el anclaje de cable
Bachllldrsquo Jeacute Antonio Paredes Oliws 42
Determinadoacuten del crofidente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclaje
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Colocado el anclaje de cable se procede a retirar la tuberiacutea de revestimiento HW
para despueacutes inyectar el anclaje con lechada de cemento
Figura 14 Colocado de anclaje de cable en sondeo
c) Inyeccioacuten
Los anclajes fueron fijados en el terreno a traveacutes de lechada de cemento compuesta por una mezcla de agua limpia con cemento Portland comuacuten tipo I
La gran mayoriacutea de las recomendaciones y praacutecticas existentes situacutean la relacioacuten
aguacemento entre 045 y 055 en peso
En nuestro caso se ha usado la relacioacuten ac de 050 mezcla que garantiza una
resistencia a la compresioacuten simple de 210 kgcm2 a los 7 diacuteas
Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enve la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 43
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Figura 15 Inyeccioacuten de anclaje de cable
d) Tensado
Todos los anclajes fueron tesados una vez que la lechada de cemento del
anclaje obtuvo la resistencia adecuada (210 kgcm2) se estimoacute en 7 diacuteas como miacutenimo en cada caso
El tesado de los anclajes se realizoacute con gato hidraacuteulico de hasta 100Tn de carga
de trabajo y con una carrera en el pistoacuten de hasta 10rdquo ademaacutes permitioacute tesar
los cables del anclaje en conjunto el tesado se realizoacute hasta llegar al arranque del bulbo
4112 Equipos y Materiales
Relacioacuten de equipos y materiales utilizados
Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Antonio Paredes O liw s 44
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Cuadro Ndeg 12 EQUIPOS UTILIZADOS
ITEM DESCRIPCION CANTIDAD
1 B O M B A DE LO D O S C M O T O R L IS TE R P E T TE R 100
2 B O M B A P A R A TE N S A D O E N E R P A C 100
3 G A T A H ID R A U L IC A E N E R P A C DE 10000 PSI 100
4 E Q U IP O DE P E R F O R A C IO N R O T A T IV O D IA M A N TIN O 100
5 B O M B A DE IN Y E C C IO N DE C E M E N T O 100
6 TU B E R IA DE P E R F O R A C IO N HQ y H W 100
7 TU B E R IA DE IN Y E C C IO N C O N O B T U R A D O R 100
8 E Q U IP O DE SPT 100
42 ESTIMACIOacuteN DE LA CAPACIDAD DE CARGA SEGUacuteN LOS DATOS OBTENIDOS EN EL ESTUDIO DE MECAacuteNICA DE SUELOS
De acuerdo a los datos obtenidos en el estudio de mecaacutenica de suelos se tiene
lo siguiente
Cuadro Ndeg 13 DATOS REALES DEL ESTUDIO
DATOS
Del estudio de mecaacutenica de suelos De los anclajes
Paraacutemetros Unidad Paraacutemetros Unidad
Cohesioacuten 0 Carga de Anclaje NA
Angulo de friccioacuten 2870o Profundidad del bulbo de anclaje 950m
Peso Unitario 1476 KNm3 Diaacutemetro del bulbo 0114m
Clasificacioacuten SUCS Arena limosa gradada SP-SM
Longitud del Bulbo de Anclaje 40 50 y 60m
Factor de seguridad Presioacuten de iny^cioacuten 60 kgcm2
Habiendo obtenido todos los paraacutemetros necesarios se puede estimar las capacidades de cargas de acuerdo a los meacutetodos mencionados en el capiacutetulo anterior(Capiexcltulo III 323)
Deterrntoadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 45
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gt Norma Brasilera NBR 5629
gt Bustamante y Doix 1985
gt Meacutetodo Costa Nunes 1985
421 Norma Brasilera NBR 5629
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son las longitudes
ancladas que 40 50 y 60m asiacute como el valor Itf igual a 15 valor que se
obtiene del tipo de suelo del cuadro Ndeg 10
Cuadro Ndeg 10 - Coeficiente Kf de suelos granulares NBR-5629
Suelo Compacidad
Suelta Compacta Muy Compacta
Limo 010 040 100
Arena Fina 020 060 150
Arena Media 050 120 200
Gruesa y Pedr^ones 100 200 300
2 - M C T O D O D E L A N O R M A B R A S I L E R A - 5 6 2 9
_ J 7 -T = 0 -7 U t L r K s Para suelos granularesmax Z b f
T (max) =
az =
Capacidad de carga limite o ultima TN
Esfuerzo vertical efectivo en el punto medio del anclaje KNm2
O
CIl
II II Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje m
Longitud del bulbo del anclaje m
coeficiente de anclaje dado en la Tabla Ndeg M
Cuadro Ndeg 14 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BR-5629
y e
(K N m 2 )
z
iexclm )
D
(m )
a z
(K N m 2 )
U
( m )
Lb
(m )
K f T ( m a x )
lt trade l
14 8 7 0 01 103 32 0 4 3 4 0 9 15 27 23 _
14 8 65 0 1 9 5 9 4 0 4 3 5 0 15 V 3 1 6 1 ___
14 8 6 0 H 0 1 8 8 5 6 0 4 3 6 0 B U 15 35 01
Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de arolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes Ouumltos 46
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422 Meacutetodo Bustamante y Doix 1985
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son la parte anclada
40 50 y 60m el diaacutemetro perforado 0114m el coeficiente p que es el
coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo seguacuten el tipo de inyeccioacuten para
nuestro caso es el 14 derivaacutendose este valor del estudio de suelo (Cuadro Ndeg
11) El coeficiente qs (resistencia cortante) toma valores de 02 y 025 Mpa
Cuadro Ndeg 11 - Coeficiente p para suelos
Tipo de Suelo Coeficiente P
Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten
Grava 180 13 -14
Grava Arenosa 1 6 -1 8 12 -14
Arena con Grava 1 5 -1 6 12-13
Arena Gruesa 14- 15 11 - 12
Arena Media 1 4 -1 5 11 - 12
Arena Fina 14 -1 5 11 -12
Arena Limosa 14- 15 1 1 -1 2
Limo 14- 16 1 1-1 2
Arcilla 1 8 -2 0 12
Marga 18- 21 11 - 12
Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11
3- METODO DE BUSTAMANTE Y DOIX 1985
T(max) = Capacidad de carga limite o ultima TN
De= Diaacutemetro medio para el tramo anclado m
Dp = Diaacutemetro perforado para el tramo anclado mLb= Longitud del tramo anclado m
P = Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten qs= Resistencia al cizallamiento o cortante Mpa
ldquoDeterminadoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo de anclajerdquoBachiller Jraeacute Antonio Paredes Oliws
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Cuadro Ndeg 15 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BUSTAMANTE DOIX 1985
p Dp
(m)De(m)
Lb(m)
qs
(Mpa)
T (max)
(TN)130 011 0149 40 025 4759130 011 0149 50 02 4759130 011 0149 60 02 5710
423 Meacutetodo Costa Nunes 1985
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada necesarios son la
longitud de la parte anclada 40 50 y 60m el diaacutemetro perforado para el tramo
anclado 0114m ademaacutes el coeficiente de reduccioacuten por la presioacuten no uniforme
ni el coeficiente de aumento de diaacutemetro nd por la presioacuten de inyeccioacuten estos
dos uacuteltimos coeficientes toman valores de 1 otro dato de entrada importante
seguacuten Costa Nunes es la resistencia cortante t que es calculada con la
expresioacuten
T f = c + (c rsquo+CT rsquo 0 SUELOSGRANUWRES
r f = c + (y chnh +CTr )tan0 SUELOS COHESIVOS
C = Cohesioacuten del suelo KNm2yc= Peso especifico del suelo a una profundidad al centro del bulbo KNm3 h = Profundidad al centro del bulbo m
nh = Factorde correccioacuten cuando esta a una superior a 9m 0 = Angulo de friccioacuten
or= 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten KNm2
Para mayoriade asos nh = nb = nd = 10 De acuerdo a Costa Nunes
Cuadro Ndeg 16 RESISTENCIA CORTANTE SEGUacuteN DATOS
C ye h nh 0 OT T
(KNm2) (KNm3) (m) (0 ) (KNm2) (KNm2)
00 148 70 10 287 4000 2756
00 148 65 10 287 4000 2715
00 148 60 10 287 4000 2675
techlllerJtoeacute Antonio Parces Oliws 4 8
Deteminadoacuten del (E fic ien te de resistencia al corte unitario ende la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquo
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La resistencia cortante hallada de esta ecuacioacuten depende de los paraacutemetros
mostrados en la figura superior asiacute como la presioacuten de inyeccioacuten que se usa no
supera los 8 a 10 Kgcm2 con estos datos se halla el esfuerzo cortante que es
un valor de 3924 KNm2 El diaacutemetro medio de la perforacioacuten es de 0137m
1- METODO DE COSTA NUNES
T(max) = C a pa c idad d e ca rga l im i te o u l t im a TN
D e = D ia m e tro m e d io d e l b u lb o m
nd= C o e f ic ie n te d e a u m e n to d e l d ia m e tro d e b id o a la p re s ioacute n d e in y e c c ioacute n
^ = L o n g itu d d e l t ra m o a n c la d o m
nl = C o e f ic ie n te d e re d u c c ioacute n d e lo n g itu d p o r la p re s ioacute n n o u n ifo rm e
x = R e s is te n c ia al c iz a lla m ie n to e n la In te r fa s e b u lb o s u e lo K N m 2
Cuadro Ndeg17 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO COSTA NUNES 1985
ni Lb nd De Tmax(m) (m) (TN)
10 40 10 011 403
10 50 10 011 497
10 60 10 011 587
Aplicado estos tres meacutetodos para calcular la capacidad de carga uacuteltima podemos elaborar el siguiente cuadro Ndeg 18
Cuadro Ndeg 18 CUADRO RESUMEN PARA LAS DIFERENTES LONGITUDES DE BULBOS
ANCLAJE METODO NBR-5629 BUSTAMANTE Y DOIX COSTA NUNES
BULBO T (Max) T (Max) T (Max)
(m) (TN) (TN) (TN)
40 27-23I M t 4759 4030
50 3161 4759 4970
60 3501 5710 5870
D e t^m ito a oacute n del ^laquo fic ien te de resistencia al to rte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 49
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43 RESISTENCIA ENTRE EL BULBO Y EL SUELO
La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las
propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y
la presioacuten de inyeccioacuten (Cuadro N0 11)
El esfuerzo al cortante en el anclaje puede ser calculado por la expresioacuten
(Littlejohn y Bruce 1975)
Ecuacioacuten (10)
Doacutende
T = Fuerza de tensioacuten de disentildeo
D h = Diaacutemetro del hueco
r a = Esfuerzo de cortante permitido
Lb = Longitud cementada del bulbo
Determ l^raoacuten del ctoficiente de resistencia al torte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje Bachiller Jraeacute Antonio Partoes O lilaquo s 50
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Cuadro N0 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuerzos en bulbos de diaacutemetro
pequentildeo (Sabatini y otros 1999)
Tipo de SueloFactor Suelo Granular Suelo Cohesivo
Propiedades del sueloAngulo de friccioacuten tamantildeo y distribucioacuten de los agriados Mheslon Indice plastico
l^todo de perforacioacuten El uso de tuberiacutea de revestimiento aumenta los esfuereos normales y de friccioacuten
El uso de lodos en la ^rforacioacuten disminuye la capacidad
Longitud del bulto
La resistencia aumenta al aumentar la longitud del bulbo hasta los 6 metros con incrementos moderados hasta los 12 metros y muy ^co Incremento despueacutes de los 12 m
Incrementos continuos en suelos con resistencia no drenada menor de 96 kPa
1 ----mdash r
Aumenta la resistencia hasta un diaacutemetro de 30 centiacutemetros
Diaacutemetro del bulboAumenta la resistencia al aumentarel diaacutemetro hasta 10 centiacutemetros y muy poco a partir de ese diaacutemetro
i
La capacidad del ancla aumenta al aumentar la presioacuten de inyeccioacutenPresioacuten de Inyeccioacuten
La capacidad del ancla aumenta solamente con inyeccioacuten por etapas Presiones iniciales muy altas deben evltarse
En el Cuadro N0 20 se muestran algunos valores del esfuerzo de cortante permitido para anclajes en roca y en suelos Los tendones deben separarse
entre siacute utilizando espaciadores para asegurar la adherencia total de cada uno
de ellos a la mezcla cementante en toda la longitud del bulbo Adicionalmente
deben colocarse centralizadores para garantizar que existe un cubrimiento de mezcla de miacutenimo 10mm
Determinadoacuten del cw ficlente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliras 51
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Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo
interface a lo largo del bulbo (Modificado de PTI
de anclaje y el material en la
1996)
R esistencia Uacute ltim a al C ortan te R es is tenc ia Uacute ltim a alen tre el Bulbo y el ^ t e r ia l en la C ortan te entre el B u lto y el
T ipo de ^ t e r ia l In tertace P eriacutem etra l del B u lto ^ t e r i a l en la Interfacepara Iny toc ione s por P eriacutem etra l del B u lto para
G ravedad Inyecciones a P resioacuten
Kpa Kpa
G ranito y basa lto 1700 a 3100
C aliza do lom fflca 1 4 0 0 a 2 1 0 0
C aliza blanda 1000 a 1ltW0
P izarras y lutitas duras 800 a 1400
Lutrias blandas 200 a 800
Aren iscas 800 a 1700
Aren iscas m e tto riza d a s 700 a 800
C reta 200 a 1100
^ r g a m eteorizada 150 a 250
C oncre to 1400 a 2 8 0 0
Arcilla lim osa blanda30 a 70
Arcilla lim osa30 a 70
Arcilla dura de p lastic idad m edia a alta
30 a 70 30 a 100
Arcilla m uy dura de p lastic idad m edia a alta
70 a 170
Arcilla m u y dura lim osa de p lastic idad m edia
270 a 370
Arena de grano m edio a fino dens idad m edia a alta
80 a 370
Arena de grano grueso con grava densidad media
100 a 600
Arena de grano g rueso con grava densidad densa a m uy densa
70 a 140 250 a 900
Arenas lim osas170 a 400
D etritos g lac ia les densos300 a 500
Grava arenosa densidad m edia200 a 1300
Grava arenosa densa a m uy densa 270 a 1300
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario en te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 52
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Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga en bulbos de anclas preshy
tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatini y otros 1999)
Tipo de Suelo
DensidadRelativa
(SPT)
Transferencia Estirada en
kNmmdashf---------------------- 1
Suelta 145^ en a y l^d ia densa 220grava Densa 290
Suelta 100^ en a l^dia densa 145
Densa 190
Suelta 70^ en a y l^d ia densa 100limos Densa 130
I^zcla de arenay arcilla Dura 30de baja l^ y Dura 60plasticidad
Suelta SPT = 4 a 15^ d ia densa SPT = 15 a 30
Densa SPT = mas de 30
431 Calculo de la adherencia
La resistencia a la adherencia muy raramente se mide en el laboratorio y no existe un procedimiento estaacutendar para calcularla La mayoriacutea de los disentildeos se basan en estimativos ldquocrudosrdquo de la resistencia entre el suelo o roca y el bulbo
por correlacioacuten con casos similares tablas de resistencias tiacutepicas o por la
experiencia local
La carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar SPT como se
indica en la Cuadro Ndeg 20 (Sabatini y otros 1999) El factor de seguridad recomendado debe ser mayor de 20
La suposicioacuten de la resistencia entre el bulbo y el suelo genera una gran incertidumbre en el disentildeo y en ocasiones se ha llegado a fracasos
Determlnaaoacuten del cw fic iente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 53
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Como solucioacuten a la incertidumbre generada por la suposicioacuten de la adherencia
entre el bulbo y el suelo se acostumbra a realizar pruebas de carga de anclajes
con el objeto de verificar en campo los valores supuestos y si es necesario
modificar las longitudes del bulbo o las cargas aplicadas
Estos ensayos son muy importantes al inicio del proceso de construccioacuten de los
anclajes Despueacutes de realizados los ensayos de carga se procede a revisar y
actualizar el disentildeo en lo relacionado con los bulbos de anclaje especialmente
cuando se requiere aumentar su longitud
44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE EL BULBO Y EL
SUELO EN VILLA EL SALVADOR
441 Tensado de anclajes
Los anclajes han sido tensados hasta llegar al arranque del bulbo para esto se
detalla a continuacioacuten los resultados de la prueba de tensado
Cuadro Ndeg 22 CARGA DE ARRANQUE DE BULBOS EN VILLA EL SALVADOR
Anclaje Longitud Bulbo (m) Carga Tesado (TN)
A-I 40 3646
A-ll 50 4215
A-lll () 60 4404
() Para el anclaje A-lll no se llegoacute al arranque
Con los datos obtenidos procedemos a calcular el esfuerzo de corte en la
interaccioacuten bulbo - suelo para esto nos apoyamos con la Ecuacioacuten (10)
Seguacuten la ecuacioacuten se tiene
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller J toeacute Antonio Paredes OHtos 54
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T
nDhLb
Cuadro Ndeg 23 ESFUERZO DE CORTE ENTRE BULBO - SUELO EN VILLA EL SALVADOR
ANCLAJE T(TN) Dh (m) Lb(m) T a (KNm2)
A-I 3646 01143 40 24902
A-ll 4215 01143 50 23030
A-lll () 4404 01143 60 20053
lsquo to te rm in^oacuten del ctoficlente de resistencia al torte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 55
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Ciril OBTENIDOS
CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS
51 Capacidad de Carga Ultima Obtenido
La capacidad de carga ultima obtenida en campo para los anclajes A-I y A-ll se
verifica cuando el bulbo falla por arrancamiento mientras que para el anclaje A- III el bulbo no falla por arrancamiento sin embargo se ensaya hasta llegar al
liacutemite de fluencia
De acuerdo al cuadro N0 22 para los anclajes A-I y A-ll se ha llegado a la carga
ultima mientras que para el anclaje A-lll se ha llegado a la carga miacutenima de
fluencia
El cuadro N0 23 nos indica el esfuerzo de corte real que existe entre el bulbo y
el suelo de la zona en estudio los valores de ^ a para los anclajes A-I y A-ll son
calculados de acuerdo a la Ecuacioacuten (10)
52 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido
De los valores obtenidos con referencia a los anclajes A-I y A-ll se puede
comparar con los valores del Cuadro Ndeg 20 por consiguiente para las arenas
limosas se tiene un rango de valores que pudiera tomar ^ a (170 KNm2 - 400
KNm2) el cual estaacute dentro de ese rango nuestros valores hallados para nuestro
tipo de suelo en estudio seguacuten el Cuadro Ndeg 23
Haciendo un graacutefico comparativo con los resultados obtenidos del Cuadro Ndeg 23
y los datos que nos brinda el Cuadro Ndeg 20 de acuerdo al rango de valores se
tiene el Figura Ndeg 16
En la Figura Ndeg 16 podemos visualizar los valores obtenidos que se encuentran
dentro del rango de valores de Resistencia Uacuteltima al Cortante entre el Bulbo y el
suelo arenoso
Determinacioacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 56
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Civil OBTENIDOS
Figura Ndeg 16 Valores resistencia uacuteltima
Tambieacuten se pudo observar que los diaacutemetros reales fueron mayores en
comparacioacuten con el diaacutemetro de perforacioacuten tal como se muestra en el cuadro
N0 24 -
Cuadro Ndeg 24 DIAacuteMETROS REALES EN CAMPO Y EL EN AUMENTO
ANCLAJE D Teoacuterico (m)D Real de
Anclaje (m)() Aumento
A-I 01143 0141 2336
A-ll 01143 0147 2860
A-lll () 01143 0151 3211
lsquo Deteroinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte uniterio e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jw eacute Antonio Paredes O liw s 57
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Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
61 CONCLUSIONES
1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de
valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se
realizoacute la prueba (Villa el Salvador)
2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de
resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso
para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar
en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de
suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador
3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada
4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)
debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo
previamente calibrado
5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo
tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de
Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros
meacutetodos estimativos
6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga
requerida
7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten
8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi c o n c l u s io n e s y r e c o m e n d a c io n e s
62 RECOMENDACIONES
1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de
verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del
comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio
2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con
precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las
longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea
evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de
perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria
de los anclajes
3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en
cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser
mayores
4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable
controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten
los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos
lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil B IB L IO G R A F IA
BIBLIOGRAFIacuteA
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estabilizacioacuten de excavaciones profundasrdquo Tesis UNI - FIC Civil 2011
James Warner PE Practical Handbook of Grouting Soil Rock and
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Copyrightcopy 2013 Geotecnologiacutea SAS httpw^erosioncomco 2013
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Systemsrdquo Geotechnical Engineering circular Ndeg 4 June 1999
Determlnatiacuteoacuten del c iacutec le n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de anclajetachlller Jraeacute Antonio Paredes Oliws 60
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteAFacultad de Ingenieriacutea Civil LISTA DEFIGURAS
LISTA DE FIGURAS
Figura 01 Ubicacioacuten de zona de estudio 13Figura 02 Vista frontal del lugar en estudio 14
Figura 03 Recuperacioacuten de muestra en cantildea partida 21
Figura 04 Mecanismo de transferencia de carga en anclajes
(Juran e Elias 1991) 29
Figura 05 Sistema idealizado de fuerzas sobre pantallas atirantadas
(Hanna 1982) 29
Figura 06 Tipos de ruptura de una pantalla anclada en suelo
(GeoRio 2000) 30
Figura 07 Tipos de ruptura global cuntildea y generalizada (GeoRio 2000) 31
Figura 08 Capacidad liacutemite de carga de anclaje en suelos granulares
seguacuten Ostermayer (1974) 34
Figura 09 Resistencia a la rotura por unidad de longitud de los anclajes
en suelos cohesivos (Ostermayer 1974) 35
Figura 10 Influencia de la presioacuten de inyeccioacuten en la resistencia al corte
en suelos cohesivos (Ostermayer 1974) 35
Figura 11 Correlaciones empiacutericas para la fuerea de cizallamiento por
unidad longitud en la arenagrava (Bustamante y Doix 1985) 37
Figura 12 correlaciones empiacutericas para la resistencia al corte por unidad
de longitud en arcillas limos (Bustamante y Doix 1985) 38
Figura 13 Armado de anclaje de cable 42
Figura 14 Colocado de anclaje de cable en sondeo 43
Figura 15 Inyeccioacuten de anclaje de cable 44
Figura 16 Valores resistencia uacuteltima 57
Determinaaoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajetachlller Jreeacute Antonio Paredes O l i^ 7
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil LISTA DE SIMBOLOS
LISTA DE SIMBOLOS
ASTM American Society for Testing and Materials
^ Angulo de friccioacuten
Tmm Capacidad de carga limite o ultima
ltjr 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten
K f Coeficiente de anclaje
nd Coeficiente de aumento del diaacutemetro debido a la presioacuten de inyeccioacuten
P Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten
niexcl Coeficiente de reduccioacuten de longitud por la presioacuten no uniforme
a 0 Coeficiente de reduccioacuten de resistencia al corte no drenada Su
c Cohesioacuten
Dh Diaacutemetro del hueco
De Diaacutemetro medio para el tramo anclado
Dp Diaacutemetro perforado para el tramo anclado
r a Esfuereo de cortante permitido
S Factor de Amplificacioacuten del Suelo
C Factor de Amplificacioacuten Siacutesmica
Z Factor de zona
T Fuerea de tensioacuten de disentildeo
Lb Longitud tramo anclado yo cementada del bulbo
N Numero de golpes en SPT
U Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje
T0 Periodo de vibracioacuten
Ynat Peso especiacutefico del suelo
Yc Peso especiacutefico del suelo a una profundidad al centro del bulbo
h Profundidad al centro del bulbo
nh Reduccioacuten del factor de profundidad cuando es maacutes de 9m
Determinaaoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deamlajeBachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 8
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteAFacultad de Ingenieriacutea Civil LISTA DE SIMBOLOS
T
Qs
sues
Resistencia al cizallamiento en la interface bulbo-suelo
Resistencia al cizallamiento o cortante
Sistema Unificado de Clasificacioacuten de Suelos
Tensioacuten vertical efectiva en el punto medio del anclaje
ldquo Determinadoacuten del in f ic ie n te de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto andado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je B ach ili^ Jraeacute Antonio Partoes O liw s 9
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil INTRODUCCION
INTRODUCCIOacuteN
En las obras de ingenieriacutea civil es comuacuten la ejecucioacuten de cortes y excavaciones
ambos tipos de trabajo requieren la remocioacuten de cierta cantidad de suelo y la
consecuente peacuterdida de confinamiento en la periferia El ingeniero inicialmente
verifica si la estructura puede ser estable sin ayuda externa o si es necesario
emplear un muro de contencioacuten o formar un talud La aparicioacuten de las anclas
para roca primero y para suelo poco despueacutes representoacute un importante
avance tecnoloacutegico para todos los trabajos relacionados con la estabilizacioacuten de
una masa de roca o suelo Las anclas al estar totalmente embebidas en el suelo
no interfieren con las maniobras de construccioacuten en el interior de las
excavaciones Es por eso importante ahora en la construccioacuten su
comportamiento y la verificacioacuten de los paraacutemetros que estaacuten relacionados
directamente entre el bulbo del ancla y el suelo que muchas veces pueden
llevarlos a fallar
En el presente informe de suficiencia determinaremos el coeficiente de
resistencia al corte unitario que existe entre el bulbo del anclaje y el suelo
arenoso limoso el suelo con estas caracteriacutesticas se encuentra en distrito de
Villa El Salvador en la Ciudad de Lima
Determinadoacuten del creficiacuteente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para diserto dearclajetech llle r J w eacute Antonio Paredes OIiacutetos 10
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteAFacultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO I GENERALIDADES
CAPITULO I GENERALIDADES
En este capiacutetulo detallaremos los antecedentes y objetivos para establecer el
coeficiente de corte unitario que existe entre un suelo arenoso y el bulbo de
cemento formado por el anclaje Adlclonalmente definiremos la metodologiacutea a
ser utilizada para realizar el Informe de suficiencia correspondiente asiacute como
tambieacuten la estructura de la misma
11 ANTECEDENTES
El crecimiento de la ciudad de Lima y la alta demanda de viviendas en la ciudad de Lima gran parte de la zona perifeacuterica estaacute siendo poblado y se estaacute
ejecutando construcciones en diversos tipos de suelos Una zona de alto
crecimiento urbano se ubica en la parte sur de la ciudad de Lima que abarca
distritos como Villa Mariacutea del Triunfo Villa el Salvador Chorrillos Luriacuten etc en donde se estaacuten ejecutando construcciones sobre suelos arenosos
Estas construcciones necesitan realizar excavaciones para la cimentacioacuten y
surge la necesidad de estabilizar los taludes colindantes realizando anclajes en
estos suelos al respecto la Informacioacuten de paraacutemetros necesarios para realizar
caacutelculos en este tipo de suelo arenoso es Insuficiente en nuestro medio a
comparacioacuten de los suelos gravosos donde la Informacioacuten es mayor y los
anclajes tienen un buen comportamiento como elementos estabilizadores de contencioacuten Estudios e Investigaciones nos brindan paraacutemetros de resistencia
uacuteltima al esfuereo cortante entre el bulbo de anclaje y el material en la interface a
lo largo del bulbo (Modificado de PTI 1996) asiacute como valores aproximados de
la transferencia de carga en bulbos de anclas pre-tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatinl y otros 1999) sin embargo surge la necesidad de realizar pruebas de
carga en campo para verificar los valores supuestos para la ejecucioacuten de
proyectos de estabilidad con anclajes en suelos arenosos
Determinadoacuten del craficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O ltos 11
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO I GENERALIDADES
12 OBJETIVOS
Establecer el coeficiente de corte unitario que existe entre un suelo arenoso y
el bulbo de cemento formado por el anclaje
Evaluar las caracteriacutesticas del lugar a partir del estudio de mecaacutenica de
suelos y determinar los paraacutemetros del suelo en una determinada zona de
Villa el Salvador
Calcular la resistencia uacuteltima al cortante entre el bulbo y el material en la
interface perimetral del bulbo para inyecciones a baja presioacuten considerando
pruebas experimentales in situ en el distrito de Villa el Salvador
Realizar un cuadro comparativo en base a los valores experimentados obtenidos y en suelos similares en otros paiacuteses
13 ALCANCES
El presente informe de suficiencia se basa en establecer el coeficiente de corte
unitario que existe entre un suelo arenoso y el bulbo de cemento para anclajes
de cable tipo toroacuten in situ para este fin la informacioacuten requerida se realizoacute de la
siguiente manera en forma secuencial primero se recopilo informacioacuten mediante
buacutesqueda de artiacuteculos tesis libros y toda informacioacuten relevante sobre el tema
segundo se realizoacute trabajos de campo de la zona en estudio que consistiacutea en
obtener los paraacutemetros geoteacutecnicos de suelo requeridos para el disentildeo de
anclajes tercero se ejecutaron anclajes con diferentes longitudes de bulbos de
cemento que fueron ensayados y tesados hasta el arranque cuarto se realizoacute
un anaacutelisis e interpretacioacuten de los datos obtenidos en campo que seraacuten
evaluados para obtener valores de coeficiente de resistencia al corte unitario entre el bulbo y el suelo quinto se hace una comparacioacuten de los resultados
obtenidos con datos existentes (en tablas) de suelos similares sexto se recoge
las conclusiones y recomendaciones realizadas para el coeficiente de corte
unitario entre un suelo arenoso en distrito Villa el Salvador y el bulbo
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute ta ton io Paredes O l i ^ 12
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CAPITULO II ESTUDIO DE I^ S CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOS
ARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
21 UBICACION Y CONDICIONES CLIMATICAS
211 Ubicacioacuten
El terreno del estudio se encuentra ubicado en la Interseccioacuten de la Av El Sol y
la Av Pachacutec en la Mz C Lt 06 en el distrito de Villa El Salvador
Provincia Lima Departamento Lima siendo una zona netamente industrial
212 toceso al Aacuterea en Estudio
El acceso a la zona en estudio es a traveacutes de transporte puacuteblico (Oacutemnibus) por la
Av Pachacutec arteriacutea importante del Distrito de Villa el Salvador hasta llegar
con la interseccioacuten de la Av El Sol tambieacuten se puede llegar al lugar viacutea el tren
eleacutectrico hasta el paradero El sol (Av El Sol) y llegar hasta la interseccioacuten con la
Av Pachacutec (ver Figura 01 y 02)
Figura 01 Ubicacioacuten de zona en estudio
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Partoes O liw s 13
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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
Figura 02 Vista frontal del lugar en estudio
213 Condicioacuten Climaacutetica
Esta aacuterea del estudio estaacute sometido a la accioacuten microclimaacutetica de la Costa
y se le conoce como semiaacuterido limitado con afloramientos rocosos del complejo
basal de la costa
Las precipitaciones son irregulares y en forma de garuacuteas las que se presentan
en invierno siendo tambieacuten frecuentes por las tardes La temperatura en estos
periodos alcanza valores miacutenimos de hasta 11degC
Durante el verano se registran temperaturas de hasta 28degC variando la
humedad relativa en estos periodos entre 70 a 90
22 GEOLOGIAY SISMICIDAD
221 Geologiacutea
Estudios realizados para la zona y aacutereas circundantes han determinado que la geologiacutea local estaacute representada por el afloramiento de secuencias litoloacutegicas
sedimentarias intrusivas y depoacutesitos eoacutelicos El escenario del estudio se encuentra enmarcado dentro del cuadro morfotectoacutenico de la costa y el borde
occidental andino habiendo sido afectado por la tectoacutenica desarrollada durante
la orogeacutenesis andina la misma que dio lugar a una deformacioacuten con
plegamientos entre los que destaca el Sinclinal de Pachacamac se trata de un
ldquoDeterminaaoacuten del awficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 14
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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS YPAtaacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
pliegue abierto con un plano axial vertical ligeramente inclinado al Sureste y un
eje de direccioacuten N30degO Las rocas en las cuales se ha desarrollado
corresponden a la Formacioacuten Pamplona de composicioacuten arcillo-calcaacuterea por lo
tanto plaacutesticas Al Sur del Cerro Lomo de Cocina y a la altura del grifo Conchaacuten
se tiene afloramientos del flanco occidental Gran parte de este sinclinal se
encuentra cubierto por depoacutesitos eoacutelicos Cuaternarios Estratigrafiacutea Las
unidades litoestratigraacuteficas que afloran en el Cerro Lomo de Corvina y
alrededores estaacuten conformados por rocas sedimentarias del cretaacuteceo inferior
representados por la Formacioacuten Pamplona depoacutesitos inconsolidados del
Cuaternario de origen marino aluviales y eoacutelicos
A Cretaacuteceo Inferior
Formacioacuten Pamplona esta secuencia se manifiesta por presentar paquetes de
calizas de color gris a oscuras iacutenterestratificadas con delgados horizontes de
color rojizo por la presencia de fierro tambieacuten se manifiestan afloramientos de
lutitas gris verdosas y margas intercalados con lutitas limoliacuteticas amarillo a
rojizas por correlacioacuten estratigraacutefica se le ha asignado una edad cretaacuteceo
inferior
B Cuaternario
Pleistoceno
Depoacutesitos Eoacutelicos Los depoacutesitos eoacutelicos pleistocenicos estaacuten conformados por
acumulaciones eoacutelicas antiguas y que en la actualidad se hallan estabilizadas
conformando lomadas y cerros de arena como el Cerro Lomo de Corvina
extendieacutendose al NE hasta la Tablada de Luriacuten donde ahora se asienta la poblacioacuten de Villa El Salvador cubierto por otros depoacutesitos eoacutelicos maacutes recientes
Depoacutesitos Aluviales Este tipo de depoacutesitos se posicionan al sur del Cerro Lomo
de Corvina en la cuenca del riacuteo Luriacuten y esta constituidos por material acarreado
cantos y gravas subredondeadas de diferentes tipos de roca de composicioacuten
intrusita y volcaacutenica en una matriz areno limosa o arcillosa con buena seleccioacuten
tiene espesores que alcanzan decenas de metros sobre los que se asientan
algunos centros urbanos y terrenos de agricultura por lo que adquieren una significativa importancia para la regioacuten ya que ellos contienen acuiacuteferos notables
que dan vida a nuacutemeros pobladores y gran parte de la agricultura La edad de
Determinadoacuten del ctoficlente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes Olnras 15
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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
estos depoacutesitos es desconocida sin embargo dado su gran volumen es evidente
que su deposicioacuten viene desde el Pleistoceno
Reciente
Depoacutesitos Eoacutelicos Estaacuten conformados por arenas moacuteviles que proceden de las
diversas playas del litoral como Conchaacuten y Luriacuten en su movimiento adoptan
variadas formas como mantos dunas y barcanes
2211 Caracteriacutesticas Geomorfoloacutegicas
Los rasgos geomorfoloacutegicos presentes en el aacuterea son el resultado del proceso
tectoacutenico y plutogravenico sobre impuesto los procesos de geodinaacutemica que han
modelado el rasgo morfo-estructural de la regioacuten Asiacute mismo la erosioacuten la
inclinacioacuten por el drenaje del Rio Luriacuten y la acumulacioacuten de arena eogravelica sobre
grandes extensiones de la zona han dado la configuracioacuten actual
Borde Litoral aacuterea de tierra firme adyacente a la liacutenea litoral expuesta a la
accioacuten de las olas marinas que forman playas abiertas por acumulacioacuten de
arenas a traveacutes de corrientes litorales
Planicies Costaneras y Conos Deyectivos Es la zona comprendida entre el
borde litoral y las estribaciones de la Cordillera Occidental constituida por una
faja angosta de territorio paralela a la liacutenea de costa adquiriendo mayor
amplitud en el Valle de Luriacuten Constituyen superficies cubiertas por gravas y
arenas provenientes del transporte y sedimentacioacuten del riacuteo Luriacuten y por arena
proveniente del acarreo eogravelico desde las playas por vientos que corren con direccioacuten SO a NE
Lomas y Cerros Testigos
Valles y Quebradas
Estribaciones andinas occidentales
Zonas andinas
Deterrninaaoacuten del c o c ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de arclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s O liw s 16
UNIWRSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil
CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAMETROS EN VILLA EL MLVADOR
De las arriba mencionadas unidades geomorfoloacutegicos la que estaacute directamente
relacionada con el terreno estudiado es la c) Planicies Costaneras y Conos
Deyectivos
2212 Geodinaacutemica Externa
Durante la visita efectuada a la zona no se han detectado fenoacutemenos de
geodinaacutemica externa reciente como levantamientos yo hundimientos ni
desplazamientos de la formacioacuten sedimentaria existente en la zona
222 Sismicidad
Desde el punto de vista siacutesmico el territorio Peruano pertenece al Ciacuterculo
Circumpaciacutefico que comprende las zonas de mayor actividad siacutesmica en el
mundo y por lo tanto se encuentra sometido con frecuencia a movimientos
teluacutericos Pero dentro del territorio nacional existen varias zonas que se
diferencian por su mayor o menor frecuencia de estos movimientos asiacute tenemos
que las Normas Sismo Resistente del Reglamento Nacional de Construcciones
divide al paiacutes en tres zonas
Zona 1- Comprende la ciudad de Iquitos y parte del Departamento de
Iquitos parte del Departamento de Ucayali y Madre de Dios en esta regioacuten la
sismicidad es baja
Zona 2- En esta zona la sismicidad es mediacutea Comprende el resto de la regioacuten
de la selva Puno Madre de Dios y parte del Cusco En esta regioacuten los sismos se presentan con mucha frecuencia pero no son percibidos por las personas en la mayoriacutea de las veces
Determinaaoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jraeacute Antonio P a rce s O liw s 17
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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
Zona 3- Es la zona de maacutes alta sismicidad Comprende toda la costa peruana
de Tumbes a Tacna la sierra norte y central asiacute como parte de ceja de selva
es la zona maacutes afectada por los fenoacutemenos teluacutericos
La ciudad en estudio se encuentra en la Zona 3 de alta Sismicidad A pesar de
ello en sus caracteriacutesticas estructurales no se identifican rasgos sobre
fenoacutemenos de tectonismo que hayan influido en la estructura geoloacutegica de la
zona
2221 Paraacutemetros de Disentildeo Sismo Resistente
De acuerdo al reglamento nacional de construcciones y a la Norma
Teacutecnica de edificacioacuten E-030-Disentildeo Sismo resistente se deberaacute tomar los
siguientes valores
(a) Factor de Zona Z = 04 n
(b) Condiciones Geoteacutecnicas
El suelo investigado pertenece al perfil Tipo S3 que corresponde a un
Suelo Flexible
(c) Periodo de Vibracioacuten del Suelo To = 09 seg
(d) Factor de Amplificacioacuten del Suelo S = 14
(e) Factor de Amplificacioacuten Siacutesmica (C)
Se calcularaacute en base a la siguiente expresioacuten
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 18
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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS YPAMMETROS EN VILLA EL SALVADOR
n El aacuterea en estudio corresponde a la Zona 3 el factor de zona se interpreta
como la aceleracioacuten maacutexima del terreno con una probabilidad de 10 de ser
excedida en 50 antildeos
23 E T^A S DEL ESTUDIO
Los trabajos se efectuaron en 03 etapas
231 Fase de Campo
Se efectuaron trabajos de exploracioacuten con el fin de conocer el tipo y
caracteriacutesticas resistentes del sub-suelo
232 Fase de Laboratorio
Las muestras obtenidas en el campo se llevaran al laboratorio con el objeto
de determinar sus propiedades fiacutesicas y mecaacutenicas
233 Fase de Gabinete
A partir de los resultados en Campo y Laboratorio se obtendraacuten los paraacutemetros
geoteacutecnicos del suelo en estudio
2 4 T R ^ ^ O S EFECTUADOS
241 Trabajos de Campo
Las investigaciones de Campo estaraacuten iacutentimamente ligadas al suelo encontrado
La exploracioacuten se realizoacute mediante 01 Sondeo a cielo abierto ubicado
estrateacutegicamente lo cual cubre razonablemente el aacuterea a investigar
Las profundidades maacuteximas alcanzadas seraacuten de 1145m computados a partir del nivel del terreno natural lo que nos permitiraacute visualizar la estratigrafiacutea y
determinar el tipo de ensayos de laboratorio a ejecutar de cada uno de los estratos de suelos a encontrarse de las muestras disturbadas representativas
D eteroinaaoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 19
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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAMETROS EN VILLA EL SALVADOR
2411 Sondaje
Se ha efectuado 01 sondaje SPT y ensayos con posteadora manual (IWAN
AUGER) y Ensayos SPT cada metro de profundidad registraacutendose el nuacutemero de
golpes N necesarios para penetrar cada 15cm de un total de 45cm del
penetroacute metro
El equipo de Penetracioacuten Estaacutendar consta de un triacutepode y un motor el cual va
acondicionado para impulsar el martillo de 140 libras el cual cae libremente a
traveacutes de un tubo guiacutea desde una altura de 76 cm la cantildea partida es hincada en
las arenas compactas a semi compactas
La profundidad de sondajes se da en el Cuadro Ndeg01 Los resultados del
Ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar (SPT) se presenta en los Cuadros No02 y en el
Anexo I Registro de Sondaje y valores de ensayo SPT Anexo II Resultados de
ensayo de laboratorio y en el Anexo III Panel fotograacutefico
Cuadro Ndeg 01 PROFUNDIDAD DEL SONDAJE
Sondaje Profundidad (m)
SPT-01 1145
Cuadro Ndeg 02 RESULTADOS DEL ENSAYO DE PENETRACIOacuteN ESTANDAR SPT-01
SONDAJE SPT-01
Prof(m) 500-545 600-645 700-745 800-845
Primeros 15cm se descarta - 14 17 16
Primeros 15cm de prueba - 18 23 34
Uacuteltimos 15cm de prueba - 25 28 40
Valor ldquoNrdquo - 43 51 74
Determinaaoacuten del de fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dea l ia je Bachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 20
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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
SONDAJE SPT-01
Prof(m) 900-945 1000-1045 1100-1145
Primeros 15cm se descarta 32 39 20
Primeros 15cm de prueba 38 44 5011
Uacuteltimos 15cm de prueba 5014 5010 509
Valor ldquoN 88 94 100
N (Numero de golpes) (Longitud hincada)
2412 Muestreo Disturbado
Se tomaron muestras disturbadas de cada uno de los tipos de suelos
encontrados y extraiacutedos mediante la recuperacioacuten del sondaje a traveacutes de la
cuchara partida en cantidad suficiente como para realizar los ensayos de
clasificacioacuten e identificacioacuten asiacute como tambieacuten los anaacutelisis quiacutemicos
2413 Registro de Sondajes
Se realizoacute el registro de sondajes anotaacutendose las principales caracteriacutesticas de
los estratos encontrados tales como humedad compacidad consistencia NF plasticidad clasificacioacuten saturacioacuten etc
Figura 03 Recuperacioacuten de muestra en cantildea partida
Determlnadoacuten del ctoficlente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller J toeacute Antonio Partoes O li^ s 21
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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
242 Ensayos de laboratorio
Con las muestras recuperadas se realizaron los siguientes ensayos
gt 03 Anaacutelisis Granulomeacutetrico ASTM D-422
gt 03 Humedades Naturales ASTM D-2216
gt 03 Densidades maacuteximas ASTM D-4253
gt 03 Densidades miacutenimas ASTM D-4254
gt 03 Ensayo Corte Directo
gt 01 Anaacutelisis Quiacutemico
gt 01 Contenido de Sales Totales MTCE-219
gt 01 Contenido de Sulfatos ASTM D-516
gt 01 Contenido de Cloruros ASTM D-512
243 Clasificacioacuten de Suelos
Se realizaron los ensayos para la clasificacioacuten de acuerdo al Sistema Unificado
de Clasificacioacuten de Suelos (SUCS) en el laboratorio N0 2 de Mecaacutenica de Suelos
y Pavimentos de la Universidad Nacional de Ingenieriacutea Ver Cuadro N0 03
Cuadro Ndeg 03 CLASIFICACIOacuteN DE SUELOS
SONDAJE SPT-01 SPT-01 SPT-01
Prof(m) 7 00 -7 45 900-945 1100-1145Ret N0 4 000 000 010
Pasa N0 200 800 1200 1300LL() NP NP NPIP() NP NP NPSUCS SP-SM SW-SM SM
DescripcioacutenArena limosa pobremente
gradada
Arena limosa bien gradada Arena limosa
Corte directo (0) 2870o 2990o 2810degCohesioacuten(Kgcm2) 000 000 001
PesoUnitario(gcm3) 1534 1581 1596
Determinadoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte umtano entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes Olnres 22
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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
25 PERFIL ESTRATIGRAFICO
De acuerdo a la exploracioacuten efectuada mediante el sondeo tal como se
observaraacute en el reacutecord del estudio de exploracioacuten asiacute como en los resultados de
Laboratorio adjuntados en conformidad con las labores de campo ensayos de
laboratorio se tiene el siguiente perfil estratigraacutefico del sub suelo
- Desde OOOm hasta los 500m es una arena limosa mal gradada de baja
compacidad
- A partir de los 500m hasta los 745m de profundidad el sondaje se encontroacute
una arena limosa mal gradada color gris claro de mediana compacidad
- Desde los 745m viene seguida por una arena limosa bien gradada de color
gris amarillento densa subyace hasta una profundidad de 1145m una arena
limosa muy densa de color gris amarillento
Durante la exploracioacuten se realizoacute ensayos de SPT a partir de la profundidad de
500m
El nivel freaacutetico no se encontroacute
26 ANALISIS DE LOS RESULTADOS DE LABORATORIO
Del cuadro de propiedades iacutendices y paraacutemetros deducidos del estrato de
sustentacioacuten las arenas finas pobremente graduadas se observara lo siguiente
261 Anaacutelisis Quiacutemico
Del resultado del Anaacutelisis Fiacutesico Quiacutemico efectuado en una muestra
representativa proveniente del sondaje SPT-01 se tiene el cuadro Ndeg04
Determinacioacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller J toeacute Antonio Partoes O liw s 23
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Cuadro Ndeg 04 ANAacuteLISIS QUIacuteMICO
SondajeNdeg
Profundidad(m)
Sales Solubles Totales
PPM
ClorurosPPM
SulfatosPPM
SPT-01 600-1145 93100 21071 8392
Dichos valores de sulfatos NO ocasionan un ataque quiacutemico al concreto de la
cimentacioacuten debieacutendose de utilizar Cemento Poacutertlan Tipo I en la preparacioacuten del
concreto en los cimientos Seguacuten Design and Control of Concrete Mixtures
Capitulo II Paacuteg 20 Tabla 2-2 Poacutertland Cement PCA Asociacioacuten
262 Densidad Maacutexima Miacutenima y Relativa
A continuacioacuten se detalla los resultados de las densidades maacuteximas y miacutenimas
asiacute como las densidades relativas para cada profundidad a partir del sexto metro
Dp - IacutePd ~ P ldquo ) x l W Pd ( P raquo P^i )
^rndeDr r e l ^ a ()fe Dtosidad del en el terteno (k^m5)
DtosMad mirnma Dcradad rcca m ^im a (k ty i^ )
Cuadro Ndeg 05 CALCULO DE LA DENSIDAD NATURAL
Prof (m) N DR()(grcm3)
^min(grcm3)
Pd(grcm3)
600-645 43 58 1628 1441 1544
700-745 51 64 1628 1441 1544
800-845 74 83 1708 1454 1607
900-945 88 91 1708 1454 1607
1000-1045 94 93 1726 1467 1656
1100-1145 100 95 1726 1467 1656
Det^m inaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes Oliros 24
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Con la finalidad de asumir paraacutemetros de caacutelculo que correspondan a las
caracteriacutesticas inspeccionadas en el campo presentamos a continuacioacuten la
Cuadro N0 06 de denominacioacuten de arenas de acuerdo a su estado de
compacidad y los correspondientes rangos de densidad relativa seguacuten Lambe amp
Whitman (1969) y su correlacioacuten con la resistencia a la penetracioacuten estaacutendar
seguacuten Terzaghi y Peck (1948) modificada porskempton (1986)
Cuadro Ndeg 06- DESCRIPCIOacuteN DEL SUELO SEGUacuteN LA DENCIDAD
DESCRIPCION DENSIDAD RELATIVA PENETRACIOacuteN ESTAacuteNDARDR() N (GolpesPie)
Muy Suelta 0 - 1 5 0 - 4Suelta 1 5 - 3 5 4 - 1 0
Mediana 3 5 - 6 5 10 - 30Compacta 6 5 - 8 5 3 0 - 5 0
Muy Compacta 85 - 100 gt 50
ldquoFuente Lambe amp Whitman 1969rdquo
Tambieacuten es necesario tomar en cuenta que los granos angulosos encajan
unos con otros maacutes perfectamente que los redondeados y por esto las
arenas de granos angulosos tendriacutean un mayor aacutengulo de friccioacuten A
continuacioacuten se muestra una tabla que refleja esta influencia de la angulosidad y
de la granulometriacutea sobre el aacutengulo de friccioacuten maacuteximo presentada por Sowers y Sowers (1951) Cuadro Ndeg 07
Cuadro Ndeg 07- CORRELACIOacuteN ENTRE LA FORMA GRANULOMEacuteTRICA Y EL AacuteNGULO DE
FRICCIOacuteN INTERNA
FORMA
GRANULOMEacuteTRICA
AacuteNGULO DE FRICCIOacuteN MAacuteXIMO
SUELTA COMPACTA
Redondeada uniforme GJ O o 37o
Redondeada bien graduada 34deg 40deg
Angulosa uniforme 35deg 43deg
Angulosa bien graduada 39deg 45deg
ldquoFuente Sow^s y Sow^s (1951 )rdquo
Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes O liw s 25
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Por otro lado se muestra una correlacioacuten empiacuterica aproximada seguacuten Peck
Harrison y Thornbum (1953) de los estados de compacidad y los aacutengulos de
friccioacuten propuesta en base a ensayos de penetracioacuten estaacutendar Tal como se
muestra en la Cuadro N0 08
Cuadro Ndeg 08- CORRELACION ENTRE LA PENETRACION ESTANDAR Y EL ANGULO DE
FRICCIOacuteN INTERNA
PENETRACION ESTANDAR ANGULO DE FRICCION
N (Golpespie) (Grados)
0 - 4 2 8 - 2 9
4 - 1 0 2 9 - 3 0
1 0 - 30 3 0 - 3 6
3 0 - 50 36-41
gt 50 41 -45
ldquoFuente Peck Harrison yThornbum (1953)rsquorsquo
De acuerdo con estas referencias podemos asumir paraacutemetros con valores de
acuerdo a las inspecciones de campo de tal forma de estar del lado de la
seguridad
Como ensayo determinante se ha realizado ensayos de corte directo sobre
muestra remoldeada y drenada para hallar los paraacutemetros de Cohesioacuten (C) y
Angulo de friccioacuten 0 Los ensayos se realizaron en el laboratorio N0 2 de Mecaacutenica
de suelos y pavimentos de la Universidad Nacional de Ingenieriacutea
Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute ^ ito m o Partoes O liw s 26
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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARA DISENtildeO DEANCLAJES
31 CONDICIONES GEOLOacuteGICAS GEOTEacuteCNICAS
El perfil estratigraacutefico del suelo donde se realizoacute el estudio de mecaacutenica de suelo
presenta las siguientes caracteriacutesticas de suelo
- De OOOm a 900m Material encontrado es una arena limosa mal gradada de color gris claro (SP-SM)
- De 900m a 1100m (SW-SM) Se trata de una arena limosa bien gradada
compacta
- De 1100m a 1200m (SM) Arena limosa de densidad compacta
De acuerdo al estudio realizado in situ se determina los valores de la densidad
natural y el aacutengulo de friccioacuten para el lugar especiacutefico de Villa el Salvador de la
ciudad de Lima consideraremos el valor de cohesioacuten nula en el estudio y se
tomara dicho valor por ser un valor aun conservador para esta zona (Cuadro N0
09)
Seguacuten el estudio realizado no se encontroacute napa freaacutetica indicando que la
profundidad debe estar considerablemente maacutes abajo que la cota de cimentacioacuten
del proyecto (aproximadamente a 5000 m de profundidad)
Cuadro Ndeg 09 ESTRATIGRAFIacuteA DEL SUELO EN ZONA DE ESTUDIO DE VILLA EL
SALVADOR
Material Profundidad(m)
Nomenclaturasues Ytalt
(KNm3)Cohesioacuten
KPaAngulo de
Friccioacuten ($)
ArenaLimosa 0 0 0 -8 5 0 SP-SM 1534 0 287
ArenaLimosa 8 50 -11 00 SW-SM 1581 0 299
ArenaLimosa 1100-1150 SM 1596 1 281
Cabe sentildealar que para un disentildeo final de la estabilidad del talud con muro
pantalla anclada se recomienda la revisioacuten de la armadura de acero del muro
Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla jersquofech ille rJ re eacute ^ ito m o Paredes O liw s 27
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CAPITULO iexcln PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
que absorberaacute los esfuerzos del empuje del subsuelo para lo que se estaraacute a
disposicioacuten para las aclaraciones requeridas para el detalle respectivo
32 ESTABILIDAD DE CAPACIDAD DE CARGA DE PANTALLAS
ANCLADAS EN SUELOS
321 Introduccioacuten
El comportamiento de un anclaje en el suelo se rige principalmente por el
mecanismo de transferencia de la carga soportada por el anclaje al suelo masivo
a traveacutes de interacciones en la interfase suelo de bulbo (Figura 31) Este
mecanismo de interaccioacuten resulta en un aumento de la tensioacuten normal efectiva
del suelo y por consiguiente aumentando su resistencia a la cizalladura y el
factor de seguridad contra la rotura
En el disentildeo de una cortina atirantado la hipoacutetesis baacutesica es que las fuerzas
horizontales generadas por las presiones de contacto en la estructura del suelo
deben ser equilibradas por puntales mientras que el alivio de las tensiones
normales verticales causadas por la excavacioacuten por supuesto no Con esto los
valores de la tensioacuten de cizallamiento inducido por el proceso de excavacioacuten
aumentan significativamente con la profundidad de este
La tendencia de la cortina se mueve dentro de la excavacioacuten de la represioacuten
inducida por el suelo a lo largo de la superficie del suelo Pero pretensado la
primera liacutenea de las barras de cortina presiona contra las paredes de la
excavacioacuten sujetaacutendola al punto de anclaje Con el avance de la excavacioacuten la
estructura ahora tiende a girar alrededor de la primera liacutenea de amarre
causando desplazamientos laterales en el nuevo nivel de la excavacioacuten a su
vez de nuevo seraacute restringido por la aplicacioacuten de pretensado en la siguiente
liacutenea de anclaje Por lo tanto el movimiento de la cortina medida que avanza la
excavacioacuten se forma por una combinacioacuten de rotacioacuten y traslacioacuten influenciada
por un nuacutemero de factores tales como la cortina de incrustaciones en el terreno
de cimentacioacuten la inclinacioacuten varillas el grosor y rigidez de la estructura valores
de la distribucioacuten hipoacutetesis de sobrecarga de presiones de contacto en la interfaz suelopantalla etc La figura 04 ilustra las fuerzas que actuacutean sobre las bandas
Determinadoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute ta t to io Paredes O liw s 28
UNI^RSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil
CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
y las tensiones de cizallamiento en la interface suelo-pantalla que se desarrollan
en la excavacioacuten que se lleva a cabo
tFigura 04 Mecanismo de transferencia de carga en anclajes (Juran e Elias 1991)
Superficie de terreno
Figura 05 Sistema idealizado de fuerzas sobre pantallas atirantadas (Hanna 1982)
322 Modos de falla de pantallas ancladas en suelos
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes O liw s 29
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CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Hay varios mecanismos posibles de falla de los muros anclados Estas fallas
comuacutenmente son causadas por exceso de carga sobre un ancla Las cargas de
exceso pueden estar relacionadas con la carga de pre-tensionamiento la
secuencia de excavaciones las fuerzas del agua y fuerzas siacutesmicas entre otras
Los mecanismos de falla pueden involucrar los tendones la masa de suelo el
bulbo o las estructuras superficiales
Los principales tipos de falla son los siguientes de acuerdo con la figura 06
Figura 06 Tipos de ruptura de una pantalla anclada en suelo (GeoRio 2000)
a) Punzonamiento en la base - el suelo de fundacioacuten que soporta la base de
la pantalla tiene una capacidad de carga baja de menos de 20 kPa con iacutendice de resistencia a penetracioacuten NSPT lt 10
b) Rotura en fondo de la excavacioacuten - puede ocurrir cuando existe una capa de terreno blando debajo del nivel de excavacioacuten
Determinadoacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 30
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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
c) Ruptura Global - romper la cuntildea en mayor riesgo durante el proceso de
excavacioacuten o disturbacion generalizado de profundidad (veacutease tambieacuten
la Figura 07)
d) Deformacioacuten Excesiva - puede ocurrir durante la construccioacuten antes de
que el pretensado de los anclajes
e) Rotura del tirante - se puede producir si los componentes del sistema son
individualmente atirantado inadecuadamente o debido a la ocurrencia de
la sobrecarga de los anclajes durante la construccioacuten cuando no todos
los niveles de anclaje tambieacuten se instalaron
f) Rotura de la pantalla - ocurrencia de ruptura en flexioacuten debido al disentildeo
estructural inadecuado o ruptura de perforacioacuten anclas
Rupftra laquom cunha Ruptura generalizada
Figura 07 Tipos de ruptura global cuntildea y generalizada (GeoRio 2000)
323 Estimacioacuten de la capacidad de carga de anclaje en suelos
La mejor estimacioacuten de la capacidad de carga de los anclajes en suelos se
determina mediante la realizacioacuten de pruebas preliminares de anclaje construido
con la misma tecnologiacutea y mano de obra en el futuro emplazamiento de la obra
ya que no es teoacutericamente posible incorporar meacutetodos para el caacutelculo de la
influencia de diversos factores determinantes tales como proceso de perforacioacuten la calidad de mano de obra el proceso de inyeccioacuten etc
^ te rm in a c ioacute n del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes OIiacutetos 31
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CAPITULO lli PARAMETROS GEOTECNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
En general los meacutetodos disponibles para la determinacioacuten de la capacidad de
carga de los anclajes en suelo consideran que la resistencia del anclaje se debe
exclusivamente a la resistencia al corte desarrollado en la interface suelo-bulbo
sin tomar en consideracioacuten de los efectos del proceso de construccioacuten
incluyendo la influencia de procedimiento de inyeccioacuten soacutelo cualitativamente
3231 Norma Brasileiacutera NBR-5629
La NBR-5629 recomienda la estimacioacuten preliminar de liacutemite de capacidad de
carga anclada usando las siguientes expresiones
Suelos Granulares
Suelos Cohesivos r = a 0 UXb sO O M
Doacutende
Capacidad de carga limite o ultima
G Tensioacuten vertical efectiva en el punto medio del anclaje
U Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje
K f Coeficiente de anclaje dado en la Cuadro Ndeg 10
Lb Longitud del bulbo del anclaje
o Coeficiente de reduccioacuten de resistencia al corte no drenada Su
a 0 = 075 para Su s 40 kPa yPara suelos cohesivos
a 0 = 035 para Su s 100 kPa
lsquo Determinadoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de arcla|eBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliros 32
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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Cuadro Ndeg 10 COEFICIENTE Kr DE SUELOS GRANULARES
Suelo Compacidad
Suelta Compacta Muy CompactaLimo 010 040 100
Arena Fina 020 060 150
Arena Media 050 120 200
Gruesa y Pedr^ones 100 200 300
ldquoFuente Norma Brasilera NBR-5629
Este meacutetodo no tiene en cuenta los efectos de la presioacuten de inyeccioacuten El NBR-
5629 reconoce que la inyeccioacuten del bulbo de anclaje de la lechada puede ser del
tipo simple con flujo ascendente y de una sola etapa o por medio de vaacutelvulas y
en etapas sucesivas a criterio de la empresa ejecutora siempre que esteacuten
garantizados el llenado completo del agujero abierto en el suelo y la capacidad
de carga para el anclaje
3232 Meacutetodo de Ostermayer (1974)
Propone aacutebacos que relaciona la longitud de la zona de anclaje (bulbo) con la
capacidad de carga maacutexima de anclaje basado en el anaacutelisis de los resultados
de aproximadamente 300 ensayos en Alemania en anclajes con diaacutemetro de
perforacioacuten entre 10 y 20 cm y cobertura del suelo superior a 4m
La Figura 08 muestra las correlaciones sugeridas por Ostermayer para suelos
granulares sin especificacioacuten del procedimiento de inyeccioacuten o los valores de la presioacuten de inyeccioacuten
D e te ^ in a d oacute n del creficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato la je Bachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 33
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CAPITULO PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOSPARADISENtildeO DE ANCLAJES
laquoen
9laquo
O
mdash g pedregulho arenoso
areia meacutedia a grossa com pedregulho
Figura 08 Capacidad liacutemite de carga de anclaje en suelos granulares seguacuten Ostermayer (1974)
Para suelos cohesivos (limos y arcillas plaacutesticas medianas arcillas altamente
plaacutesticas) Ostermayer (1974) tambieacuten presento en la Figura 09 la variacioacuten con
la longitud de bulbo de la resistencia al cizallamiento en la interface suelobulbo
por unidad de longitud para anclajes realizados con y sin reinyeccioacuten En la
Figura 10 la variacioacuten en la resistencia al corte se muestra como una funcioacuten de
la reinyeccioacuten de presioacuten con lechada de cemento en la relacioacuten agua cemento
preparado = 04
ldquoDeterminaaoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jraeacute Antonio P a rce s OIitos 34
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CAPITULO IIIrsquo PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Figura 09 Resistencia a la rotura por unidad de longitud de los anclajes en suelos cohesivos
(Ostermayer 1974)
400
300
19 ancoragens executadas em argila de mediacutea a alta plasticidade Wl = 48a58 lp = 25 a35 le =11 a12
2001
Perfura^aacuteo
15(4M|
1510)
com reve^mento seco sem revestlmento seco sem revestimento com lavagem 15(420) - diagravemetro do furo- 15cm
-420 Kg de cimento consumido nareinjepao
1000 2000 3000 4000
Pressaacuteo de iacutenjegaacuteo (kPa)
Figura 10 Influencia de la presioacuten de inyeccioacuten en la resistencia al corte en suelos cohesivos
(Ostermayer 1974)
Determinacioacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio Paredes O liw s 35
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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
3233 Meacutetodo de Bustamante amp Doix (1985)
Basado en 120 pruebas de carga realizadas en Francia Bustamante y Doix
(1985) sugieren un meacutetodo para el dimensionamiento de los anclajes los cuales
consideran la influencia de la teacutecnica de inyeccioacuten presioacuten de inyeccioacuten y
volumen de pulverizacioacuten de cemento inyectado La capacidad de carga liacutemite de
anclaje Tmax se puede determinar por
Tmm Capacidad de carga limite o ultima
De Diaacutemetro medio para el tramo anclado
Dp Diaacutemetro perforado para el tramo anclado
P Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten
Lb Longitud del tramo anclado
qs Resistencia al cizallamiento o cortante
Cuadro Ndeg 11 COEFICIENTE 0 PARA SUELOS
Tipo de Suelo Coeficiente 0
Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten
Grava 180 13-14
Grava Arenosa 1 6-1 8 12-14
Arena con Grava 1 5-1 6 12-13
Arena Gruesa 1 4-1 5 11 -1 2
Arena Media 1 4 -1 5 11 -1 2
Arena Fina 1 4-1 5 11 -1 2
Arena Limosa 14- 15 11 -1 2
Limo 14-1 6 11 -12
Arcilla
OcitCO 12
Marga 18-21 11 -12
Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11
Determlnaaoacuten del c o c ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio P a rce s OIiacutetos 36
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CAPITULO un PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
El cuadro N011 presenta los valores de p que es el coeficiente de escala para
varios tipos de suelo teniendo en cuenta las dos teacutecnicas de inyeccioacuten (con y sin
reinyeccioacuten) suponiendo que el volumen inyectado es de al menos 15 veces el
volumen perforado para llegar a los valores de p en la tabla Como era de
esperar los valores maacutes altos del coeficiente se producen para los anclajes
reinyectadas
Los graacuteficos de correlaciones empiacutericas para estimar los qs coeficientes para
anclajes con y sin reinyeccioacuten se presentan para las arenas y gravas en la
Figura 11 y de limos y arcillas en la Figura 12 construida sobre la base de los
resultados de Doix y Bustamante (1985) Fujita (1977) Ostermayer y Scheele
(1977) Ostermayer (1974) Koreck (1978) y Jones (1980 1984) En abscisas la
cantidad Pl se refiere al liacutemite de presioacuten de inyeccioacuten y N el nuacutemero de golpes
de la prueba SPT
0 0 9 i f i 15 20 U 30 39 40 4 fl 3 0 S5 90 6S 7 0
Pl (MPa)1 _____i _______ i _____ i______ i _______ i _____i______ i _______ l __ mdasha--------- a--------- J-----------1---------- 1---------- 1
0 K O 30 D 90 laquo m laquo) tu M) no t raquo 1U 1WN
Figura 11 Correlaciones empiacutericas para la fuerza de cizallamiento por unidad longitud en la arena I
grava (Bustamante y Doix 1985)
lsquo Determlnadoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para diserto dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 37
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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Las correlaciones muestran que en comparacioacuten con una sola inyeccioacuten de los
efectos de la reinyeccioacuten en fases sucesivas son aparentemente maacutes
pronunciada para las arcillas limos (Figura 12) que para la arena grava (Figura
11) contradiciendo las pruebas experimentales que indican que los suelos
arenosos son de mayor inyectabilidad y maacutes susceptibles a los efectos de la
sucesiva reinyeccioacuten a alta presioacuten Este comportamiento puede deberse a otros
factores no considerados por Bustamante y Doix (1985) en la interpretacioacuten
empiacuterica de los resultados de las pruebas de carga (Novaacuteis Souza 2001)
-------------1-------------1------------T---------- ---F-------- ---------------- ~lo 10 20 30 40 W 60
N
Figura 12 correlaciones empiacutericas para la resistencia al corte por unidad de longitud en arcillas
limos (Bustamante y Doix 1985)
3234 Meacutetodo de Costa Nunes (1987)
Similar al meacutetodo de Bustamante y Doix (1985) fue propuesto por Costa Nunes
(1987) pero con la importante diferencia de que la influencia de la presioacuten de inyeccioacuten puede ser analizada cuantitativamente no soacutelo cualitativamente como en el meacutetodo de Bustamante y Doix (1985)
La capacidad de carga del liacutemite del anclaje estaacute dada por
bullDetermigravenatigraveoacuten del e ffic iente de resistencia al corte unitagraverio entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralaleBachiller Jreeacute Antonio Partoes OIiacutetos 38
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CAPITULO lli PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOS P A MDISENtildeO DE ANCLAJES
= c + +(TI
r M Capacidad de carga limite o ultima
D Diaacutemetro medio del bulboe
nd Coeficiente de aumento del diaacutemetro debido a la presioacuten de inyeccioacuten
nl Coeficiente de reduccioacuten de longitud por la presioacuten no uniforme
Lb Longitud del tramo anclado
r Resistencia al cizallamiento en la interface bulbo - suelo
Para determinar la resistencia al cizallamiento en la interface suelo-bulbo Costa
Nunes (1987) considera el criterio de rotura de Mohr-Coulomb suponiendo una
inyeccioacuten a presioacuten residual a rsquor estimada en un 50 la presioacuten inyeccioacuten dada
c Cohesioacuten
Yc Peso especiacutefico del suelo a una profundidad al centro del bulbo
h Profundidad al centro del bulbo
nh Reduccioacuten del factor de profundidad cuando es maacutes de 9m
0 Angulo de friccioacuten
a r 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten
Seguacuten Costa Nunes en la mayoriacutea de los casos se puede considerar nh = na = nb = 1
lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 39
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UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
41 PROCEDIMIENTO DE TRABAJO
El presente procedimiento comprende los trabajos requeridos para la correcta
ejecucioacuten de los anclajes en la zona determinada en villa el salvador
411 Secuencia de los trabajos
4111 Anclajes de cable
Los anclajes post-tensados son estructuras flexibles y lineales compuestos por
varios cordones de acero de alta resistencia los cuales se adhieren o fijan con
cemento dentro de roca o suelo estable (pasando el planode falla) Los anclajes
al tensarlos transmiten los esfuerzos desde el cabezal (extremo visible en la
superficie del talud) hasta el tramo anclado mitigando de esta forma los
movimientos del talud
Los anclajes estaraacuten conformado por cordones de acero grado 270 de baja
relajacioacuten con 58rdquo (1500 mm) de diaacutemetro acorde con los requerimientos del
ASTM A-416 Las caracteriacutesticas mecaacutenicas del acero grado 270 de baja relajacioacuten son
Esfuerzo miacutenimo a la rotura 18980 kgmm2 (18619 KNcm2)
Esfuerzo de fluencia 17082 kgmm2 (16757 KNcm2)
Moacutedulo de elasticidad 2780000 kg (195 KNmm2)
Seguacuten los requerimientos indicados en la norma ASTM A-416 los valores de resistencias miacutenimas del cable se indica a continuacioacuten
Diaacutemetro del cordoacuten 1524 mm (0600 in)
Deterninadoacuten del ^laquofic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 40
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Aacuterea de acero por cordoacuten 14000 mm2 (0153 in2)
Resistencia miacutenima a la rotura (Fr) 2657000 kg (2607 kN)
- Resistencia miacutenima a la fluencia (Sfc) 2391000 kg (2346 kN)
Con estas caracteriacutesticas se obtienen seguacuten los lineamientos para disentildeo
indicados en las recomendaciones del Instituto del Post-Tensado los siguientes valores para cada cable de acero de 06rdquo de diaacutemetro (1524 mm)
- Carga de disentildeo o trabajo (060 F r ) 1595040 kg (15642 KN) Ftr
- Carga de ensayo (120 Ftr) 1914007 kg (18770 KN)
- Carga de incorporacioacuten (105 Ftr) 1674782 kg (16424 KN)
lsquo Porcentaje sugerido para los ensayos en anclajes temporales
a) Armado de Anclajes
La preparacioacuten de los anclajes ha sido realizado sobre una plataforma provisional para el montaje primero se prepararaacute el tubo de inyeccioacuten de PVC
clase 10 con diaacutemetro de 1rdquo donde se ejecutaraacuten los agujeros para la inyeccioacuten
(vaacutelvula-manguito) Luego alrededor del tubo de inyeccioacuten se colocaraacuten los
cables de acero sobre separadores y cortados seguacuten la longitud definitiva del
anclaje
Los cables requeridos fueron suministrados y montados en campo el tramo del
cable de acero correspondiente al bulbo del anclaje ha sido preparado previamente y en la zona de transicioacuten del tramo libre al anclado el cable fue
sellado con cinta plaacutestica para evitar la entrada de lechada de cemento al tramo libre el tramo libre se protegioacute (aisloacute) con una manguera de polietileno actuando
como un forro
lsquo Deterrnnadoacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes Olitos 41
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Figura 13 Armado de anclaje de cable
b) Perforacioacuten
El objetivo de las perforaciones para anclajes es la obtencioacuten de un agujero con
la mayor linealidad posible El diaacutemetro de la perforacioacuten debe permitir la instalacioacuten del anclaje de cable del modo maacutes faacutecil posible
Baacutesicamente existen dos sistemas de perforacioacuten que pueden ser utilizados en
la ejecucioacuten de anclajes El primero es el sistema rotativo convencional y el segundo ha roto percusioacuten
Para la ejecucioacuten de la perforacioacuten se ha empleado el meacutetodo rotativo con el uso de una zapata tipo widia
El sistema que se ha aplicado es de perforacioacuten a rotacioacuten con tuberiacutea HQ hasta la profundidad requerida una vez llegado a la cota se perfora con tuberiacutea de
revestimiento HW (rimando en la zona exterior de la tuberiacutea HQ) hasta llegar a la cota de fondo donde se colocaraacute el anclaje
Se procede a limpiar el sondeo con agua y se retira la tuberiacutea interior HQ una vez retirada toda la tuberiacutea HQ se procede a colocar el anclaje de cable
Bachllldrsquo Jeacute Antonio Paredes Oliws 42
Determinadoacuten del crofidente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclaje
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Colocado el anclaje de cable se procede a retirar la tuberiacutea de revestimiento HW
para despueacutes inyectar el anclaje con lechada de cemento
Figura 14 Colocado de anclaje de cable en sondeo
c) Inyeccioacuten
Los anclajes fueron fijados en el terreno a traveacutes de lechada de cemento compuesta por una mezcla de agua limpia con cemento Portland comuacuten tipo I
La gran mayoriacutea de las recomendaciones y praacutecticas existentes situacutean la relacioacuten
aguacemento entre 045 y 055 en peso
En nuestro caso se ha usado la relacioacuten ac de 050 mezcla que garantiza una
resistencia a la compresioacuten simple de 210 kgcm2 a los 7 diacuteas
Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enve la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 43
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Figura 15 Inyeccioacuten de anclaje de cable
d) Tensado
Todos los anclajes fueron tesados una vez que la lechada de cemento del
anclaje obtuvo la resistencia adecuada (210 kgcm2) se estimoacute en 7 diacuteas como miacutenimo en cada caso
El tesado de los anclajes se realizoacute con gato hidraacuteulico de hasta 100Tn de carga
de trabajo y con una carrera en el pistoacuten de hasta 10rdquo ademaacutes permitioacute tesar
los cables del anclaje en conjunto el tesado se realizoacute hasta llegar al arranque del bulbo
4112 Equipos y Materiales
Relacioacuten de equipos y materiales utilizados
Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Antonio Paredes O liw s 44
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Cuadro Ndeg 12 EQUIPOS UTILIZADOS
ITEM DESCRIPCION CANTIDAD
1 B O M B A DE LO D O S C M O T O R L IS TE R P E T TE R 100
2 B O M B A P A R A TE N S A D O E N E R P A C 100
3 G A T A H ID R A U L IC A E N E R P A C DE 10000 PSI 100
4 E Q U IP O DE P E R F O R A C IO N R O T A T IV O D IA M A N TIN O 100
5 B O M B A DE IN Y E C C IO N DE C E M E N T O 100
6 TU B E R IA DE P E R F O R A C IO N HQ y H W 100
7 TU B E R IA DE IN Y E C C IO N C O N O B T U R A D O R 100
8 E Q U IP O DE SPT 100
42 ESTIMACIOacuteN DE LA CAPACIDAD DE CARGA SEGUacuteN LOS DATOS OBTENIDOS EN EL ESTUDIO DE MECAacuteNICA DE SUELOS
De acuerdo a los datos obtenidos en el estudio de mecaacutenica de suelos se tiene
lo siguiente
Cuadro Ndeg 13 DATOS REALES DEL ESTUDIO
DATOS
Del estudio de mecaacutenica de suelos De los anclajes
Paraacutemetros Unidad Paraacutemetros Unidad
Cohesioacuten 0 Carga de Anclaje NA
Angulo de friccioacuten 2870o Profundidad del bulbo de anclaje 950m
Peso Unitario 1476 KNm3 Diaacutemetro del bulbo 0114m
Clasificacioacuten SUCS Arena limosa gradada SP-SM
Longitud del Bulbo de Anclaje 40 50 y 60m
Factor de seguridad Presioacuten de iny^cioacuten 60 kgcm2
Habiendo obtenido todos los paraacutemetros necesarios se puede estimar las capacidades de cargas de acuerdo a los meacutetodos mencionados en el capiacutetulo anterior(Capiexcltulo III 323)
Deterrntoadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 45
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gt Norma Brasilera NBR 5629
gt Bustamante y Doix 1985
gt Meacutetodo Costa Nunes 1985
421 Norma Brasilera NBR 5629
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son las longitudes
ancladas que 40 50 y 60m asiacute como el valor Itf igual a 15 valor que se
obtiene del tipo de suelo del cuadro Ndeg 10
Cuadro Ndeg 10 - Coeficiente Kf de suelos granulares NBR-5629
Suelo Compacidad
Suelta Compacta Muy Compacta
Limo 010 040 100
Arena Fina 020 060 150
Arena Media 050 120 200
Gruesa y Pedr^ones 100 200 300
2 - M C T O D O D E L A N O R M A B R A S I L E R A - 5 6 2 9
_ J 7 -T = 0 -7 U t L r K s Para suelos granularesmax Z b f
T (max) =
az =
Capacidad de carga limite o ultima TN
Esfuerzo vertical efectivo en el punto medio del anclaje KNm2
O
CIl
II II Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje m
Longitud del bulbo del anclaje m
coeficiente de anclaje dado en la Tabla Ndeg M
Cuadro Ndeg 14 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BR-5629
y e
(K N m 2 )
z
iexclm )
D
(m )
a z
(K N m 2 )
U
( m )
Lb
(m )
K f T ( m a x )
lt trade l
14 8 7 0 01 103 32 0 4 3 4 0 9 15 27 23 _
14 8 65 0 1 9 5 9 4 0 4 3 5 0 15 V 3 1 6 1 ___
14 8 6 0 H 0 1 8 8 5 6 0 4 3 6 0 B U 15 35 01
Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de arolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes Ouumltos 46
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422 Meacutetodo Bustamante y Doix 1985
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son la parte anclada
40 50 y 60m el diaacutemetro perforado 0114m el coeficiente p que es el
coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo seguacuten el tipo de inyeccioacuten para
nuestro caso es el 14 derivaacutendose este valor del estudio de suelo (Cuadro Ndeg
11) El coeficiente qs (resistencia cortante) toma valores de 02 y 025 Mpa
Cuadro Ndeg 11 - Coeficiente p para suelos
Tipo de Suelo Coeficiente P
Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten
Grava 180 13 -14
Grava Arenosa 1 6 -1 8 12 -14
Arena con Grava 1 5 -1 6 12-13
Arena Gruesa 14- 15 11 - 12
Arena Media 1 4 -1 5 11 - 12
Arena Fina 14 -1 5 11 -12
Arena Limosa 14- 15 1 1 -1 2
Limo 14- 16 1 1-1 2
Arcilla 1 8 -2 0 12
Marga 18- 21 11 - 12
Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11
3- METODO DE BUSTAMANTE Y DOIX 1985
T(max) = Capacidad de carga limite o ultima TN
De= Diaacutemetro medio para el tramo anclado m
Dp = Diaacutemetro perforado para el tramo anclado mLb= Longitud del tramo anclado m
P = Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten qs= Resistencia al cizallamiento o cortante Mpa
ldquoDeterminadoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo de anclajerdquoBachiller Jraeacute Antonio Paredes Oliws
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Cuadro Ndeg 15 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BUSTAMANTE DOIX 1985
p Dp
(m)De(m)
Lb(m)
qs
(Mpa)
T (max)
(TN)130 011 0149 40 025 4759130 011 0149 50 02 4759130 011 0149 60 02 5710
423 Meacutetodo Costa Nunes 1985
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada necesarios son la
longitud de la parte anclada 40 50 y 60m el diaacutemetro perforado para el tramo
anclado 0114m ademaacutes el coeficiente de reduccioacuten por la presioacuten no uniforme
ni el coeficiente de aumento de diaacutemetro nd por la presioacuten de inyeccioacuten estos
dos uacuteltimos coeficientes toman valores de 1 otro dato de entrada importante
seguacuten Costa Nunes es la resistencia cortante t que es calculada con la
expresioacuten
T f = c + (c rsquo+CT rsquo 0 SUELOSGRANUWRES
r f = c + (y chnh +CTr )tan0 SUELOS COHESIVOS
C = Cohesioacuten del suelo KNm2yc= Peso especifico del suelo a una profundidad al centro del bulbo KNm3 h = Profundidad al centro del bulbo m
nh = Factorde correccioacuten cuando esta a una superior a 9m 0 = Angulo de friccioacuten
or= 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten KNm2
Para mayoriade asos nh = nb = nd = 10 De acuerdo a Costa Nunes
Cuadro Ndeg 16 RESISTENCIA CORTANTE SEGUacuteN DATOS
C ye h nh 0 OT T
(KNm2) (KNm3) (m) (0 ) (KNm2) (KNm2)
00 148 70 10 287 4000 2756
00 148 65 10 287 4000 2715
00 148 60 10 287 4000 2675
techlllerJtoeacute Antonio Parces Oliws 4 8
Deteminadoacuten del (E fic ien te de resistencia al corte unitario ende la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquo
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La resistencia cortante hallada de esta ecuacioacuten depende de los paraacutemetros
mostrados en la figura superior asiacute como la presioacuten de inyeccioacuten que se usa no
supera los 8 a 10 Kgcm2 con estos datos se halla el esfuerzo cortante que es
un valor de 3924 KNm2 El diaacutemetro medio de la perforacioacuten es de 0137m
1- METODO DE COSTA NUNES
T(max) = C a pa c idad d e ca rga l im i te o u l t im a TN
D e = D ia m e tro m e d io d e l b u lb o m
nd= C o e f ic ie n te d e a u m e n to d e l d ia m e tro d e b id o a la p re s ioacute n d e in y e c c ioacute n
^ = L o n g itu d d e l t ra m o a n c la d o m
nl = C o e f ic ie n te d e re d u c c ioacute n d e lo n g itu d p o r la p re s ioacute n n o u n ifo rm e
x = R e s is te n c ia al c iz a lla m ie n to e n la In te r fa s e b u lb o s u e lo K N m 2
Cuadro Ndeg17 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO COSTA NUNES 1985
ni Lb nd De Tmax(m) (m) (TN)
10 40 10 011 403
10 50 10 011 497
10 60 10 011 587
Aplicado estos tres meacutetodos para calcular la capacidad de carga uacuteltima podemos elaborar el siguiente cuadro Ndeg 18
Cuadro Ndeg 18 CUADRO RESUMEN PARA LAS DIFERENTES LONGITUDES DE BULBOS
ANCLAJE METODO NBR-5629 BUSTAMANTE Y DOIX COSTA NUNES
BULBO T (Max) T (Max) T (Max)
(m) (TN) (TN) (TN)
40 27-23I M t 4759 4030
50 3161 4759 4970
60 3501 5710 5870
D e t^m ito a oacute n del ^laquo fic ien te de resistencia al to rte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 49
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43 RESISTENCIA ENTRE EL BULBO Y EL SUELO
La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las
propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y
la presioacuten de inyeccioacuten (Cuadro N0 11)
El esfuerzo al cortante en el anclaje puede ser calculado por la expresioacuten
(Littlejohn y Bruce 1975)
Ecuacioacuten (10)
Doacutende
T = Fuerza de tensioacuten de disentildeo
D h = Diaacutemetro del hueco
r a = Esfuerzo de cortante permitido
Lb = Longitud cementada del bulbo
Determ l^raoacuten del ctoficiente de resistencia al torte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje Bachiller Jraeacute Antonio Partoes O lilaquo s 50
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Cuadro N0 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuerzos en bulbos de diaacutemetro
pequentildeo (Sabatini y otros 1999)
Tipo de SueloFactor Suelo Granular Suelo Cohesivo
Propiedades del sueloAngulo de friccioacuten tamantildeo y distribucioacuten de los agriados Mheslon Indice plastico
l^todo de perforacioacuten El uso de tuberiacutea de revestimiento aumenta los esfuereos normales y de friccioacuten
El uso de lodos en la ^rforacioacuten disminuye la capacidad
Longitud del bulto
La resistencia aumenta al aumentar la longitud del bulbo hasta los 6 metros con incrementos moderados hasta los 12 metros y muy ^co Incremento despueacutes de los 12 m
Incrementos continuos en suelos con resistencia no drenada menor de 96 kPa
1 ----mdash r
Aumenta la resistencia hasta un diaacutemetro de 30 centiacutemetros
Diaacutemetro del bulboAumenta la resistencia al aumentarel diaacutemetro hasta 10 centiacutemetros y muy poco a partir de ese diaacutemetro
i
La capacidad del ancla aumenta al aumentar la presioacuten de inyeccioacutenPresioacuten de Inyeccioacuten
La capacidad del ancla aumenta solamente con inyeccioacuten por etapas Presiones iniciales muy altas deben evltarse
En el Cuadro N0 20 se muestran algunos valores del esfuerzo de cortante permitido para anclajes en roca y en suelos Los tendones deben separarse
entre siacute utilizando espaciadores para asegurar la adherencia total de cada uno
de ellos a la mezcla cementante en toda la longitud del bulbo Adicionalmente
deben colocarse centralizadores para garantizar que existe un cubrimiento de mezcla de miacutenimo 10mm
Determinadoacuten del cw ficlente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliras 51
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Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo
interface a lo largo del bulbo (Modificado de PTI
de anclaje y el material en la
1996)
R esistencia Uacute ltim a al C ortan te R es is tenc ia Uacute ltim a alen tre el Bulbo y el ^ t e r ia l en la C ortan te entre el B u lto y el
T ipo de ^ t e r ia l In tertace P eriacutem etra l del B u lto ^ t e r i a l en la Interfacepara Iny toc ione s por P eriacutem etra l del B u lto para
G ravedad Inyecciones a P resioacuten
Kpa Kpa
G ranito y basa lto 1700 a 3100
C aliza do lom fflca 1 4 0 0 a 2 1 0 0
C aliza blanda 1000 a 1ltW0
P izarras y lutitas duras 800 a 1400
Lutrias blandas 200 a 800
Aren iscas 800 a 1700
Aren iscas m e tto riza d a s 700 a 800
C reta 200 a 1100
^ r g a m eteorizada 150 a 250
C oncre to 1400 a 2 8 0 0
Arcilla lim osa blanda30 a 70
Arcilla lim osa30 a 70
Arcilla dura de p lastic idad m edia a alta
30 a 70 30 a 100
Arcilla m uy dura de p lastic idad m edia a alta
70 a 170
Arcilla m u y dura lim osa de p lastic idad m edia
270 a 370
Arena de grano m edio a fino dens idad m edia a alta
80 a 370
Arena de grano grueso con grava densidad media
100 a 600
Arena de grano g rueso con grava densidad densa a m uy densa
70 a 140 250 a 900
Arenas lim osas170 a 400
D etritos g lac ia les densos300 a 500
Grava arenosa densidad m edia200 a 1300
Grava arenosa densa a m uy densa 270 a 1300
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario en te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 52
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Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga en bulbos de anclas preshy
tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatini y otros 1999)
Tipo de Suelo
DensidadRelativa
(SPT)
Transferencia Estirada en
kNmmdashf---------------------- 1
Suelta 145^ en a y l^d ia densa 220grava Densa 290
Suelta 100^ en a l^dia densa 145
Densa 190
Suelta 70^ en a y l^d ia densa 100limos Densa 130
I^zcla de arenay arcilla Dura 30de baja l^ y Dura 60plasticidad
Suelta SPT = 4 a 15^ d ia densa SPT = 15 a 30
Densa SPT = mas de 30
431 Calculo de la adherencia
La resistencia a la adherencia muy raramente se mide en el laboratorio y no existe un procedimiento estaacutendar para calcularla La mayoriacutea de los disentildeos se basan en estimativos ldquocrudosrdquo de la resistencia entre el suelo o roca y el bulbo
por correlacioacuten con casos similares tablas de resistencias tiacutepicas o por la
experiencia local
La carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar SPT como se
indica en la Cuadro Ndeg 20 (Sabatini y otros 1999) El factor de seguridad recomendado debe ser mayor de 20
La suposicioacuten de la resistencia entre el bulbo y el suelo genera una gran incertidumbre en el disentildeo y en ocasiones se ha llegado a fracasos
Determlnaaoacuten del cw fic iente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 53
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Como solucioacuten a la incertidumbre generada por la suposicioacuten de la adherencia
entre el bulbo y el suelo se acostumbra a realizar pruebas de carga de anclajes
con el objeto de verificar en campo los valores supuestos y si es necesario
modificar las longitudes del bulbo o las cargas aplicadas
Estos ensayos son muy importantes al inicio del proceso de construccioacuten de los
anclajes Despueacutes de realizados los ensayos de carga se procede a revisar y
actualizar el disentildeo en lo relacionado con los bulbos de anclaje especialmente
cuando se requiere aumentar su longitud
44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE EL BULBO Y EL
SUELO EN VILLA EL SALVADOR
441 Tensado de anclajes
Los anclajes han sido tensados hasta llegar al arranque del bulbo para esto se
detalla a continuacioacuten los resultados de la prueba de tensado
Cuadro Ndeg 22 CARGA DE ARRANQUE DE BULBOS EN VILLA EL SALVADOR
Anclaje Longitud Bulbo (m) Carga Tesado (TN)
A-I 40 3646
A-ll 50 4215
A-lll () 60 4404
() Para el anclaje A-lll no se llegoacute al arranque
Con los datos obtenidos procedemos a calcular el esfuerzo de corte en la
interaccioacuten bulbo - suelo para esto nos apoyamos con la Ecuacioacuten (10)
Seguacuten la ecuacioacuten se tiene
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller J toeacute Antonio Paredes OHtos 54
NIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA Facultad de Ingenieriacutea Civil
CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
T
nDhLb
Cuadro Ndeg 23 ESFUERZO DE CORTE ENTRE BULBO - SUELO EN VILLA EL SALVADOR
ANCLAJE T(TN) Dh (m) Lb(m) T a (KNm2)
A-I 3646 01143 40 24902
A-ll 4215 01143 50 23030
A-lll () 4404 01143 60 20053
lsquo to te rm in^oacuten del ctoficlente de resistencia al torte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 55
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Ciril OBTENIDOS
CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS
51 Capacidad de Carga Ultima Obtenido
La capacidad de carga ultima obtenida en campo para los anclajes A-I y A-ll se
verifica cuando el bulbo falla por arrancamiento mientras que para el anclaje A- III el bulbo no falla por arrancamiento sin embargo se ensaya hasta llegar al
liacutemite de fluencia
De acuerdo al cuadro N0 22 para los anclajes A-I y A-ll se ha llegado a la carga
ultima mientras que para el anclaje A-lll se ha llegado a la carga miacutenima de
fluencia
El cuadro N0 23 nos indica el esfuerzo de corte real que existe entre el bulbo y
el suelo de la zona en estudio los valores de ^ a para los anclajes A-I y A-ll son
calculados de acuerdo a la Ecuacioacuten (10)
52 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido
De los valores obtenidos con referencia a los anclajes A-I y A-ll se puede
comparar con los valores del Cuadro Ndeg 20 por consiguiente para las arenas
limosas se tiene un rango de valores que pudiera tomar ^ a (170 KNm2 - 400
KNm2) el cual estaacute dentro de ese rango nuestros valores hallados para nuestro
tipo de suelo en estudio seguacuten el Cuadro Ndeg 23
Haciendo un graacutefico comparativo con los resultados obtenidos del Cuadro Ndeg 23
y los datos que nos brinda el Cuadro Ndeg 20 de acuerdo al rango de valores se
tiene el Figura Ndeg 16
En la Figura Ndeg 16 podemos visualizar los valores obtenidos que se encuentran
dentro del rango de valores de Resistencia Uacuteltima al Cortante entre el Bulbo y el
suelo arenoso
Determinacioacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 56
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Civil OBTENIDOS
Figura Ndeg 16 Valores resistencia uacuteltima
Tambieacuten se pudo observar que los diaacutemetros reales fueron mayores en
comparacioacuten con el diaacutemetro de perforacioacuten tal como se muestra en el cuadro
N0 24 -
Cuadro Ndeg 24 DIAacuteMETROS REALES EN CAMPO Y EL EN AUMENTO
ANCLAJE D Teoacuterico (m)D Real de
Anclaje (m)() Aumento
A-I 01143 0141 2336
A-ll 01143 0147 2860
A-lll () 01143 0151 3211
lsquo Deteroinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte uniterio e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jw eacute Antonio Paredes O liw s 57
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
61 CONCLUSIONES
1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de
valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se
realizoacute la prueba (Villa el Salvador)
2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de
resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso
para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar
en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de
suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador
3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada
4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)
debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo
previamente calibrado
5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo
tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de
Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros
meacutetodos estimativos
6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga
requerida
7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten
8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi c o n c l u s io n e s y r e c o m e n d a c io n e s
62 RECOMENDACIONES
1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de
verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del
comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio
2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con
precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las
longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea
evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de
perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria
de los anclajes
3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en
cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser
mayores
4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable
controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten
los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos
lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil B IB L IO G R A F IA
BIBLIOGRAFIacuteA
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Determlnatiacuteoacuten del c iacutec le n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de anclajetachlller Jraeacute Antonio Paredes Oliws 60
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil LISTA DE SIMBOLOS
LISTA DE SIMBOLOS
ASTM American Society for Testing and Materials
^ Angulo de friccioacuten
Tmm Capacidad de carga limite o ultima
ltjr 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten
K f Coeficiente de anclaje
nd Coeficiente de aumento del diaacutemetro debido a la presioacuten de inyeccioacuten
P Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten
niexcl Coeficiente de reduccioacuten de longitud por la presioacuten no uniforme
a 0 Coeficiente de reduccioacuten de resistencia al corte no drenada Su
c Cohesioacuten
Dh Diaacutemetro del hueco
De Diaacutemetro medio para el tramo anclado
Dp Diaacutemetro perforado para el tramo anclado
r a Esfuereo de cortante permitido
S Factor de Amplificacioacuten del Suelo
C Factor de Amplificacioacuten Siacutesmica
Z Factor de zona
T Fuerea de tensioacuten de disentildeo
Lb Longitud tramo anclado yo cementada del bulbo
N Numero de golpes en SPT
U Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje
T0 Periodo de vibracioacuten
Ynat Peso especiacutefico del suelo
Yc Peso especiacutefico del suelo a una profundidad al centro del bulbo
h Profundidad al centro del bulbo
nh Reduccioacuten del factor de profundidad cuando es maacutes de 9m
Determinaaoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deamlajeBachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 8
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteAFacultad de Ingenieriacutea Civil LISTA DE SIMBOLOS
T
Qs
sues
Resistencia al cizallamiento en la interface bulbo-suelo
Resistencia al cizallamiento o cortante
Sistema Unificado de Clasificacioacuten de Suelos
Tensioacuten vertical efectiva en el punto medio del anclaje
ldquo Determinadoacuten del in f ic ie n te de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto andado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je B ach ili^ Jraeacute Antonio Partoes O liw s 9
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil INTRODUCCION
INTRODUCCIOacuteN
En las obras de ingenieriacutea civil es comuacuten la ejecucioacuten de cortes y excavaciones
ambos tipos de trabajo requieren la remocioacuten de cierta cantidad de suelo y la
consecuente peacuterdida de confinamiento en la periferia El ingeniero inicialmente
verifica si la estructura puede ser estable sin ayuda externa o si es necesario
emplear un muro de contencioacuten o formar un talud La aparicioacuten de las anclas
para roca primero y para suelo poco despueacutes representoacute un importante
avance tecnoloacutegico para todos los trabajos relacionados con la estabilizacioacuten de
una masa de roca o suelo Las anclas al estar totalmente embebidas en el suelo
no interfieren con las maniobras de construccioacuten en el interior de las
excavaciones Es por eso importante ahora en la construccioacuten su
comportamiento y la verificacioacuten de los paraacutemetros que estaacuten relacionados
directamente entre el bulbo del ancla y el suelo que muchas veces pueden
llevarlos a fallar
En el presente informe de suficiencia determinaremos el coeficiente de
resistencia al corte unitario que existe entre el bulbo del anclaje y el suelo
arenoso limoso el suelo con estas caracteriacutesticas se encuentra en distrito de
Villa El Salvador en la Ciudad de Lima
Determinadoacuten del creficiacuteente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para diserto dearclajetech llle r J w eacute Antonio Paredes OIiacutetos 10
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteAFacultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO I GENERALIDADES
CAPITULO I GENERALIDADES
En este capiacutetulo detallaremos los antecedentes y objetivos para establecer el
coeficiente de corte unitario que existe entre un suelo arenoso y el bulbo de
cemento formado por el anclaje Adlclonalmente definiremos la metodologiacutea a
ser utilizada para realizar el Informe de suficiencia correspondiente asiacute como
tambieacuten la estructura de la misma
11 ANTECEDENTES
El crecimiento de la ciudad de Lima y la alta demanda de viviendas en la ciudad de Lima gran parte de la zona perifeacuterica estaacute siendo poblado y se estaacute
ejecutando construcciones en diversos tipos de suelos Una zona de alto
crecimiento urbano se ubica en la parte sur de la ciudad de Lima que abarca
distritos como Villa Mariacutea del Triunfo Villa el Salvador Chorrillos Luriacuten etc en donde se estaacuten ejecutando construcciones sobre suelos arenosos
Estas construcciones necesitan realizar excavaciones para la cimentacioacuten y
surge la necesidad de estabilizar los taludes colindantes realizando anclajes en
estos suelos al respecto la Informacioacuten de paraacutemetros necesarios para realizar
caacutelculos en este tipo de suelo arenoso es Insuficiente en nuestro medio a
comparacioacuten de los suelos gravosos donde la Informacioacuten es mayor y los
anclajes tienen un buen comportamiento como elementos estabilizadores de contencioacuten Estudios e Investigaciones nos brindan paraacutemetros de resistencia
uacuteltima al esfuereo cortante entre el bulbo de anclaje y el material en la interface a
lo largo del bulbo (Modificado de PTI 1996) asiacute como valores aproximados de
la transferencia de carga en bulbos de anclas pre-tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatinl y otros 1999) sin embargo surge la necesidad de realizar pruebas de
carga en campo para verificar los valores supuestos para la ejecucioacuten de
proyectos de estabilidad con anclajes en suelos arenosos
Determinadoacuten del craficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O ltos 11
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO I GENERALIDADES
12 OBJETIVOS
Establecer el coeficiente de corte unitario que existe entre un suelo arenoso y
el bulbo de cemento formado por el anclaje
Evaluar las caracteriacutesticas del lugar a partir del estudio de mecaacutenica de
suelos y determinar los paraacutemetros del suelo en una determinada zona de
Villa el Salvador
Calcular la resistencia uacuteltima al cortante entre el bulbo y el material en la
interface perimetral del bulbo para inyecciones a baja presioacuten considerando
pruebas experimentales in situ en el distrito de Villa el Salvador
Realizar un cuadro comparativo en base a los valores experimentados obtenidos y en suelos similares en otros paiacuteses
13 ALCANCES
El presente informe de suficiencia se basa en establecer el coeficiente de corte
unitario que existe entre un suelo arenoso y el bulbo de cemento para anclajes
de cable tipo toroacuten in situ para este fin la informacioacuten requerida se realizoacute de la
siguiente manera en forma secuencial primero se recopilo informacioacuten mediante
buacutesqueda de artiacuteculos tesis libros y toda informacioacuten relevante sobre el tema
segundo se realizoacute trabajos de campo de la zona en estudio que consistiacutea en
obtener los paraacutemetros geoteacutecnicos de suelo requeridos para el disentildeo de
anclajes tercero se ejecutaron anclajes con diferentes longitudes de bulbos de
cemento que fueron ensayados y tesados hasta el arranque cuarto se realizoacute
un anaacutelisis e interpretacioacuten de los datos obtenidos en campo que seraacuten
evaluados para obtener valores de coeficiente de resistencia al corte unitario entre el bulbo y el suelo quinto se hace una comparacioacuten de los resultados
obtenidos con datos existentes (en tablas) de suelos similares sexto se recoge
las conclusiones y recomendaciones realizadas para el coeficiente de corte
unitario entre un suelo arenoso en distrito Villa el Salvador y el bulbo
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute ta ton io Paredes O l i ^ 12
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil
CAPITULO II ESTUDIO DE I^ S CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOS
ARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
21 UBICACION Y CONDICIONES CLIMATICAS
211 Ubicacioacuten
El terreno del estudio se encuentra ubicado en la Interseccioacuten de la Av El Sol y
la Av Pachacutec en la Mz C Lt 06 en el distrito de Villa El Salvador
Provincia Lima Departamento Lima siendo una zona netamente industrial
212 toceso al Aacuterea en Estudio
El acceso a la zona en estudio es a traveacutes de transporte puacuteblico (Oacutemnibus) por la
Av Pachacutec arteriacutea importante del Distrito de Villa el Salvador hasta llegar
con la interseccioacuten de la Av El Sol tambieacuten se puede llegar al lugar viacutea el tren
eleacutectrico hasta el paradero El sol (Av El Sol) y llegar hasta la interseccioacuten con la
Av Pachacutec (ver Figura 01 y 02)
Figura 01 Ubicacioacuten de zona en estudio
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Partoes O liw s 13
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteAFacultad de Ingenieriacutea Civil
CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
Figura 02 Vista frontal del lugar en estudio
213 Condicioacuten Climaacutetica
Esta aacuterea del estudio estaacute sometido a la accioacuten microclimaacutetica de la Costa
y se le conoce como semiaacuterido limitado con afloramientos rocosos del complejo
basal de la costa
Las precipitaciones son irregulares y en forma de garuacuteas las que se presentan
en invierno siendo tambieacuten frecuentes por las tardes La temperatura en estos
periodos alcanza valores miacutenimos de hasta 11degC
Durante el verano se registran temperaturas de hasta 28degC variando la
humedad relativa en estos periodos entre 70 a 90
22 GEOLOGIAY SISMICIDAD
221 Geologiacutea
Estudios realizados para la zona y aacutereas circundantes han determinado que la geologiacutea local estaacute representada por el afloramiento de secuencias litoloacutegicas
sedimentarias intrusivas y depoacutesitos eoacutelicos El escenario del estudio se encuentra enmarcado dentro del cuadro morfotectoacutenico de la costa y el borde
occidental andino habiendo sido afectado por la tectoacutenica desarrollada durante
la orogeacutenesis andina la misma que dio lugar a una deformacioacuten con
plegamientos entre los que destaca el Sinclinal de Pachacamac se trata de un
ldquoDeterminaaoacuten del awficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 14
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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS YPAtaacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
pliegue abierto con un plano axial vertical ligeramente inclinado al Sureste y un
eje de direccioacuten N30degO Las rocas en las cuales se ha desarrollado
corresponden a la Formacioacuten Pamplona de composicioacuten arcillo-calcaacuterea por lo
tanto plaacutesticas Al Sur del Cerro Lomo de Cocina y a la altura del grifo Conchaacuten
se tiene afloramientos del flanco occidental Gran parte de este sinclinal se
encuentra cubierto por depoacutesitos eoacutelicos Cuaternarios Estratigrafiacutea Las
unidades litoestratigraacuteficas que afloran en el Cerro Lomo de Corvina y
alrededores estaacuten conformados por rocas sedimentarias del cretaacuteceo inferior
representados por la Formacioacuten Pamplona depoacutesitos inconsolidados del
Cuaternario de origen marino aluviales y eoacutelicos
A Cretaacuteceo Inferior
Formacioacuten Pamplona esta secuencia se manifiesta por presentar paquetes de
calizas de color gris a oscuras iacutenterestratificadas con delgados horizontes de
color rojizo por la presencia de fierro tambieacuten se manifiestan afloramientos de
lutitas gris verdosas y margas intercalados con lutitas limoliacuteticas amarillo a
rojizas por correlacioacuten estratigraacutefica se le ha asignado una edad cretaacuteceo
inferior
B Cuaternario
Pleistoceno
Depoacutesitos Eoacutelicos Los depoacutesitos eoacutelicos pleistocenicos estaacuten conformados por
acumulaciones eoacutelicas antiguas y que en la actualidad se hallan estabilizadas
conformando lomadas y cerros de arena como el Cerro Lomo de Corvina
extendieacutendose al NE hasta la Tablada de Luriacuten donde ahora se asienta la poblacioacuten de Villa El Salvador cubierto por otros depoacutesitos eoacutelicos maacutes recientes
Depoacutesitos Aluviales Este tipo de depoacutesitos se posicionan al sur del Cerro Lomo
de Corvina en la cuenca del riacuteo Luriacuten y esta constituidos por material acarreado
cantos y gravas subredondeadas de diferentes tipos de roca de composicioacuten
intrusita y volcaacutenica en una matriz areno limosa o arcillosa con buena seleccioacuten
tiene espesores que alcanzan decenas de metros sobre los que se asientan
algunos centros urbanos y terrenos de agricultura por lo que adquieren una significativa importancia para la regioacuten ya que ellos contienen acuiacuteferos notables
que dan vida a nuacutemeros pobladores y gran parte de la agricultura La edad de
Determinadoacuten del ctoficlente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes Olnras 15
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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
estos depoacutesitos es desconocida sin embargo dado su gran volumen es evidente
que su deposicioacuten viene desde el Pleistoceno
Reciente
Depoacutesitos Eoacutelicos Estaacuten conformados por arenas moacuteviles que proceden de las
diversas playas del litoral como Conchaacuten y Luriacuten en su movimiento adoptan
variadas formas como mantos dunas y barcanes
2211 Caracteriacutesticas Geomorfoloacutegicas
Los rasgos geomorfoloacutegicos presentes en el aacuterea son el resultado del proceso
tectoacutenico y plutogravenico sobre impuesto los procesos de geodinaacutemica que han
modelado el rasgo morfo-estructural de la regioacuten Asiacute mismo la erosioacuten la
inclinacioacuten por el drenaje del Rio Luriacuten y la acumulacioacuten de arena eogravelica sobre
grandes extensiones de la zona han dado la configuracioacuten actual
Borde Litoral aacuterea de tierra firme adyacente a la liacutenea litoral expuesta a la
accioacuten de las olas marinas que forman playas abiertas por acumulacioacuten de
arenas a traveacutes de corrientes litorales
Planicies Costaneras y Conos Deyectivos Es la zona comprendida entre el
borde litoral y las estribaciones de la Cordillera Occidental constituida por una
faja angosta de territorio paralela a la liacutenea de costa adquiriendo mayor
amplitud en el Valle de Luriacuten Constituyen superficies cubiertas por gravas y
arenas provenientes del transporte y sedimentacioacuten del riacuteo Luriacuten y por arena
proveniente del acarreo eogravelico desde las playas por vientos que corren con direccioacuten SO a NE
Lomas y Cerros Testigos
Valles y Quebradas
Estribaciones andinas occidentales
Zonas andinas
Deterrninaaoacuten del c o c ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de arclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s O liw s 16
UNIWRSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil
CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAMETROS EN VILLA EL MLVADOR
De las arriba mencionadas unidades geomorfoloacutegicos la que estaacute directamente
relacionada con el terreno estudiado es la c) Planicies Costaneras y Conos
Deyectivos
2212 Geodinaacutemica Externa
Durante la visita efectuada a la zona no se han detectado fenoacutemenos de
geodinaacutemica externa reciente como levantamientos yo hundimientos ni
desplazamientos de la formacioacuten sedimentaria existente en la zona
222 Sismicidad
Desde el punto de vista siacutesmico el territorio Peruano pertenece al Ciacuterculo
Circumpaciacutefico que comprende las zonas de mayor actividad siacutesmica en el
mundo y por lo tanto se encuentra sometido con frecuencia a movimientos
teluacutericos Pero dentro del territorio nacional existen varias zonas que se
diferencian por su mayor o menor frecuencia de estos movimientos asiacute tenemos
que las Normas Sismo Resistente del Reglamento Nacional de Construcciones
divide al paiacutes en tres zonas
Zona 1- Comprende la ciudad de Iquitos y parte del Departamento de
Iquitos parte del Departamento de Ucayali y Madre de Dios en esta regioacuten la
sismicidad es baja
Zona 2- En esta zona la sismicidad es mediacutea Comprende el resto de la regioacuten
de la selva Puno Madre de Dios y parte del Cusco En esta regioacuten los sismos se presentan con mucha frecuencia pero no son percibidos por las personas en la mayoriacutea de las veces
Determinaaoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jraeacute Antonio P a rce s O liw s 17
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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
Zona 3- Es la zona de maacutes alta sismicidad Comprende toda la costa peruana
de Tumbes a Tacna la sierra norte y central asiacute como parte de ceja de selva
es la zona maacutes afectada por los fenoacutemenos teluacutericos
La ciudad en estudio se encuentra en la Zona 3 de alta Sismicidad A pesar de
ello en sus caracteriacutesticas estructurales no se identifican rasgos sobre
fenoacutemenos de tectonismo que hayan influido en la estructura geoloacutegica de la
zona
2221 Paraacutemetros de Disentildeo Sismo Resistente
De acuerdo al reglamento nacional de construcciones y a la Norma
Teacutecnica de edificacioacuten E-030-Disentildeo Sismo resistente se deberaacute tomar los
siguientes valores
(a) Factor de Zona Z = 04 n
(b) Condiciones Geoteacutecnicas
El suelo investigado pertenece al perfil Tipo S3 que corresponde a un
Suelo Flexible
(c) Periodo de Vibracioacuten del Suelo To = 09 seg
(d) Factor de Amplificacioacuten del Suelo S = 14
(e) Factor de Amplificacioacuten Siacutesmica (C)
Se calcularaacute en base a la siguiente expresioacuten
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 18
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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS YPAMMETROS EN VILLA EL SALVADOR
n El aacuterea en estudio corresponde a la Zona 3 el factor de zona se interpreta
como la aceleracioacuten maacutexima del terreno con una probabilidad de 10 de ser
excedida en 50 antildeos
23 E T^A S DEL ESTUDIO
Los trabajos se efectuaron en 03 etapas
231 Fase de Campo
Se efectuaron trabajos de exploracioacuten con el fin de conocer el tipo y
caracteriacutesticas resistentes del sub-suelo
232 Fase de Laboratorio
Las muestras obtenidas en el campo se llevaran al laboratorio con el objeto
de determinar sus propiedades fiacutesicas y mecaacutenicas
233 Fase de Gabinete
A partir de los resultados en Campo y Laboratorio se obtendraacuten los paraacutemetros
geoteacutecnicos del suelo en estudio
2 4 T R ^ ^ O S EFECTUADOS
241 Trabajos de Campo
Las investigaciones de Campo estaraacuten iacutentimamente ligadas al suelo encontrado
La exploracioacuten se realizoacute mediante 01 Sondeo a cielo abierto ubicado
estrateacutegicamente lo cual cubre razonablemente el aacuterea a investigar
Las profundidades maacuteximas alcanzadas seraacuten de 1145m computados a partir del nivel del terreno natural lo que nos permitiraacute visualizar la estratigrafiacutea y
determinar el tipo de ensayos de laboratorio a ejecutar de cada uno de los estratos de suelos a encontrarse de las muestras disturbadas representativas
D eteroinaaoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 19
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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAMETROS EN VILLA EL SALVADOR
2411 Sondaje
Se ha efectuado 01 sondaje SPT y ensayos con posteadora manual (IWAN
AUGER) y Ensayos SPT cada metro de profundidad registraacutendose el nuacutemero de
golpes N necesarios para penetrar cada 15cm de un total de 45cm del
penetroacute metro
El equipo de Penetracioacuten Estaacutendar consta de un triacutepode y un motor el cual va
acondicionado para impulsar el martillo de 140 libras el cual cae libremente a
traveacutes de un tubo guiacutea desde una altura de 76 cm la cantildea partida es hincada en
las arenas compactas a semi compactas
La profundidad de sondajes se da en el Cuadro Ndeg01 Los resultados del
Ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar (SPT) se presenta en los Cuadros No02 y en el
Anexo I Registro de Sondaje y valores de ensayo SPT Anexo II Resultados de
ensayo de laboratorio y en el Anexo III Panel fotograacutefico
Cuadro Ndeg 01 PROFUNDIDAD DEL SONDAJE
Sondaje Profundidad (m)
SPT-01 1145
Cuadro Ndeg 02 RESULTADOS DEL ENSAYO DE PENETRACIOacuteN ESTANDAR SPT-01
SONDAJE SPT-01
Prof(m) 500-545 600-645 700-745 800-845
Primeros 15cm se descarta - 14 17 16
Primeros 15cm de prueba - 18 23 34
Uacuteltimos 15cm de prueba - 25 28 40
Valor ldquoNrdquo - 43 51 74
Determinaaoacuten del de fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dea l ia je Bachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 20
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SONDAJE SPT-01
Prof(m) 900-945 1000-1045 1100-1145
Primeros 15cm se descarta 32 39 20
Primeros 15cm de prueba 38 44 5011
Uacuteltimos 15cm de prueba 5014 5010 509
Valor ldquoN 88 94 100
N (Numero de golpes) (Longitud hincada)
2412 Muestreo Disturbado
Se tomaron muestras disturbadas de cada uno de los tipos de suelos
encontrados y extraiacutedos mediante la recuperacioacuten del sondaje a traveacutes de la
cuchara partida en cantidad suficiente como para realizar los ensayos de
clasificacioacuten e identificacioacuten asiacute como tambieacuten los anaacutelisis quiacutemicos
2413 Registro de Sondajes
Se realizoacute el registro de sondajes anotaacutendose las principales caracteriacutesticas de
los estratos encontrados tales como humedad compacidad consistencia NF plasticidad clasificacioacuten saturacioacuten etc
Figura 03 Recuperacioacuten de muestra en cantildea partida
Determlnadoacuten del ctoficlente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller J toeacute Antonio Partoes O li^ s 21
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242 Ensayos de laboratorio
Con las muestras recuperadas se realizaron los siguientes ensayos
gt 03 Anaacutelisis Granulomeacutetrico ASTM D-422
gt 03 Humedades Naturales ASTM D-2216
gt 03 Densidades maacuteximas ASTM D-4253
gt 03 Densidades miacutenimas ASTM D-4254
gt 03 Ensayo Corte Directo
gt 01 Anaacutelisis Quiacutemico
gt 01 Contenido de Sales Totales MTCE-219
gt 01 Contenido de Sulfatos ASTM D-516
gt 01 Contenido de Cloruros ASTM D-512
243 Clasificacioacuten de Suelos
Se realizaron los ensayos para la clasificacioacuten de acuerdo al Sistema Unificado
de Clasificacioacuten de Suelos (SUCS) en el laboratorio N0 2 de Mecaacutenica de Suelos
y Pavimentos de la Universidad Nacional de Ingenieriacutea Ver Cuadro N0 03
Cuadro Ndeg 03 CLASIFICACIOacuteN DE SUELOS
SONDAJE SPT-01 SPT-01 SPT-01
Prof(m) 7 00 -7 45 900-945 1100-1145Ret N0 4 000 000 010
Pasa N0 200 800 1200 1300LL() NP NP NPIP() NP NP NPSUCS SP-SM SW-SM SM
DescripcioacutenArena limosa pobremente
gradada
Arena limosa bien gradada Arena limosa
Corte directo (0) 2870o 2990o 2810degCohesioacuten(Kgcm2) 000 000 001
PesoUnitario(gcm3) 1534 1581 1596
Determinadoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte umtano entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes Olnres 22
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25 PERFIL ESTRATIGRAFICO
De acuerdo a la exploracioacuten efectuada mediante el sondeo tal como se
observaraacute en el reacutecord del estudio de exploracioacuten asiacute como en los resultados de
Laboratorio adjuntados en conformidad con las labores de campo ensayos de
laboratorio se tiene el siguiente perfil estratigraacutefico del sub suelo
- Desde OOOm hasta los 500m es una arena limosa mal gradada de baja
compacidad
- A partir de los 500m hasta los 745m de profundidad el sondaje se encontroacute
una arena limosa mal gradada color gris claro de mediana compacidad
- Desde los 745m viene seguida por una arena limosa bien gradada de color
gris amarillento densa subyace hasta una profundidad de 1145m una arena
limosa muy densa de color gris amarillento
Durante la exploracioacuten se realizoacute ensayos de SPT a partir de la profundidad de
500m
El nivel freaacutetico no se encontroacute
26 ANALISIS DE LOS RESULTADOS DE LABORATORIO
Del cuadro de propiedades iacutendices y paraacutemetros deducidos del estrato de
sustentacioacuten las arenas finas pobremente graduadas se observara lo siguiente
261 Anaacutelisis Quiacutemico
Del resultado del Anaacutelisis Fiacutesico Quiacutemico efectuado en una muestra
representativa proveniente del sondaje SPT-01 se tiene el cuadro Ndeg04
Determinacioacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller J toeacute Antonio Partoes O liw s 23
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Cuadro Ndeg 04 ANAacuteLISIS QUIacuteMICO
SondajeNdeg
Profundidad(m)
Sales Solubles Totales
PPM
ClorurosPPM
SulfatosPPM
SPT-01 600-1145 93100 21071 8392
Dichos valores de sulfatos NO ocasionan un ataque quiacutemico al concreto de la
cimentacioacuten debieacutendose de utilizar Cemento Poacutertlan Tipo I en la preparacioacuten del
concreto en los cimientos Seguacuten Design and Control of Concrete Mixtures
Capitulo II Paacuteg 20 Tabla 2-2 Poacutertland Cement PCA Asociacioacuten
262 Densidad Maacutexima Miacutenima y Relativa
A continuacioacuten se detalla los resultados de las densidades maacuteximas y miacutenimas
asiacute como las densidades relativas para cada profundidad a partir del sexto metro
Dp - IacutePd ~ P ldquo ) x l W Pd ( P raquo P^i )
^rndeDr r e l ^ a ()fe Dtosidad del en el terteno (k^m5)
DtosMad mirnma Dcradad rcca m ^im a (k ty i^ )
Cuadro Ndeg 05 CALCULO DE LA DENSIDAD NATURAL
Prof (m) N DR()(grcm3)
^min(grcm3)
Pd(grcm3)
600-645 43 58 1628 1441 1544
700-745 51 64 1628 1441 1544
800-845 74 83 1708 1454 1607
900-945 88 91 1708 1454 1607
1000-1045 94 93 1726 1467 1656
1100-1145 100 95 1726 1467 1656
Det^m inaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes Oliros 24
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Con la finalidad de asumir paraacutemetros de caacutelculo que correspondan a las
caracteriacutesticas inspeccionadas en el campo presentamos a continuacioacuten la
Cuadro N0 06 de denominacioacuten de arenas de acuerdo a su estado de
compacidad y los correspondientes rangos de densidad relativa seguacuten Lambe amp
Whitman (1969) y su correlacioacuten con la resistencia a la penetracioacuten estaacutendar
seguacuten Terzaghi y Peck (1948) modificada porskempton (1986)
Cuadro Ndeg 06- DESCRIPCIOacuteN DEL SUELO SEGUacuteN LA DENCIDAD
DESCRIPCION DENSIDAD RELATIVA PENETRACIOacuteN ESTAacuteNDARDR() N (GolpesPie)
Muy Suelta 0 - 1 5 0 - 4Suelta 1 5 - 3 5 4 - 1 0
Mediana 3 5 - 6 5 10 - 30Compacta 6 5 - 8 5 3 0 - 5 0
Muy Compacta 85 - 100 gt 50
ldquoFuente Lambe amp Whitman 1969rdquo
Tambieacuten es necesario tomar en cuenta que los granos angulosos encajan
unos con otros maacutes perfectamente que los redondeados y por esto las
arenas de granos angulosos tendriacutean un mayor aacutengulo de friccioacuten A
continuacioacuten se muestra una tabla que refleja esta influencia de la angulosidad y
de la granulometriacutea sobre el aacutengulo de friccioacuten maacuteximo presentada por Sowers y Sowers (1951) Cuadro Ndeg 07
Cuadro Ndeg 07- CORRELACIOacuteN ENTRE LA FORMA GRANULOMEacuteTRICA Y EL AacuteNGULO DE
FRICCIOacuteN INTERNA
FORMA
GRANULOMEacuteTRICA
AacuteNGULO DE FRICCIOacuteN MAacuteXIMO
SUELTA COMPACTA
Redondeada uniforme GJ O o 37o
Redondeada bien graduada 34deg 40deg
Angulosa uniforme 35deg 43deg
Angulosa bien graduada 39deg 45deg
ldquoFuente Sow^s y Sow^s (1951 )rdquo
Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes O liw s 25
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Por otro lado se muestra una correlacioacuten empiacuterica aproximada seguacuten Peck
Harrison y Thornbum (1953) de los estados de compacidad y los aacutengulos de
friccioacuten propuesta en base a ensayos de penetracioacuten estaacutendar Tal como se
muestra en la Cuadro N0 08
Cuadro Ndeg 08- CORRELACION ENTRE LA PENETRACION ESTANDAR Y EL ANGULO DE
FRICCIOacuteN INTERNA
PENETRACION ESTANDAR ANGULO DE FRICCION
N (Golpespie) (Grados)
0 - 4 2 8 - 2 9
4 - 1 0 2 9 - 3 0
1 0 - 30 3 0 - 3 6
3 0 - 50 36-41
gt 50 41 -45
ldquoFuente Peck Harrison yThornbum (1953)rsquorsquo
De acuerdo con estas referencias podemos asumir paraacutemetros con valores de
acuerdo a las inspecciones de campo de tal forma de estar del lado de la
seguridad
Como ensayo determinante se ha realizado ensayos de corte directo sobre
muestra remoldeada y drenada para hallar los paraacutemetros de Cohesioacuten (C) y
Angulo de friccioacuten 0 Los ensayos se realizaron en el laboratorio N0 2 de Mecaacutenica
de suelos y pavimentos de la Universidad Nacional de Ingenieriacutea
Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute ^ ito m o Partoes O liw s 26
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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARA DISENtildeO DEANCLAJES
31 CONDICIONES GEOLOacuteGICAS GEOTEacuteCNICAS
El perfil estratigraacutefico del suelo donde se realizoacute el estudio de mecaacutenica de suelo
presenta las siguientes caracteriacutesticas de suelo
- De OOOm a 900m Material encontrado es una arena limosa mal gradada de color gris claro (SP-SM)
- De 900m a 1100m (SW-SM) Se trata de una arena limosa bien gradada
compacta
- De 1100m a 1200m (SM) Arena limosa de densidad compacta
De acuerdo al estudio realizado in situ se determina los valores de la densidad
natural y el aacutengulo de friccioacuten para el lugar especiacutefico de Villa el Salvador de la
ciudad de Lima consideraremos el valor de cohesioacuten nula en el estudio y se
tomara dicho valor por ser un valor aun conservador para esta zona (Cuadro N0
09)
Seguacuten el estudio realizado no se encontroacute napa freaacutetica indicando que la
profundidad debe estar considerablemente maacutes abajo que la cota de cimentacioacuten
del proyecto (aproximadamente a 5000 m de profundidad)
Cuadro Ndeg 09 ESTRATIGRAFIacuteA DEL SUELO EN ZONA DE ESTUDIO DE VILLA EL
SALVADOR
Material Profundidad(m)
Nomenclaturasues Ytalt
(KNm3)Cohesioacuten
KPaAngulo de
Friccioacuten ($)
ArenaLimosa 0 0 0 -8 5 0 SP-SM 1534 0 287
ArenaLimosa 8 50 -11 00 SW-SM 1581 0 299
ArenaLimosa 1100-1150 SM 1596 1 281
Cabe sentildealar que para un disentildeo final de la estabilidad del talud con muro
pantalla anclada se recomienda la revisioacuten de la armadura de acero del muro
Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla jersquofech ille rJ re eacute ^ ito m o Paredes O liw s 27
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CAPITULO iexcln PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
que absorberaacute los esfuerzos del empuje del subsuelo para lo que se estaraacute a
disposicioacuten para las aclaraciones requeridas para el detalle respectivo
32 ESTABILIDAD DE CAPACIDAD DE CARGA DE PANTALLAS
ANCLADAS EN SUELOS
321 Introduccioacuten
El comportamiento de un anclaje en el suelo se rige principalmente por el
mecanismo de transferencia de la carga soportada por el anclaje al suelo masivo
a traveacutes de interacciones en la interfase suelo de bulbo (Figura 31) Este
mecanismo de interaccioacuten resulta en un aumento de la tensioacuten normal efectiva
del suelo y por consiguiente aumentando su resistencia a la cizalladura y el
factor de seguridad contra la rotura
En el disentildeo de una cortina atirantado la hipoacutetesis baacutesica es que las fuerzas
horizontales generadas por las presiones de contacto en la estructura del suelo
deben ser equilibradas por puntales mientras que el alivio de las tensiones
normales verticales causadas por la excavacioacuten por supuesto no Con esto los
valores de la tensioacuten de cizallamiento inducido por el proceso de excavacioacuten
aumentan significativamente con la profundidad de este
La tendencia de la cortina se mueve dentro de la excavacioacuten de la represioacuten
inducida por el suelo a lo largo de la superficie del suelo Pero pretensado la
primera liacutenea de las barras de cortina presiona contra las paredes de la
excavacioacuten sujetaacutendola al punto de anclaje Con el avance de la excavacioacuten la
estructura ahora tiende a girar alrededor de la primera liacutenea de amarre
causando desplazamientos laterales en el nuevo nivel de la excavacioacuten a su
vez de nuevo seraacute restringido por la aplicacioacuten de pretensado en la siguiente
liacutenea de anclaje Por lo tanto el movimiento de la cortina medida que avanza la
excavacioacuten se forma por una combinacioacuten de rotacioacuten y traslacioacuten influenciada
por un nuacutemero de factores tales como la cortina de incrustaciones en el terreno
de cimentacioacuten la inclinacioacuten varillas el grosor y rigidez de la estructura valores
de la distribucioacuten hipoacutetesis de sobrecarga de presiones de contacto en la interfaz suelopantalla etc La figura 04 ilustra las fuerzas que actuacutean sobre las bandas
Determinadoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute ta t to io Paredes O liw s 28
UNI^RSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil
CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
y las tensiones de cizallamiento en la interface suelo-pantalla que se desarrollan
en la excavacioacuten que se lleva a cabo
tFigura 04 Mecanismo de transferencia de carga en anclajes (Juran e Elias 1991)
Superficie de terreno
Figura 05 Sistema idealizado de fuerzas sobre pantallas atirantadas (Hanna 1982)
322 Modos de falla de pantallas ancladas en suelos
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes O liw s 29
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CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Hay varios mecanismos posibles de falla de los muros anclados Estas fallas
comuacutenmente son causadas por exceso de carga sobre un ancla Las cargas de
exceso pueden estar relacionadas con la carga de pre-tensionamiento la
secuencia de excavaciones las fuerzas del agua y fuerzas siacutesmicas entre otras
Los mecanismos de falla pueden involucrar los tendones la masa de suelo el
bulbo o las estructuras superficiales
Los principales tipos de falla son los siguientes de acuerdo con la figura 06
Figura 06 Tipos de ruptura de una pantalla anclada en suelo (GeoRio 2000)
a) Punzonamiento en la base - el suelo de fundacioacuten que soporta la base de
la pantalla tiene una capacidad de carga baja de menos de 20 kPa con iacutendice de resistencia a penetracioacuten NSPT lt 10
b) Rotura en fondo de la excavacioacuten - puede ocurrir cuando existe una capa de terreno blando debajo del nivel de excavacioacuten
Determinadoacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 30
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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
c) Ruptura Global - romper la cuntildea en mayor riesgo durante el proceso de
excavacioacuten o disturbacion generalizado de profundidad (veacutease tambieacuten
la Figura 07)
d) Deformacioacuten Excesiva - puede ocurrir durante la construccioacuten antes de
que el pretensado de los anclajes
e) Rotura del tirante - se puede producir si los componentes del sistema son
individualmente atirantado inadecuadamente o debido a la ocurrencia de
la sobrecarga de los anclajes durante la construccioacuten cuando no todos
los niveles de anclaje tambieacuten se instalaron
f) Rotura de la pantalla - ocurrencia de ruptura en flexioacuten debido al disentildeo
estructural inadecuado o ruptura de perforacioacuten anclas
Rupftra laquom cunha Ruptura generalizada
Figura 07 Tipos de ruptura global cuntildea y generalizada (GeoRio 2000)
323 Estimacioacuten de la capacidad de carga de anclaje en suelos
La mejor estimacioacuten de la capacidad de carga de los anclajes en suelos se
determina mediante la realizacioacuten de pruebas preliminares de anclaje construido
con la misma tecnologiacutea y mano de obra en el futuro emplazamiento de la obra
ya que no es teoacutericamente posible incorporar meacutetodos para el caacutelculo de la
influencia de diversos factores determinantes tales como proceso de perforacioacuten la calidad de mano de obra el proceso de inyeccioacuten etc
^ te rm in a c ioacute n del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes OIiacutetos 31
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CAPITULO lli PARAMETROS GEOTECNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
En general los meacutetodos disponibles para la determinacioacuten de la capacidad de
carga de los anclajes en suelo consideran que la resistencia del anclaje se debe
exclusivamente a la resistencia al corte desarrollado en la interface suelo-bulbo
sin tomar en consideracioacuten de los efectos del proceso de construccioacuten
incluyendo la influencia de procedimiento de inyeccioacuten soacutelo cualitativamente
3231 Norma Brasileiacutera NBR-5629
La NBR-5629 recomienda la estimacioacuten preliminar de liacutemite de capacidad de
carga anclada usando las siguientes expresiones
Suelos Granulares
Suelos Cohesivos r = a 0 UXb sO O M
Doacutende
Capacidad de carga limite o ultima
G Tensioacuten vertical efectiva en el punto medio del anclaje
U Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje
K f Coeficiente de anclaje dado en la Cuadro Ndeg 10
Lb Longitud del bulbo del anclaje
o Coeficiente de reduccioacuten de resistencia al corte no drenada Su
a 0 = 075 para Su s 40 kPa yPara suelos cohesivos
a 0 = 035 para Su s 100 kPa
lsquo Determinadoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de arcla|eBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliros 32
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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Cuadro Ndeg 10 COEFICIENTE Kr DE SUELOS GRANULARES
Suelo Compacidad
Suelta Compacta Muy CompactaLimo 010 040 100
Arena Fina 020 060 150
Arena Media 050 120 200
Gruesa y Pedr^ones 100 200 300
ldquoFuente Norma Brasilera NBR-5629
Este meacutetodo no tiene en cuenta los efectos de la presioacuten de inyeccioacuten El NBR-
5629 reconoce que la inyeccioacuten del bulbo de anclaje de la lechada puede ser del
tipo simple con flujo ascendente y de una sola etapa o por medio de vaacutelvulas y
en etapas sucesivas a criterio de la empresa ejecutora siempre que esteacuten
garantizados el llenado completo del agujero abierto en el suelo y la capacidad
de carga para el anclaje
3232 Meacutetodo de Ostermayer (1974)
Propone aacutebacos que relaciona la longitud de la zona de anclaje (bulbo) con la
capacidad de carga maacutexima de anclaje basado en el anaacutelisis de los resultados
de aproximadamente 300 ensayos en Alemania en anclajes con diaacutemetro de
perforacioacuten entre 10 y 20 cm y cobertura del suelo superior a 4m
La Figura 08 muestra las correlaciones sugeridas por Ostermayer para suelos
granulares sin especificacioacuten del procedimiento de inyeccioacuten o los valores de la presioacuten de inyeccioacuten
D e te ^ in a d oacute n del creficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato la je Bachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 33
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CAPITULO PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOSPARADISENtildeO DE ANCLAJES
laquoen
9laquo
O
mdash g pedregulho arenoso
areia meacutedia a grossa com pedregulho
Figura 08 Capacidad liacutemite de carga de anclaje en suelos granulares seguacuten Ostermayer (1974)
Para suelos cohesivos (limos y arcillas plaacutesticas medianas arcillas altamente
plaacutesticas) Ostermayer (1974) tambieacuten presento en la Figura 09 la variacioacuten con
la longitud de bulbo de la resistencia al cizallamiento en la interface suelobulbo
por unidad de longitud para anclajes realizados con y sin reinyeccioacuten En la
Figura 10 la variacioacuten en la resistencia al corte se muestra como una funcioacuten de
la reinyeccioacuten de presioacuten con lechada de cemento en la relacioacuten agua cemento
preparado = 04
ldquoDeterminaaoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jraeacute Antonio P a rce s OIitos 34
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CAPITULO IIIrsquo PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Figura 09 Resistencia a la rotura por unidad de longitud de los anclajes en suelos cohesivos
(Ostermayer 1974)
400
300
19 ancoragens executadas em argila de mediacutea a alta plasticidade Wl = 48a58 lp = 25 a35 le =11 a12
2001
Perfura^aacuteo
15(4M|
1510)
com reve^mento seco sem revestlmento seco sem revestimento com lavagem 15(420) - diagravemetro do furo- 15cm
-420 Kg de cimento consumido nareinjepao
1000 2000 3000 4000
Pressaacuteo de iacutenjegaacuteo (kPa)
Figura 10 Influencia de la presioacuten de inyeccioacuten en la resistencia al corte en suelos cohesivos
(Ostermayer 1974)
Determinacioacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio Paredes O liw s 35
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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
3233 Meacutetodo de Bustamante amp Doix (1985)
Basado en 120 pruebas de carga realizadas en Francia Bustamante y Doix
(1985) sugieren un meacutetodo para el dimensionamiento de los anclajes los cuales
consideran la influencia de la teacutecnica de inyeccioacuten presioacuten de inyeccioacuten y
volumen de pulverizacioacuten de cemento inyectado La capacidad de carga liacutemite de
anclaje Tmax se puede determinar por
Tmm Capacidad de carga limite o ultima
De Diaacutemetro medio para el tramo anclado
Dp Diaacutemetro perforado para el tramo anclado
P Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten
Lb Longitud del tramo anclado
qs Resistencia al cizallamiento o cortante
Cuadro Ndeg 11 COEFICIENTE 0 PARA SUELOS
Tipo de Suelo Coeficiente 0
Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten
Grava 180 13-14
Grava Arenosa 1 6-1 8 12-14
Arena con Grava 1 5-1 6 12-13
Arena Gruesa 1 4-1 5 11 -1 2
Arena Media 1 4 -1 5 11 -1 2
Arena Fina 1 4-1 5 11 -1 2
Arena Limosa 14- 15 11 -1 2
Limo 14-1 6 11 -12
Arcilla
OcitCO 12
Marga 18-21 11 -12
Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11
Determlnaaoacuten del c o c ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio P a rce s OIiacutetos 36
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CAPITULO un PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
El cuadro N011 presenta los valores de p que es el coeficiente de escala para
varios tipos de suelo teniendo en cuenta las dos teacutecnicas de inyeccioacuten (con y sin
reinyeccioacuten) suponiendo que el volumen inyectado es de al menos 15 veces el
volumen perforado para llegar a los valores de p en la tabla Como era de
esperar los valores maacutes altos del coeficiente se producen para los anclajes
reinyectadas
Los graacuteficos de correlaciones empiacutericas para estimar los qs coeficientes para
anclajes con y sin reinyeccioacuten se presentan para las arenas y gravas en la
Figura 11 y de limos y arcillas en la Figura 12 construida sobre la base de los
resultados de Doix y Bustamante (1985) Fujita (1977) Ostermayer y Scheele
(1977) Ostermayer (1974) Koreck (1978) y Jones (1980 1984) En abscisas la
cantidad Pl se refiere al liacutemite de presioacuten de inyeccioacuten y N el nuacutemero de golpes
de la prueba SPT
0 0 9 i f i 15 20 U 30 39 40 4 fl 3 0 S5 90 6S 7 0
Pl (MPa)1 _____i _______ i _____ i______ i _______ i _____i______ i _______ l __ mdasha--------- a--------- J-----------1---------- 1---------- 1
0 K O 30 D 90 laquo m laquo) tu M) no t raquo 1U 1WN
Figura 11 Correlaciones empiacutericas para la fuerza de cizallamiento por unidad longitud en la arena I
grava (Bustamante y Doix 1985)
lsquo Determlnadoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para diserto dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 37
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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Las correlaciones muestran que en comparacioacuten con una sola inyeccioacuten de los
efectos de la reinyeccioacuten en fases sucesivas son aparentemente maacutes
pronunciada para las arcillas limos (Figura 12) que para la arena grava (Figura
11) contradiciendo las pruebas experimentales que indican que los suelos
arenosos son de mayor inyectabilidad y maacutes susceptibles a los efectos de la
sucesiva reinyeccioacuten a alta presioacuten Este comportamiento puede deberse a otros
factores no considerados por Bustamante y Doix (1985) en la interpretacioacuten
empiacuterica de los resultados de las pruebas de carga (Novaacuteis Souza 2001)
-------------1-------------1------------T---------- ---F-------- ---------------- ~lo 10 20 30 40 W 60
N
Figura 12 correlaciones empiacutericas para la resistencia al corte por unidad de longitud en arcillas
limos (Bustamante y Doix 1985)
3234 Meacutetodo de Costa Nunes (1987)
Similar al meacutetodo de Bustamante y Doix (1985) fue propuesto por Costa Nunes
(1987) pero con la importante diferencia de que la influencia de la presioacuten de inyeccioacuten puede ser analizada cuantitativamente no soacutelo cualitativamente como en el meacutetodo de Bustamante y Doix (1985)
La capacidad de carga del liacutemite del anclaje estaacute dada por
bullDetermigravenatigraveoacuten del e ffic iente de resistencia al corte unitagraverio entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralaleBachiller Jreeacute Antonio Partoes OIiacutetos 38
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CAPITULO lli PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOS P A MDISENtildeO DE ANCLAJES
= c + +(TI
r M Capacidad de carga limite o ultima
D Diaacutemetro medio del bulboe
nd Coeficiente de aumento del diaacutemetro debido a la presioacuten de inyeccioacuten
nl Coeficiente de reduccioacuten de longitud por la presioacuten no uniforme
Lb Longitud del tramo anclado
r Resistencia al cizallamiento en la interface bulbo - suelo
Para determinar la resistencia al cizallamiento en la interface suelo-bulbo Costa
Nunes (1987) considera el criterio de rotura de Mohr-Coulomb suponiendo una
inyeccioacuten a presioacuten residual a rsquor estimada en un 50 la presioacuten inyeccioacuten dada
c Cohesioacuten
Yc Peso especiacutefico del suelo a una profundidad al centro del bulbo
h Profundidad al centro del bulbo
nh Reduccioacuten del factor de profundidad cuando es maacutes de 9m
0 Angulo de friccioacuten
a r 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten
Seguacuten Costa Nunes en la mayoriacutea de los casos se puede considerar nh = na = nb = 1
lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 39
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA AL CORTE
UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
41 PROCEDIMIENTO DE TRABAJO
El presente procedimiento comprende los trabajos requeridos para la correcta
ejecucioacuten de los anclajes en la zona determinada en villa el salvador
411 Secuencia de los trabajos
4111 Anclajes de cable
Los anclajes post-tensados son estructuras flexibles y lineales compuestos por
varios cordones de acero de alta resistencia los cuales se adhieren o fijan con
cemento dentro de roca o suelo estable (pasando el planode falla) Los anclajes
al tensarlos transmiten los esfuerzos desde el cabezal (extremo visible en la
superficie del talud) hasta el tramo anclado mitigando de esta forma los
movimientos del talud
Los anclajes estaraacuten conformado por cordones de acero grado 270 de baja
relajacioacuten con 58rdquo (1500 mm) de diaacutemetro acorde con los requerimientos del
ASTM A-416 Las caracteriacutesticas mecaacutenicas del acero grado 270 de baja relajacioacuten son
Esfuerzo miacutenimo a la rotura 18980 kgmm2 (18619 KNcm2)
Esfuerzo de fluencia 17082 kgmm2 (16757 KNcm2)
Moacutedulo de elasticidad 2780000 kg (195 KNmm2)
Seguacuten los requerimientos indicados en la norma ASTM A-416 los valores de resistencias miacutenimas del cable se indica a continuacioacuten
Diaacutemetro del cordoacuten 1524 mm (0600 in)
Deterninadoacuten del ^laquofic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 40
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Aacuterea de acero por cordoacuten 14000 mm2 (0153 in2)
Resistencia miacutenima a la rotura (Fr) 2657000 kg (2607 kN)
- Resistencia miacutenima a la fluencia (Sfc) 2391000 kg (2346 kN)
Con estas caracteriacutesticas se obtienen seguacuten los lineamientos para disentildeo
indicados en las recomendaciones del Instituto del Post-Tensado los siguientes valores para cada cable de acero de 06rdquo de diaacutemetro (1524 mm)
- Carga de disentildeo o trabajo (060 F r ) 1595040 kg (15642 KN) Ftr
- Carga de ensayo (120 Ftr) 1914007 kg (18770 KN)
- Carga de incorporacioacuten (105 Ftr) 1674782 kg (16424 KN)
lsquo Porcentaje sugerido para los ensayos en anclajes temporales
a) Armado de Anclajes
La preparacioacuten de los anclajes ha sido realizado sobre una plataforma provisional para el montaje primero se prepararaacute el tubo de inyeccioacuten de PVC
clase 10 con diaacutemetro de 1rdquo donde se ejecutaraacuten los agujeros para la inyeccioacuten
(vaacutelvula-manguito) Luego alrededor del tubo de inyeccioacuten se colocaraacuten los
cables de acero sobre separadores y cortados seguacuten la longitud definitiva del
anclaje
Los cables requeridos fueron suministrados y montados en campo el tramo del
cable de acero correspondiente al bulbo del anclaje ha sido preparado previamente y en la zona de transicioacuten del tramo libre al anclado el cable fue
sellado con cinta plaacutestica para evitar la entrada de lechada de cemento al tramo libre el tramo libre se protegioacute (aisloacute) con una manguera de polietileno actuando
como un forro
lsquo Deterrnnadoacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes Olitos 41
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Figura 13 Armado de anclaje de cable
b) Perforacioacuten
El objetivo de las perforaciones para anclajes es la obtencioacuten de un agujero con
la mayor linealidad posible El diaacutemetro de la perforacioacuten debe permitir la instalacioacuten del anclaje de cable del modo maacutes faacutecil posible
Baacutesicamente existen dos sistemas de perforacioacuten que pueden ser utilizados en
la ejecucioacuten de anclajes El primero es el sistema rotativo convencional y el segundo ha roto percusioacuten
Para la ejecucioacuten de la perforacioacuten se ha empleado el meacutetodo rotativo con el uso de una zapata tipo widia
El sistema que se ha aplicado es de perforacioacuten a rotacioacuten con tuberiacutea HQ hasta la profundidad requerida una vez llegado a la cota se perfora con tuberiacutea de
revestimiento HW (rimando en la zona exterior de la tuberiacutea HQ) hasta llegar a la cota de fondo donde se colocaraacute el anclaje
Se procede a limpiar el sondeo con agua y se retira la tuberiacutea interior HQ una vez retirada toda la tuberiacutea HQ se procede a colocar el anclaje de cable
Bachllldrsquo Jeacute Antonio Paredes Oliws 42
Determinadoacuten del crofidente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclaje
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Colocado el anclaje de cable se procede a retirar la tuberiacutea de revestimiento HW
para despueacutes inyectar el anclaje con lechada de cemento
Figura 14 Colocado de anclaje de cable en sondeo
c) Inyeccioacuten
Los anclajes fueron fijados en el terreno a traveacutes de lechada de cemento compuesta por una mezcla de agua limpia con cemento Portland comuacuten tipo I
La gran mayoriacutea de las recomendaciones y praacutecticas existentes situacutean la relacioacuten
aguacemento entre 045 y 055 en peso
En nuestro caso se ha usado la relacioacuten ac de 050 mezcla que garantiza una
resistencia a la compresioacuten simple de 210 kgcm2 a los 7 diacuteas
Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enve la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 43
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Figura 15 Inyeccioacuten de anclaje de cable
d) Tensado
Todos los anclajes fueron tesados una vez que la lechada de cemento del
anclaje obtuvo la resistencia adecuada (210 kgcm2) se estimoacute en 7 diacuteas como miacutenimo en cada caso
El tesado de los anclajes se realizoacute con gato hidraacuteulico de hasta 100Tn de carga
de trabajo y con una carrera en el pistoacuten de hasta 10rdquo ademaacutes permitioacute tesar
los cables del anclaje en conjunto el tesado se realizoacute hasta llegar al arranque del bulbo
4112 Equipos y Materiales
Relacioacuten de equipos y materiales utilizados
Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Antonio Paredes O liw s 44
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Cuadro Ndeg 12 EQUIPOS UTILIZADOS
ITEM DESCRIPCION CANTIDAD
1 B O M B A DE LO D O S C M O T O R L IS TE R P E T TE R 100
2 B O M B A P A R A TE N S A D O E N E R P A C 100
3 G A T A H ID R A U L IC A E N E R P A C DE 10000 PSI 100
4 E Q U IP O DE P E R F O R A C IO N R O T A T IV O D IA M A N TIN O 100
5 B O M B A DE IN Y E C C IO N DE C E M E N T O 100
6 TU B E R IA DE P E R F O R A C IO N HQ y H W 100
7 TU B E R IA DE IN Y E C C IO N C O N O B T U R A D O R 100
8 E Q U IP O DE SPT 100
42 ESTIMACIOacuteN DE LA CAPACIDAD DE CARGA SEGUacuteN LOS DATOS OBTENIDOS EN EL ESTUDIO DE MECAacuteNICA DE SUELOS
De acuerdo a los datos obtenidos en el estudio de mecaacutenica de suelos se tiene
lo siguiente
Cuadro Ndeg 13 DATOS REALES DEL ESTUDIO
DATOS
Del estudio de mecaacutenica de suelos De los anclajes
Paraacutemetros Unidad Paraacutemetros Unidad
Cohesioacuten 0 Carga de Anclaje NA
Angulo de friccioacuten 2870o Profundidad del bulbo de anclaje 950m
Peso Unitario 1476 KNm3 Diaacutemetro del bulbo 0114m
Clasificacioacuten SUCS Arena limosa gradada SP-SM
Longitud del Bulbo de Anclaje 40 50 y 60m
Factor de seguridad Presioacuten de iny^cioacuten 60 kgcm2
Habiendo obtenido todos los paraacutemetros necesarios se puede estimar las capacidades de cargas de acuerdo a los meacutetodos mencionados en el capiacutetulo anterior(Capiexcltulo III 323)
Deterrntoadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 45
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gt Norma Brasilera NBR 5629
gt Bustamante y Doix 1985
gt Meacutetodo Costa Nunes 1985
421 Norma Brasilera NBR 5629
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son las longitudes
ancladas que 40 50 y 60m asiacute como el valor Itf igual a 15 valor que se
obtiene del tipo de suelo del cuadro Ndeg 10
Cuadro Ndeg 10 - Coeficiente Kf de suelos granulares NBR-5629
Suelo Compacidad
Suelta Compacta Muy Compacta
Limo 010 040 100
Arena Fina 020 060 150
Arena Media 050 120 200
Gruesa y Pedr^ones 100 200 300
2 - M C T O D O D E L A N O R M A B R A S I L E R A - 5 6 2 9
_ J 7 -T = 0 -7 U t L r K s Para suelos granularesmax Z b f
T (max) =
az =
Capacidad de carga limite o ultima TN
Esfuerzo vertical efectivo en el punto medio del anclaje KNm2
O
CIl
II II Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje m
Longitud del bulbo del anclaje m
coeficiente de anclaje dado en la Tabla Ndeg M
Cuadro Ndeg 14 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BR-5629
y e
(K N m 2 )
z
iexclm )
D
(m )
a z
(K N m 2 )
U
( m )
Lb
(m )
K f T ( m a x )
lt trade l
14 8 7 0 01 103 32 0 4 3 4 0 9 15 27 23 _
14 8 65 0 1 9 5 9 4 0 4 3 5 0 15 V 3 1 6 1 ___
14 8 6 0 H 0 1 8 8 5 6 0 4 3 6 0 B U 15 35 01
Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de arolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes Ouumltos 46
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422 Meacutetodo Bustamante y Doix 1985
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son la parte anclada
40 50 y 60m el diaacutemetro perforado 0114m el coeficiente p que es el
coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo seguacuten el tipo de inyeccioacuten para
nuestro caso es el 14 derivaacutendose este valor del estudio de suelo (Cuadro Ndeg
11) El coeficiente qs (resistencia cortante) toma valores de 02 y 025 Mpa
Cuadro Ndeg 11 - Coeficiente p para suelos
Tipo de Suelo Coeficiente P
Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten
Grava 180 13 -14
Grava Arenosa 1 6 -1 8 12 -14
Arena con Grava 1 5 -1 6 12-13
Arena Gruesa 14- 15 11 - 12
Arena Media 1 4 -1 5 11 - 12
Arena Fina 14 -1 5 11 -12
Arena Limosa 14- 15 1 1 -1 2
Limo 14- 16 1 1-1 2
Arcilla 1 8 -2 0 12
Marga 18- 21 11 - 12
Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11
3- METODO DE BUSTAMANTE Y DOIX 1985
T(max) = Capacidad de carga limite o ultima TN
De= Diaacutemetro medio para el tramo anclado m
Dp = Diaacutemetro perforado para el tramo anclado mLb= Longitud del tramo anclado m
P = Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten qs= Resistencia al cizallamiento o cortante Mpa
ldquoDeterminadoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo de anclajerdquoBachiller Jraeacute Antonio Paredes Oliws
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Cuadro Ndeg 15 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BUSTAMANTE DOIX 1985
p Dp
(m)De(m)
Lb(m)
qs
(Mpa)
T (max)
(TN)130 011 0149 40 025 4759130 011 0149 50 02 4759130 011 0149 60 02 5710
423 Meacutetodo Costa Nunes 1985
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada necesarios son la
longitud de la parte anclada 40 50 y 60m el diaacutemetro perforado para el tramo
anclado 0114m ademaacutes el coeficiente de reduccioacuten por la presioacuten no uniforme
ni el coeficiente de aumento de diaacutemetro nd por la presioacuten de inyeccioacuten estos
dos uacuteltimos coeficientes toman valores de 1 otro dato de entrada importante
seguacuten Costa Nunes es la resistencia cortante t que es calculada con la
expresioacuten
T f = c + (c rsquo+CT rsquo 0 SUELOSGRANUWRES
r f = c + (y chnh +CTr )tan0 SUELOS COHESIVOS
C = Cohesioacuten del suelo KNm2yc= Peso especifico del suelo a una profundidad al centro del bulbo KNm3 h = Profundidad al centro del bulbo m
nh = Factorde correccioacuten cuando esta a una superior a 9m 0 = Angulo de friccioacuten
or= 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten KNm2
Para mayoriade asos nh = nb = nd = 10 De acuerdo a Costa Nunes
Cuadro Ndeg 16 RESISTENCIA CORTANTE SEGUacuteN DATOS
C ye h nh 0 OT T
(KNm2) (KNm3) (m) (0 ) (KNm2) (KNm2)
00 148 70 10 287 4000 2756
00 148 65 10 287 4000 2715
00 148 60 10 287 4000 2675
techlllerJtoeacute Antonio Parces Oliws 4 8
Deteminadoacuten del (E fic ien te de resistencia al corte unitario ende la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquo
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La resistencia cortante hallada de esta ecuacioacuten depende de los paraacutemetros
mostrados en la figura superior asiacute como la presioacuten de inyeccioacuten que se usa no
supera los 8 a 10 Kgcm2 con estos datos se halla el esfuerzo cortante que es
un valor de 3924 KNm2 El diaacutemetro medio de la perforacioacuten es de 0137m
1- METODO DE COSTA NUNES
T(max) = C a pa c idad d e ca rga l im i te o u l t im a TN
D e = D ia m e tro m e d io d e l b u lb o m
nd= C o e f ic ie n te d e a u m e n to d e l d ia m e tro d e b id o a la p re s ioacute n d e in y e c c ioacute n
^ = L o n g itu d d e l t ra m o a n c la d o m
nl = C o e f ic ie n te d e re d u c c ioacute n d e lo n g itu d p o r la p re s ioacute n n o u n ifo rm e
x = R e s is te n c ia al c iz a lla m ie n to e n la In te r fa s e b u lb o s u e lo K N m 2
Cuadro Ndeg17 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO COSTA NUNES 1985
ni Lb nd De Tmax(m) (m) (TN)
10 40 10 011 403
10 50 10 011 497
10 60 10 011 587
Aplicado estos tres meacutetodos para calcular la capacidad de carga uacuteltima podemos elaborar el siguiente cuadro Ndeg 18
Cuadro Ndeg 18 CUADRO RESUMEN PARA LAS DIFERENTES LONGITUDES DE BULBOS
ANCLAJE METODO NBR-5629 BUSTAMANTE Y DOIX COSTA NUNES
BULBO T (Max) T (Max) T (Max)
(m) (TN) (TN) (TN)
40 27-23I M t 4759 4030
50 3161 4759 4970
60 3501 5710 5870
D e t^m ito a oacute n del ^laquo fic ien te de resistencia al to rte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 49
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43 RESISTENCIA ENTRE EL BULBO Y EL SUELO
La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las
propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y
la presioacuten de inyeccioacuten (Cuadro N0 11)
El esfuerzo al cortante en el anclaje puede ser calculado por la expresioacuten
(Littlejohn y Bruce 1975)
Ecuacioacuten (10)
Doacutende
T = Fuerza de tensioacuten de disentildeo
D h = Diaacutemetro del hueco
r a = Esfuerzo de cortante permitido
Lb = Longitud cementada del bulbo
Determ l^raoacuten del ctoficiente de resistencia al torte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje Bachiller Jraeacute Antonio Partoes O lilaquo s 50
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Cuadro N0 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuerzos en bulbos de diaacutemetro
pequentildeo (Sabatini y otros 1999)
Tipo de SueloFactor Suelo Granular Suelo Cohesivo
Propiedades del sueloAngulo de friccioacuten tamantildeo y distribucioacuten de los agriados Mheslon Indice plastico
l^todo de perforacioacuten El uso de tuberiacutea de revestimiento aumenta los esfuereos normales y de friccioacuten
El uso de lodos en la ^rforacioacuten disminuye la capacidad
Longitud del bulto
La resistencia aumenta al aumentar la longitud del bulbo hasta los 6 metros con incrementos moderados hasta los 12 metros y muy ^co Incremento despueacutes de los 12 m
Incrementos continuos en suelos con resistencia no drenada menor de 96 kPa
1 ----mdash r
Aumenta la resistencia hasta un diaacutemetro de 30 centiacutemetros
Diaacutemetro del bulboAumenta la resistencia al aumentarel diaacutemetro hasta 10 centiacutemetros y muy poco a partir de ese diaacutemetro
i
La capacidad del ancla aumenta al aumentar la presioacuten de inyeccioacutenPresioacuten de Inyeccioacuten
La capacidad del ancla aumenta solamente con inyeccioacuten por etapas Presiones iniciales muy altas deben evltarse
En el Cuadro N0 20 se muestran algunos valores del esfuerzo de cortante permitido para anclajes en roca y en suelos Los tendones deben separarse
entre siacute utilizando espaciadores para asegurar la adherencia total de cada uno
de ellos a la mezcla cementante en toda la longitud del bulbo Adicionalmente
deben colocarse centralizadores para garantizar que existe un cubrimiento de mezcla de miacutenimo 10mm
Determinadoacuten del cw ficlente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliras 51
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Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo
interface a lo largo del bulbo (Modificado de PTI
de anclaje y el material en la
1996)
R esistencia Uacute ltim a al C ortan te R es is tenc ia Uacute ltim a alen tre el Bulbo y el ^ t e r ia l en la C ortan te entre el B u lto y el
T ipo de ^ t e r ia l In tertace P eriacutem etra l del B u lto ^ t e r i a l en la Interfacepara Iny toc ione s por P eriacutem etra l del B u lto para
G ravedad Inyecciones a P resioacuten
Kpa Kpa
G ranito y basa lto 1700 a 3100
C aliza do lom fflca 1 4 0 0 a 2 1 0 0
C aliza blanda 1000 a 1ltW0
P izarras y lutitas duras 800 a 1400
Lutrias blandas 200 a 800
Aren iscas 800 a 1700
Aren iscas m e tto riza d a s 700 a 800
C reta 200 a 1100
^ r g a m eteorizada 150 a 250
C oncre to 1400 a 2 8 0 0
Arcilla lim osa blanda30 a 70
Arcilla lim osa30 a 70
Arcilla dura de p lastic idad m edia a alta
30 a 70 30 a 100
Arcilla m uy dura de p lastic idad m edia a alta
70 a 170
Arcilla m u y dura lim osa de p lastic idad m edia
270 a 370
Arena de grano m edio a fino dens idad m edia a alta
80 a 370
Arena de grano grueso con grava densidad media
100 a 600
Arena de grano g rueso con grava densidad densa a m uy densa
70 a 140 250 a 900
Arenas lim osas170 a 400
D etritos g lac ia les densos300 a 500
Grava arenosa densidad m edia200 a 1300
Grava arenosa densa a m uy densa 270 a 1300
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario en te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 52
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil
CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga en bulbos de anclas preshy
tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatini y otros 1999)
Tipo de Suelo
DensidadRelativa
(SPT)
Transferencia Estirada en
kNmmdashf---------------------- 1
Suelta 145^ en a y l^d ia densa 220grava Densa 290
Suelta 100^ en a l^dia densa 145
Densa 190
Suelta 70^ en a y l^d ia densa 100limos Densa 130
I^zcla de arenay arcilla Dura 30de baja l^ y Dura 60plasticidad
Suelta SPT = 4 a 15^ d ia densa SPT = 15 a 30
Densa SPT = mas de 30
431 Calculo de la adherencia
La resistencia a la adherencia muy raramente se mide en el laboratorio y no existe un procedimiento estaacutendar para calcularla La mayoriacutea de los disentildeos se basan en estimativos ldquocrudosrdquo de la resistencia entre el suelo o roca y el bulbo
por correlacioacuten con casos similares tablas de resistencias tiacutepicas o por la
experiencia local
La carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar SPT como se
indica en la Cuadro Ndeg 20 (Sabatini y otros 1999) El factor de seguridad recomendado debe ser mayor de 20
La suposicioacuten de la resistencia entre el bulbo y el suelo genera una gran incertidumbre en el disentildeo y en ocasiones se ha llegado a fracasos
Determlnaaoacuten del cw fic iente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 53
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil
CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILM EL SALVADOR
Como solucioacuten a la incertidumbre generada por la suposicioacuten de la adherencia
entre el bulbo y el suelo se acostumbra a realizar pruebas de carga de anclajes
con el objeto de verificar en campo los valores supuestos y si es necesario
modificar las longitudes del bulbo o las cargas aplicadas
Estos ensayos son muy importantes al inicio del proceso de construccioacuten de los
anclajes Despueacutes de realizados los ensayos de carga se procede a revisar y
actualizar el disentildeo en lo relacionado con los bulbos de anclaje especialmente
cuando se requiere aumentar su longitud
44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE EL BULBO Y EL
SUELO EN VILLA EL SALVADOR
441 Tensado de anclajes
Los anclajes han sido tensados hasta llegar al arranque del bulbo para esto se
detalla a continuacioacuten los resultados de la prueba de tensado
Cuadro Ndeg 22 CARGA DE ARRANQUE DE BULBOS EN VILLA EL SALVADOR
Anclaje Longitud Bulbo (m) Carga Tesado (TN)
A-I 40 3646
A-ll 50 4215
A-lll () 60 4404
() Para el anclaje A-lll no se llegoacute al arranque
Con los datos obtenidos procedemos a calcular el esfuerzo de corte en la
interaccioacuten bulbo - suelo para esto nos apoyamos con la Ecuacioacuten (10)
Seguacuten la ecuacioacuten se tiene
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller J toeacute Antonio Paredes OHtos 54
NIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA Facultad de Ingenieriacutea Civil
CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
T
nDhLb
Cuadro Ndeg 23 ESFUERZO DE CORTE ENTRE BULBO - SUELO EN VILLA EL SALVADOR
ANCLAJE T(TN) Dh (m) Lb(m) T a (KNm2)
A-I 3646 01143 40 24902
A-ll 4215 01143 50 23030
A-lll () 4404 01143 60 20053
lsquo to te rm in^oacuten del ctoficlente de resistencia al torte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 55
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Ciril OBTENIDOS
CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS
51 Capacidad de Carga Ultima Obtenido
La capacidad de carga ultima obtenida en campo para los anclajes A-I y A-ll se
verifica cuando el bulbo falla por arrancamiento mientras que para el anclaje A- III el bulbo no falla por arrancamiento sin embargo se ensaya hasta llegar al
liacutemite de fluencia
De acuerdo al cuadro N0 22 para los anclajes A-I y A-ll se ha llegado a la carga
ultima mientras que para el anclaje A-lll se ha llegado a la carga miacutenima de
fluencia
El cuadro N0 23 nos indica el esfuerzo de corte real que existe entre el bulbo y
el suelo de la zona en estudio los valores de ^ a para los anclajes A-I y A-ll son
calculados de acuerdo a la Ecuacioacuten (10)
52 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido
De los valores obtenidos con referencia a los anclajes A-I y A-ll se puede
comparar con los valores del Cuadro Ndeg 20 por consiguiente para las arenas
limosas se tiene un rango de valores que pudiera tomar ^ a (170 KNm2 - 400
KNm2) el cual estaacute dentro de ese rango nuestros valores hallados para nuestro
tipo de suelo en estudio seguacuten el Cuadro Ndeg 23
Haciendo un graacutefico comparativo con los resultados obtenidos del Cuadro Ndeg 23
y los datos que nos brinda el Cuadro Ndeg 20 de acuerdo al rango de valores se
tiene el Figura Ndeg 16
En la Figura Ndeg 16 podemos visualizar los valores obtenidos que se encuentran
dentro del rango de valores de Resistencia Uacuteltima al Cortante entre el Bulbo y el
suelo arenoso
Determinacioacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 56
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Civil OBTENIDOS
Figura Ndeg 16 Valores resistencia uacuteltima
Tambieacuten se pudo observar que los diaacutemetros reales fueron mayores en
comparacioacuten con el diaacutemetro de perforacioacuten tal como se muestra en el cuadro
N0 24 -
Cuadro Ndeg 24 DIAacuteMETROS REALES EN CAMPO Y EL EN AUMENTO
ANCLAJE D Teoacuterico (m)D Real de
Anclaje (m)() Aumento
A-I 01143 0141 2336
A-ll 01143 0147 2860
A-lll () 01143 0151 3211
lsquo Deteroinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte uniterio e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jw eacute Antonio Paredes O liw s 57
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
61 CONCLUSIONES
1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de
valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se
realizoacute la prueba (Villa el Salvador)
2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de
resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso
para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar
en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de
suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador
3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada
4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)
debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo
previamente calibrado
5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo
tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de
Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros
meacutetodos estimativos
6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga
requerida
7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten
8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi c o n c l u s io n e s y r e c o m e n d a c io n e s
62 RECOMENDACIONES
1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de
verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del
comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio
2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con
precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las
longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea
evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de
perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria
de los anclajes
3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en
cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser
mayores
4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable
controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten
los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos
lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil B IB L IO G R A F IA
BIBLIOGRAFIacuteA
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Determlnatiacuteoacuten del c iacutec le n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de anclajetachlller Jraeacute Antonio Paredes Oliws 60
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteAFacultad de Ingenieriacutea Civil LISTA DE SIMBOLOS
T
Qs
sues
Resistencia al cizallamiento en la interface bulbo-suelo
Resistencia al cizallamiento o cortante
Sistema Unificado de Clasificacioacuten de Suelos
Tensioacuten vertical efectiva en el punto medio del anclaje
ldquo Determinadoacuten del in f ic ie n te de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto andado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je B ach ili^ Jraeacute Antonio Partoes O liw s 9
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil INTRODUCCION
INTRODUCCIOacuteN
En las obras de ingenieriacutea civil es comuacuten la ejecucioacuten de cortes y excavaciones
ambos tipos de trabajo requieren la remocioacuten de cierta cantidad de suelo y la
consecuente peacuterdida de confinamiento en la periferia El ingeniero inicialmente
verifica si la estructura puede ser estable sin ayuda externa o si es necesario
emplear un muro de contencioacuten o formar un talud La aparicioacuten de las anclas
para roca primero y para suelo poco despueacutes representoacute un importante
avance tecnoloacutegico para todos los trabajos relacionados con la estabilizacioacuten de
una masa de roca o suelo Las anclas al estar totalmente embebidas en el suelo
no interfieren con las maniobras de construccioacuten en el interior de las
excavaciones Es por eso importante ahora en la construccioacuten su
comportamiento y la verificacioacuten de los paraacutemetros que estaacuten relacionados
directamente entre el bulbo del ancla y el suelo que muchas veces pueden
llevarlos a fallar
En el presente informe de suficiencia determinaremos el coeficiente de
resistencia al corte unitario que existe entre el bulbo del anclaje y el suelo
arenoso limoso el suelo con estas caracteriacutesticas se encuentra en distrito de
Villa El Salvador en la Ciudad de Lima
Determinadoacuten del creficiacuteente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para diserto dearclajetech llle r J w eacute Antonio Paredes OIiacutetos 10
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteAFacultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO I GENERALIDADES
CAPITULO I GENERALIDADES
En este capiacutetulo detallaremos los antecedentes y objetivos para establecer el
coeficiente de corte unitario que existe entre un suelo arenoso y el bulbo de
cemento formado por el anclaje Adlclonalmente definiremos la metodologiacutea a
ser utilizada para realizar el Informe de suficiencia correspondiente asiacute como
tambieacuten la estructura de la misma
11 ANTECEDENTES
El crecimiento de la ciudad de Lima y la alta demanda de viviendas en la ciudad de Lima gran parte de la zona perifeacuterica estaacute siendo poblado y se estaacute
ejecutando construcciones en diversos tipos de suelos Una zona de alto
crecimiento urbano se ubica en la parte sur de la ciudad de Lima que abarca
distritos como Villa Mariacutea del Triunfo Villa el Salvador Chorrillos Luriacuten etc en donde se estaacuten ejecutando construcciones sobre suelos arenosos
Estas construcciones necesitan realizar excavaciones para la cimentacioacuten y
surge la necesidad de estabilizar los taludes colindantes realizando anclajes en
estos suelos al respecto la Informacioacuten de paraacutemetros necesarios para realizar
caacutelculos en este tipo de suelo arenoso es Insuficiente en nuestro medio a
comparacioacuten de los suelos gravosos donde la Informacioacuten es mayor y los
anclajes tienen un buen comportamiento como elementos estabilizadores de contencioacuten Estudios e Investigaciones nos brindan paraacutemetros de resistencia
uacuteltima al esfuereo cortante entre el bulbo de anclaje y el material en la interface a
lo largo del bulbo (Modificado de PTI 1996) asiacute como valores aproximados de
la transferencia de carga en bulbos de anclas pre-tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatinl y otros 1999) sin embargo surge la necesidad de realizar pruebas de
carga en campo para verificar los valores supuestos para la ejecucioacuten de
proyectos de estabilidad con anclajes en suelos arenosos
Determinadoacuten del craficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O ltos 11
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO I GENERALIDADES
12 OBJETIVOS
Establecer el coeficiente de corte unitario que existe entre un suelo arenoso y
el bulbo de cemento formado por el anclaje
Evaluar las caracteriacutesticas del lugar a partir del estudio de mecaacutenica de
suelos y determinar los paraacutemetros del suelo en una determinada zona de
Villa el Salvador
Calcular la resistencia uacuteltima al cortante entre el bulbo y el material en la
interface perimetral del bulbo para inyecciones a baja presioacuten considerando
pruebas experimentales in situ en el distrito de Villa el Salvador
Realizar un cuadro comparativo en base a los valores experimentados obtenidos y en suelos similares en otros paiacuteses
13 ALCANCES
El presente informe de suficiencia se basa en establecer el coeficiente de corte
unitario que existe entre un suelo arenoso y el bulbo de cemento para anclajes
de cable tipo toroacuten in situ para este fin la informacioacuten requerida se realizoacute de la
siguiente manera en forma secuencial primero se recopilo informacioacuten mediante
buacutesqueda de artiacuteculos tesis libros y toda informacioacuten relevante sobre el tema
segundo se realizoacute trabajos de campo de la zona en estudio que consistiacutea en
obtener los paraacutemetros geoteacutecnicos de suelo requeridos para el disentildeo de
anclajes tercero se ejecutaron anclajes con diferentes longitudes de bulbos de
cemento que fueron ensayados y tesados hasta el arranque cuarto se realizoacute
un anaacutelisis e interpretacioacuten de los datos obtenidos en campo que seraacuten
evaluados para obtener valores de coeficiente de resistencia al corte unitario entre el bulbo y el suelo quinto se hace una comparacioacuten de los resultados
obtenidos con datos existentes (en tablas) de suelos similares sexto se recoge
las conclusiones y recomendaciones realizadas para el coeficiente de corte
unitario entre un suelo arenoso en distrito Villa el Salvador y el bulbo
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute ta ton io Paredes O l i ^ 12
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil
CAPITULO II ESTUDIO DE I^ S CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOS
ARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
21 UBICACION Y CONDICIONES CLIMATICAS
211 Ubicacioacuten
El terreno del estudio se encuentra ubicado en la Interseccioacuten de la Av El Sol y
la Av Pachacutec en la Mz C Lt 06 en el distrito de Villa El Salvador
Provincia Lima Departamento Lima siendo una zona netamente industrial
212 toceso al Aacuterea en Estudio
El acceso a la zona en estudio es a traveacutes de transporte puacuteblico (Oacutemnibus) por la
Av Pachacutec arteriacutea importante del Distrito de Villa el Salvador hasta llegar
con la interseccioacuten de la Av El Sol tambieacuten se puede llegar al lugar viacutea el tren
eleacutectrico hasta el paradero El sol (Av El Sol) y llegar hasta la interseccioacuten con la
Av Pachacutec (ver Figura 01 y 02)
Figura 01 Ubicacioacuten de zona en estudio
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Partoes O liw s 13
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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
Figura 02 Vista frontal del lugar en estudio
213 Condicioacuten Climaacutetica
Esta aacuterea del estudio estaacute sometido a la accioacuten microclimaacutetica de la Costa
y se le conoce como semiaacuterido limitado con afloramientos rocosos del complejo
basal de la costa
Las precipitaciones son irregulares y en forma de garuacuteas las que se presentan
en invierno siendo tambieacuten frecuentes por las tardes La temperatura en estos
periodos alcanza valores miacutenimos de hasta 11degC
Durante el verano se registran temperaturas de hasta 28degC variando la
humedad relativa en estos periodos entre 70 a 90
22 GEOLOGIAY SISMICIDAD
221 Geologiacutea
Estudios realizados para la zona y aacutereas circundantes han determinado que la geologiacutea local estaacute representada por el afloramiento de secuencias litoloacutegicas
sedimentarias intrusivas y depoacutesitos eoacutelicos El escenario del estudio se encuentra enmarcado dentro del cuadro morfotectoacutenico de la costa y el borde
occidental andino habiendo sido afectado por la tectoacutenica desarrollada durante
la orogeacutenesis andina la misma que dio lugar a una deformacioacuten con
plegamientos entre los que destaca el Sinclinal de Pachacamac se trata de un
ldquoDeterminaaoacuten del awficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 14
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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS YPAtaacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
pliegue abierto con un plano axial vertical ligeramente inclinado al Sureste y un
eje de direccioacuten N30degO Las rocas en las cuales se ha desarrollado
corresponden a la Formacioacuten Pamplona de composicioacuten arcillo-calcaacuterea por lo
tanto plaacutesticas Al Sur del Cerro Lomo de Cocina y a la altura del grifo Conchaacuten
se tiene afloramientos del flanco occidental Gran parte de este sinclinal se
encuentra cubierto por depoacutesitos eoacutelicos Cuaternarios Estratigrafiacutea Las
unidades litoestratigraacuteficas que afloran en el Cerro Lomo de Corvina y
alrededores estaacuten conformados por rocas sedimentarias del cretaacuteceo inferior
representados por la Formacioacuten Pamplona depoacutesitos inconsolidados del
Cuaternario de origen marino aluviales y eoacutelicos
A Cretaacuteceo Inferior
Formacioacuten Pamplona esta secuencia se manifiesta por presentar paquetes de
calizas de color gris a oscuras iacutenterestratificadas con delgados horizontes de
color rojizo por la presencia de fierro tambieacuten se manifiestan afloramientos de
lutitas gris verdosas y margas intercalados con lutitas limoliacuteticas amarillo a
rojizas por correlacioacuten estratigraacutefica se le ha asignado una edad cretaacuteceo
inferior
B Cuaternario
Pleistoceno
Depoacutesitos Eoacutelicos Los depoacutesitos eoacutelicos pleistocenicos estaacuten conformados por
acumulaciones eoacutelicas antiguas y que en la actualidad se hallan estabilizadas
conformando lomadas y cerros de arena como el Cerro Lomo de Corvina
extendieacutendose al NE hasta la Tablada de Luriacuten donde ahora se asienta la poblacioacuten de Villa El Salvador cubierto por otros depoacutesitos eoacutelicos maacutes recientes
Depoacutesitos Aluviales Este tipo de depoacutesitos se posicionan al sur del Cerro Lomo
de Corvina en la cuenca del riacuteo Luriacuten y esta constituidos por material acarreado
cantos y gravas subredondeadas de diferentes tipos de roca de composicioacuten
intrusita y volcaacutenica en una matriz areno limosa o arcillosa con buena seleccioacuten
tiene espesores que alcanzan decenas de metros sobre los que se asientan
algunos centros urbanos y terrenos de agricultura por lo que adquieren una significativa importancia para la regioacuten ya que ellos contienen acuiacuteferos notables
que dan vida a nuacutemeros pobladores y gran parte de la agricultura La edad de
Determinadoacuten del ctoficlente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes Olnras 15
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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
estos depoacutesitos es desconocida sin embargo dado su gran volumen es evidente
que su deposicioacuten viene desde el Pleistoceno
Reciente
Depoacutesitos Eoacutelicos Estaacuten conformados por arenas moacuteviles que proceden de las
diversas playas del litoral como Conchaacuten y Luriacuten en su movimiento adoptan
variadas formas como mantos dunas y barcanes
2211 Caracteriacutesticas Geomorfoloacutegicas
Los rasgos geomorfoloacutegicos presentes en el aacuterea son el resultado del proceso
tectoacutenico y plutogravenico sobre impuesto los procesos de geodinaacutemica que han
modelado el rasgo morfo-estructural de la regioacuten Asiacute mismo la erosioacuten la
inclinacioacuten por el drenaje del Rio Luriacuten y la acumulacioacuten de arena eogravelica sobre
grandes extensiones de la zona han dado la configuracioacuten actual
Borde Litoral aacuterea de tierra firme adyacente a la liacutenea litoral expuesta a la
accioacuten de las olas marinas que forman playas abiertas por acumulacioacuten de
arenas a traveacutes de corrientes litorales
Planicies Costaneras y Conos Deyectivos Es la zona comprendida entre el
borde litoral y las estribaciones de la Cordillera Occidental constituida por una
faja angosta de territorio paralela a la liacutenea de costa adquiriendo mayor
amplitud en el Valle de Luriacuten Constituyen superficies cubiertas por gravas y
arenas provenientes del transporte y sedimentacioacuten del riacuteo Luriacuten y por arena
proveniente del acarreo eogravelico desde las playas por vientos que corren con direccioacuten SO a NE
Lomas y Cerros Testigos
Valles y Quebradas
Estribaciones andinas occidentales
Zonas andinas
Deterrninaaoacuten del c o c ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de arclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s O liw s 16
UNIWRSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil
CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAMETROS EN VILLA EL MLVADOR
De las arriba mencionadas unidades geomorfoloacutegicos la que estaacute directamente
relacionada con el terreno estudiado es la c) Planicies Costaneras y Conos
Deyectivos
2212 Geodinaacutemica Externa
Durante la visita efectuada a la zona no se han detectado fenoacutemenos de
geodinaacutemica externa reciente como levantamientos yo hundimientos ni
desplazamientos de la formacioacuten sedimentaria existente en la zona
222 Sismicidad
Desde el punto de vista siacutesmico el territorio Peruano pertenece al Ciacuterculo
Circumpaciacutefico que comprende las zonas de mayor actividad siacutesmica en el
mundo y por lo tanto se encuentra sometido con frecuencia a movimientos
teluacutericos Pero dentro del territorio nacional existen varias zonas que se
diferencian por su mayor o menor frecuencia de estos movimientos asiacute tenemos
que las Normas Sismo Resistente del Reglamento Nacional de Construcciones
divide al paiacutes en tres zonas
Zona 1- Comprende la ciudad de Iquitos y parte del Departamento de
Iquitos parte del Departamento de Ucayali y Madre de Dios en esta regioacuten la
sismicidad es baja
Zona 2- En esta zona la sismicidad es mediacutea Comprende el resto de la regioacuten
de la selva Puno Madre de Dios y parte del Cusco En esta regioacuten los sismos se presentan con mucha frecuencia pero no son percibidos por las personas en la mayoriacutea de las veces
Determinaaoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jraeacute Antonio P a rce s O liw s 17
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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
Zona 3- Es la zona de maacutes alta sismicidad Comprende toda la costa peruana
de Tumbes a Tacna la sierra norte y central asiacute como parte de ceja de selva
es la zona maacutes afectada por los fenoacutemenos teluacutericos
La ciudad en estudio se encuentra en la Zona 3 de alta Sismicidad A pesar de
ello en sus caracteriacutesticas estructurales no se identifican rasgos sobre
fenoacutemenos de tectonismo que hayan influido en la estructura geoloacutegica de la
zona
2221 Paraacutemetros de Disentildeo Sismo Resistente
De acuerdo al reglamento nacional de construcciones y a la Norma
Teacutecnica de edificacioacuten E-030-Disentildeo Sismo resistente se deberaacute tomar los
siguientes valores
(a) Factor de Zona Z = 04 n
(b) Condiciones Geoteacutecnicas
El suelo investigado pertenece al perfil Tipo S3 que corresponde a un
Suelo Flexible
(c) Periodo de Vibracioacuten del Suelo To = 09 seg
(d) Factor de Amplificacioacuten del Suelo S = 14
(e) Factor de Amplificacioacuten Siacutesmica (C)
Se calcularaacute en base a la siguiente expresioacuten
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 18
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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS YPAMMETROS EN VILLA EL SALVADOR
n El aacuterea en estudio corresponde a la Zona 3 el factor de zona se interpreta
como la aceleracioacuten maacutexima del terreno con una probabilidad de 10 de ser
excedida en 50 antildeos
23 E T^A S DEL ESTUDIO
Los trabajos se efectuaron en 03 etapas
231 Fase de Campo
Se efectuaron trabajos de exploracioacuten con el fin de conocer el tipo y
caracteriacutesticas resistentes del sub-suelo
232 Fase de Laboratorio
Las muestras obtenidas en el campo se llevaran al laboratorio con el objeto
de determinar sus propiedades fiacutesicas y mecaacutenicas
233 Fase de Gabinete
A partir de los resultados en Campo y Laboratorio se obtendraacuten los paraacutemetros
geoteacutecnicos del suelo en estudio
2 4 T R ^ ^ O S EFECTUADOS
241 Trabajos de Campo
Las investigaciones de Campo estaraacuten iacutentimamente ligadas al suelo encontrado
La exploracioacuten se realizoacute mediante 01 Sondeo a cielo abierto ubicado
estrateacutegicamente lo cual cubre razonablemente el aacuterea a investigar
Las profundidades maacuteximas alcanzadas seraacuten de 1145m computados a partir del nivel del terreno natural lo que nos permitiraacute visualizar la estratigrafiacutea y
determinar el tipo de ensayos de laboratorio a ejecutar de cada uno de los estratos de suelos a encontrarse de las muestras disturbadas representativas
D eteroinaaoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 19
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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAMETROS EN VILLA EL SALVADOR
2411 Sondaje
Se ha efectuado 01 sondaje SPT y ensayos con posteadora manual (IWAN
AUGER) y Ensayos SPT cada metro de profundidad registraacutendose el nuacutemero de
golpes N necesarios para penetrar cada 15cm de un total de 45cm del
penetroacute metro
El equipo de Penetracioacuten Estaacutendar consta de un triacutepode y un motor el cual va
acondicionado para impulsar el martillo de 140 libras el cual cae libremente a
traveacutes de un tubo guiacutea desde una altura de 76 cm la cantildea partida es hincada en
las arenas compactas a semi compactas
La profundidad de sondajes se da en el Cuadro Ndeg01 Los resultados del
Ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar (SPT) se presenta en los Cuadros No02 y en el
Anexo I Registro de Sondaje y valores de ensayo SPT Anexo II Resultados de
ensayo de laboratorio y en el Anexo III Panel fotograacutefico
Cuadro Ndeg 01 PROFUNDIDAD DEL SONDAJE
Sondaje Profundidad (m)
SPT-01 1145
Cuadro Ndeg 02 RESULTADOS DEL ENSAYO DE PENETRACIOacuteN ESTANDAR SPT-01
SONDAJE SPT-01
Prof(m) 500-545 600-645 700-745 800-845
Primeros 15cm se descarta - 14 17 16
Primeros 15cm de prueba - 18 23 34
Uacuteltimos 15cm de prueba - 25 28 40
Valor ldquoNrdquo - 43 51 74
Determinaaoacuten del de fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dea l ia je Bachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 20
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SONDAJE SPT-01
Prof(m) 900-945 1000-1045 1100-1145
Primeros 15cm se descarta 32 39 20
Primeros 15cm de prueba 38 44 5011
Uacuteltimos 15cm de prueba 5014 5010 509
Valor ldquoN 88 94 100
N (Numero de golpes) (Longitud hincada)
2412 Muestreo Disturbado
Se tomaron muestras disturbadas de cada uno de los tipos de suelos
encontrados y extraiacutedos mediante la recuperacioacuten del sondaje a traveacutes de la
cuchara partida en cantidad suficiente como para realizar los ensayos de
clasificacioacuten e identificacioacuten asiacute como tambieacuten los anaacutelisis quiacutemicos
2413 Registro de Sondajes
Se realizoacute el registro de sondajes anotaacutendose las principales caracteriacutesticas de
los estratos encontrados tales como humedad compacidad consistencia NF plasticidad clasificacioacuten saturacioacuten etc
Figura 03 Recuperacioacuten de muestra en cantildea partida
Determlnadoacuten del ctoficlente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller J toeacute Antonio Partoes O li^ s 21
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242 Ensayos de laboratorio
Con las muestras recuperadas se realizaron los siguientes ensayos
gt 03 Anaacutelisis Granulomeacutetrico ASTM D-422
gt 03 Humedades Naturales ASTM D-2216
gt 03 Densidades maacuteximas ASTM D-4253
gt 03 Densidades miacutenimas ASTM D-4254
gt 03 Ensayo Corte Directo
gt 01 Anaacutelisis Quiacutemico
gt 01 Contenido de Sales Totales MTCE-219
gt 01 Contenido de Sulfatos ASTM D-516
gt 01 Contenido de Cloruros ASTM D-512
243 Clasificacioacuten de Suelos
Se realizaron los ensayos para la clasificacioacuten de acuerdo al Sistema Unificado
de Clasificacioacuten de Suelos (SUCS) en el laboratorio N0 2 de Mecaacutenica de Suelos
y Pavimentos de la Universidad Nacional de Ingenieriacutea Ver Cuadro N0 03
Cuadro Ndeg 03 CLASIFICACIOacuteN DE SUELOS
SONDAJE SPT-01 SPT-01 SPT-01
Prof(m) 7 00 -7 45 900-945 1100-1145Ret N0 4 000 000 010
Pasa N0 200 800 1200 1300LL() NP NP NPIP() NP NP NPSUCS SP-SM SW-SM SM
DescripcioacutenArena limosa pobremente
gradada
Arena limosa bien gradada Arena limosa
Corte directo (0) 2870o 2990o 2810degCohesioacuten(Kgcm2) 000 000 001
PesoUnitario(gcm3) 1534 1581 1596
Determinadoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte umtano entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes Olnres 22
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25 PERFIL ESTRATIGRAFICO
De acuerdo a la exploracioacuten efectuada mediante el sondeo tal como se
observaraacute en el reacutecord del estudio de exploracioacuten asiacute como en los resultados de
Laboratorio adjuntados en conformidad con las labores de campo ensayos de
laboratorio se tiene el siguiente perfil estratigraacutefico del sub suelo
- Desde OOOm hasta los 500m es una arena limosa mal gradada de baja
compacidad
- A partir de los 500m hasta los 745m de profundidad el sondaje se encontroacute
una arena limosa mal gradada color gris claro de mediana compacidad
- Desde los 745m viene seguida por una arena limosa bien gradada de color
gris amarillento densa subyace hasta una profundidad de 1145m una arena
limosa muy densa de color gris amarillento
Durante la exploracioacuten se realizoacute ensayos de SPT a partir de la profundidad de
500m
El nivel freaacutetico no se encontroacute
26 ANALISIS DE LOS RESULTADOS DE LABORATORIO
Del cuadro de propiedades iacutendices y paraacutemetros deducidos del estrato de
sustentacioacuten las arenas finas pobremente graduadas se observara lo siguiente
261 Anaacutelisis Quiacutemico
Del resultado del Anaacutelisis Fiacutesico Quiacutemico efectuado en una muestra
representativa proveniente del sondaje SPT-01 se tiene el cuadro Ndeg04
Determinacioacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller J toeacute Antonio Partoes O liw s 23
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Cuadro Ndeg 04 ANAacuteLISIS QUIacuteMICO
SondajeNdeg
Profundidad(m)
Sales Solubles Totales
PPM
ClorurosPPM
SulfatosPPM
SPT-01 600-1145 93100 21071 8392
Dichos valores de sulfatos NO ocasionan un ataque quiacutemico al concreto de la
cimentacioacuten debieacutendose de utilizar Cemento Poacutertlan Tipo I en la preparacioacuten del
concreto en los cimientos Seguacuten Design and Control of Concrete Mixtures
Capitulo II Paacuteg 20 Tabla 2-2 Poacutertland Cement PCA Asociacioacuten
262 Densidad Maacutexima Miacutenima y Relativa
A continuacioacuten se detalla los resultados de las densidades maacuteximas y miacutenimas
asiacute como las densidades relativas para cada profundidad a partir del sexto metro
Dp - IacutePd ~ P ldquo ) x l W Pd ( P raquo P^i )
^rndeDr r e l ^ a ()fe Dtosidad del en el terteno (k^m5)
DtosMad mirnma Dcradad rcca m ^im a (k ty i^ )
Cuadro Ndeg 05 CALCULO DE LA DENSIDAD NATURAL
Prof (m) N DR()(grcm3)
^min(grcm3)
Pd(grcm3)
600-645 43 58 1628 1441 1544
700-745 51 64 1628 1441 1544
800-845 74 83 1708 1454 1607
900-945 88 91 1708 1454 1607
1000-1045 94 93 1726 1467 1656
1100-1145 100 95 1726 1467 1656
Det^m inaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes Oliros 24
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Con la finalidad de asumir paraacutemetros de caacutelculo que correspondan a las
caracteriacutesticas inspeccionadas en el campo presentamos a continuacioacuten la
Cuadro N0 06 de denominacioacuten de arenas de acuerdo a su estado de
compacidad y los correspondientes rangos de densidad relativa seguacuten Lambe amp
Whitman (1969) y su correlacioacuten con la resistencia a la penetracioacuten estaacutendar
seguacuten Terzaghi y Peck (1948) modificada porskempton (1986)
Cuadro Ndeg 06- DESCRIPCIOacuteN DEL SUELO SEGUacuteN LA DENCIDAD
DESCRIPCION DENSIDAD RELATIVA PENETRACIOacuteN ESTAacuteNDARDR() N (GolpesPie)
Muy Suelta 0 - 1 5 0 - 4Suelta 1 5 - 3 5 4 - 1 0
Mediana 3 5 - 6 5 10 - 30Compacta 6 5 - 8 5 3 0 - 5 0
Muy Compacta 85 - 100 gt 50
ldquoFuente Lambe amp Whitman 1969rdquo
Tambieacuten es necesario tomar en cuenta que los granos angulosos encajan
unos con otros maacutes perfectamente que los redondeados y por esto las
arenas de granos angulosos tendriacutean un mayor aacutengulo de friccioacuten A
continuacioacuten se muestra una tabla que refleja esta influencia de la angulosidad y
de la granulometriacutea sobre el aacutengulo de friccioacuten maacuteximo presentada por Sowers y Sowers (1951) Cuadro Ndeg 07
Cuadro Ndeg 07- CORRELACIOacuteN ENTRE LA FORMA GRANULOMEacuteTRICA Y EL AacuteNGULO DE
FRICCIOacuteN INTERNA
FORMA
GRANULOMEacuteTRICA
AacuteNGULO DE FRICCIOacuteN MAacuteXIMO
SUELTA COMPACTA
Redondeada uniforme GJ O o 37o
Redondeada bien graduada 34deg 40deg
Angulosa uniforme 35deg 43deg
Angulosa bien graduada 39deg 45deg
ldquoFuente Sow^s y Sow^s (1951 )rdquo
Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes O liw s 25
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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
Por otro lado se muestra una correlacioacuten empiacuterica aproximada seguacuten Peck
Harrison y Thornbum (1953) de los estados de compacidad y los aacutengulos de
friccioacuten propuesta en base a ensayos de penetracioacuten estaacutendar Tal como se
muestra en la Cuadro N0 08
Cuadro Ndeg 08- CORRELACION ENTRE LA PENETRACION ESTANDAR Y EL ANGULO DE
FRICCIOacuteN INTERNA
PENETRACION ESTANDAR ANGULO DE FRICCION
N (Golpespie) (Grados)
0 - 4 2 8 - 2 9
4 - 1 0 2 9 - 3 0
1 0 - 30 3 0 - 3 6
3 0 - 50 36-41
gt 50 41 -45
ldquoFuente Peck Harrison yThornbum (1953)rsquorsquo
De acuerdo con estas referencias podemos asumir paraacutemetros con valores de
acuerdo a las inspecciones de campo de tal forma de estar del lado de la
seguridad
Como ensayo determinante se ha realizado ensayos de corte directo sobre
muestra remoldeada y drenada para hallar los paraacutemetros de Cohesioacuten (C) y
Angulo de friccioacuten 0 Los ensayos se realizaron en el laboratorio N0 2 de Mecaacutenica
de suelos y pavimentos de la Universidad Nacional de Ingenieriacutea
Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute ^ ito m o Partoes O liw s 26
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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARA DISENtildeO DEANCLAJES
31 CONDICIONES GEOLOacuteGICAS GEOTEacuteCNICAS
El perfil estratigraacutefico del suelo donde se realizoacute el estudio de mecaacutenica de suelo
presenta las siguientes caracteriacutesticas de suelo
- De OOOm a 900m Material encontrado es una arena limosa mal gradada de color gris claro (SP-SM)
- De 900m a 1100m (SW-SM) Se trata de una arena limosa bien gradada
compacta
- De 1100m a 1200m (SM) Arena limosa de densidad compacta
De acuerdo al estudio realizado in situ se determina los valores de la densidad
natural y el aacutengulo de friccioacuten para el lugar especiacutefico de Villa el Salvador de la
ciudad de Lima consideraremos el valor de cohesioacuten nula en el estudio y se
tomara dicho valor por ser un valor aun conservador para esta zona (Cuadro N0
09)
Seguacuten el estudio realizado no se encontroacute napa freaacutetica indicando que la
profundidad debe estar considerablemente maacutes abajo que la cota de cimentacioacuten
del proyecto (aproximadamente a 5000 m de profundidad)
Cuadro Ndeg 09 ESTRATIGRAFIacuteA DEL SUELO EN ZONA DE ESTUDIO DE VILLA EL
SALVADOR
Material Profundidad(m)
Nomenclaturasues Ytalt
(KNm3)Cohesioacuten
KPaAngulo de
Friccioacuten ($)
ArenaLimosa 0 0 0 -8 5 0 SP-SM 1534 0 287
ArenaLimosa 8 50 -11 00 SW-SM 1581 0 299
ArenaLimosa 1100-1150 SM 1596 1 281
Cabe sentildealar que para un disentildeo final de la estabilidad del talud con muro
pantalla anclada se recomienda la revisioacuten de la armadura de acero del muro
Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla jersquofech ille rJ re eacute ^ ito m o Paredes O liw s 27
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CAPITULO iexcln PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
que absorberaacute los esfuerzos del empuje del subsuelo para lo que se estaraacute a
disposicioacuten para las aclaraciones requeridas para el detalle respectivo
32 ESTABILIDAD DE CAPACIDAD DE CARGA DE PANTALLAS
ANCLADAS EN SUELOS
321 Introduccioacuten
El comportamiento de un anclaje en el suelo se rige principalmente por el
mecanismo de transferencia de la carga soportada por el anclaje al suelo masivo
a traveacutes de interacciones en la interfase suelo de bulbo (Figura 31) Este
mecanismo de interaccioacuten resulta en un aumento de la tensioacuten normal efectiva
del suelo y por consiguiente aumentando su resistencia a la cizalladura y el
factor de seguridad contra la rotura
En el disentildeo de una cortina atirantado la hipoacutetesis baacutesica es que las fuerzas
horizontales generadas por las presiones de contacto en la estructura del suelo
deben ser equilibradas por puntales mientras que el alivio de las tensiones
normales verticales causadas por la excavacioacuten por supuesto no Con esto los
valores de la tensioacuten de cizallamiento inducido por el proceso de excavacioacuten
aumentan significativamente con la profundidad de este
La tendencia de la cortina se mueve dentro de la excavacioacuten de la represioacuten
inducida por el suelo a lo largo de la superficie del suelo Pero pretensado la
primera liacutenea de las barras de cortina presiona contra las paredes de la
excavacioacuten sujetaacutendola al punto de anclaje Con el avance de la excavacioacuten la
estructura ahora tiende a girar alrededor de la primera liacutenea de amarre
causando desplazamientos laterales en el nuevo nivel de la excavacioacuten a su
vez de nuevo seraacute restringido por la aplicacioacuten de pretensado en la siguiente
liacutenea de anclaje Por lo tanto el movimiento de la cortina medida que avanza la
excavacioacuten se forma por una combinacioacuten de rotacioacuten y traslacioacuten influenciada
por un nuacutemero de factores tales como la cortina de incrustaciones en el terreno
de cimentacioacuten la inclinacioacuten varillas el grosor y rigidez de la estructura valores
de la distribucioacuten hipoacutetesis de sobrecarga de presiones de contacto en la interfaz suelopantalla etc La figura 04 ilustra las fuerzas que actuacutean sobre las bandas
Determinadoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute ta t to io Paredes O liw s 28
UNI^RSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil
CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
y las tensiones de cizallamiento en la interface suelo-pantalla que se desarrollan
en la excavacioacuten que se lleva a cabo
tFigura 04 Mecanismo de transferencia de carga en anclajes (Juran e Elias 1991)
Superficie de terreno
Figura 05 Sistema idealizado de fuerzas sobre pantallas atirantadas (Hanna 1982)
322 Modos de falla de pantallas ancladas en suelos
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes O liw s 29
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CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Hay varios mecanismos posibles de falla de los muros anclados Estas fallas
comuacutenmente son causadas por exceso de carga sobre un ancla Las cargas de
exceso pueden estar relacionadas con la carga de pre-tensionamiento la
secuencia de excavaciones las fuerzas del agua y fuerzas siacutesmicas entre otras
Los mecanismos de falla pueden involucrar los tendones la masa de suelo el
bulbo o las estructuras superficiales
Los principales tipos de falla son los siguientes de acuerdo con la figura 06
Figura 06 Tipos de ruptura de una pantalla anclada en suelo (GeoRio 2000)
a) Punzonamiento en la base - el suelo de fundacioacuten que soporta la base de
la pantalla tiene una capacidad de carga baja de menos de 20 kPa con iacutendice de resistencia a penetracioacuten NSPT lt 10
b) Rotura en fondo de la excavacioacuten - puede ocurrir cuando existe una capa de terreno blando debajo del nivel de excavacioacuten
Determinadoacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 30
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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
c) Ruptura Global - romper la cuntildea en mayor riesgo durante el proceso de
excavacioacuten o disturbacion generalizado de profundidad (veacutease tambieacuten
la Figura 07)
d) Deformacioacuten Excesiva - puede ocurrir durante la construccioacuten antes de
que el pretensado de los anclajes
e) Rotura del tirante - se puede producir si los componentes del sistema son
individualmente atirantado inadecuadamente o debido a la ocurrencia de
la sobrecarga de los anclajes durante la construccioacuten cuando no todos
los niveles de anclaje tambieacuten se instalaron
f) Rotura de la pantalla - ocurrencia de ruptura en flexioacuten debido al disentildeo
estructural inadecuado o ruptura de perforacioacuten anclas
Rupftra laquom cunha Ruptura generalizada
Figura 07 Tipos de ruptura global cuntildea y generalizada (GeoRio 2000)
323 Estimacioacuten de la capacidad de carga de anclaje en suelos
La mejor estimacioacuten de la capacidad de carga de los anclajes en suelos se
determina mediante la realizacioacuten de pruebas preliminares de anclaje construido
con la misma tecnologiacutea y mano de obra en el futuro emplazamiento de la obra
ya que no es teoacutericamente posible incorporar meacutetodos para el caacutelculo de la
influencia de diversos factores determinantes tales como proceso de perforacioacuten la calidad de mano de obra el proceso de inyeccioacuten etc
^ te rm in a c ioacute n del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes OIiacutetos 31
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CAPITULO lli PARAMETROS GEOTECNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
En general los meacutetodos disponibles para la determinacioacuten de la capacidad de
carga de los anclajes en suelo consideran que la resistencia del anclaje se debe
exclusivamente a la resistencia al corte desarrollado en la interface suelo-bulbo
sin tomar en consideracioacuten de los efectos del proceso de construccioacuten
incluyendo la influencia de procedimiento de inyeccioacuten soacutelo cualitativamente
3231 Norma Brasileiacutera NBR-5629
La NBR-5629 recomienda la estimacioacuten preliminar de liacutemite de capacidad de
carga anclada usando las siguientes expresiones
Suelos Granulares
Suelos Cohesivos r = a 0 UXb sO O M
Doacutende
Capacidad de carga limite o ultima
G Tensioacuten vertical efectiva en el punto medio del anclaje
U Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje
K f Coeficiente de anclaje dado en la Cuadro Ndeg 10
Lb Longitud del bulbo del anclaje
o Coeficiente de reduccioacuten de resistencia al corte no drenada Su
a 0 = 075 para Su s 40 kPa yPara suelos cohesivos
a 0 = 035 para Su s 100 kPa
lsquo Determinadoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de arcla|eBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliros 32
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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Cuadro Ndeg 10 COEFICIENTE Kr DE SUELOS GRANULARES
Suelo Compacidad
Suelta Compacta Muy CompactaLimo 010 040 100
Arena Fina 020 060 150
Arena Media 050 120 200
Gruesa y Pedr^ones 100 200 300
ldquoFuente Norma Brasilera NBR-5629
Este meacutetodo no tiene en cuenta los efectos de la presioacuten de inyeccioacuten El NBR-
5629 reconoce que la inyeccioacuten del bulbo de anclaje de la lechada puede ser del
tipo simple con flujo ascendente y de una sola etapa o por medio de vaacutelvulas y
en etapas sucesivas a criterio de la empresa ejecutora siempre que esteacuten
garantizados el llenado completo del agujero abierto en el suelo y la capacidad
de carga para el anclaje
3232 Meacutetodo de Ostermayer (1974)
Propone aacutebacos que relaciona la longitud de la zona de anclaje (bulbo) con la
capacidad de carga maacutexima de anclaje basado en el anaacutelisis de los resultados
de aproximadamente 300 ensayos en Alemania en anclajes con diaacutemetro de
perforacioacuten entre 10 y 20 cm y cobertura del suelo superior a 4m
La Figura 08 muestra las correlaciones sugeridas por Ostermayer para suelos
granulares sin especificacioacuten del procedimiento de inyeccioacuten o los valores de la presioacuten de inyeccioacuten
D e te ^ in a d oacute n del creficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato la je Bachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 33
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CAPITULO PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOSPARADISENtildeO DE ANCLAJES
laquoen
9laquo
O
mdash g pedregulho arenoso
areia meacutedia a grossa com pedregulho
Figura 08 Capacidad liacutemite de carga de anclaje en suelos granulares seguacuten Ostermayer (1974)
Para suelos cohesivos (limos y arcillas plaacutesticas medianas arcillas altamente
plaacutesticas) Ostermayer (1974) tambieacuten presento en la Figura 09 la variacioacuten con
la longitud de bulbo de la resistencia al cizallamiento en la interface suelobulbo
por unidad de longitud para anclajes realizados con y sin reinyeccioacuten En la
Figura 10 la variacioacuten en la resistencia al corte se muestra como una funcioacuten de
la reinyeccioacuten de presioacuten con lechada de cemento en la relacioacuten agua cemento
preparado = 04
ldquoDeterminaaoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jraeacute Antonio P a rce s OIitos 34
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CAPITULO IIIrsquo PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Figura 09 Resistencia a la rotura por unidad de longitud de los anclajes en suelos cohesivos
(Ostermayer 1974)
400
300
19 ancoragens executadas em argila de mediacutea a alta plasticidade Wl = 48a58 lp = 25 a35 le =11 a12
2001
Perfura^aacuteo
15(4M|
1510)
com reve^mento seco sem revestlmento seco sem revestimento com lavagem 15(420) - diagravemetro do furo- 15cm
-420 Kg de cimento consumido nareinjepao
1000 2000 3000 4000
Pressaacuteo de iacutenjegaacuteo (kPa)
Figura 10 Influencia de la presioacuten de inyeccioacuten en la resistencia al corte en suelos cohesivos
(Ostermayer 1974)
Determinacioacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio Paredes O liw s 35
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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
3233 Meacutetodo de Bustamante amp Doix (1985)
Basado en 120 pruebas de carga realizadas en Francia Bustamante y Doix
(1985) sugieren un meacutetodo para el dimensionamiento de los anclajes los cuales
consideran la influencia de la teacutecnica de inyeccioacuten presioacuten de inyeccioacuten y
volumen de pulverizacioacuten de cemento inyectado La capacidad de carga liacutemite de
anclaje Tmax se puede determinar por
Tmm Capacidad de carga limite o ultima
De Diaacutemetro medio para el tramo anclado
Dp Diaacutemetro perforado para el tramo anclado
P Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten
Lb Longitud del tramo anclado
qs Resistencia al cizallamiento o cortante
Cuadro Ndeg 11 COEFICIENTE 0 PARA SUELOS
Tipo de Suelo Coeficiente 0
Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten
Grava 180 13-14
Grava Arenosa 1 6-1 8 12-14
Arena con Grava 1 5-1 6 12-13
Arena Gruesa 1 4-1 5 11 -1 2
Arena Media 1 4 -1 5 11 -1 2
Arena Fina 1 4-1 5 11 -1 2
Arena Limosa 14- 15 11 -1 2
Limo 14-1 6 11 -12
Arcilla
OcitCO 12
Marga 18-21 11 -12
Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11
Determlnaaoacuten del c o c ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio P a rce s OIiacutetos 36
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CAPITULO un PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
El cuadro N011 presenta los valores de p que es el coeficiente de escala para
varios tipos de suelo teniendo en cuenta las dos teacutecnicas de inyeccioacuten (con y sin
reinyeccioacuten) suponiendo que el volumen inyectado es de al menos 15 veces el
volumen perforado para llegar a los valores de p en la tabla Como era de
esperar los valores maacutes altos del coeficiente se producen para los anclajes
reinyectadas
Los graacuteficos de correlaciones empiacutericas para estimar los qs coeficientes para
anclajes con y sin reinyeccioacuten se presentan para las arenas y gravas en la
Figura 11 y de limos y arcillas en la Figura 12 construida sobre la base de los
resultados de Doix y Bustamante (1985) Fujita (1977) Ostermayer y Scheele
(1977) Ostermayer (1974) Koreck (1978) y Jones (1980 1984) En abscisas la
cantidad Pl se refiere al liacutemite de presioacuten de inyeccioacuten y N el nuacutemero de golpes
de la prueba SPT
0 0 9 i f i 15 20 U 30 39 40 4 fl 3 0 S5 90 6S 7 0
Pl (MPa)1 _____i _______ i _____ i______ i _______ i _____i______ i _______ l __ mdasha--------- a--------- J-----------1---------- 1---------- 1
0 K O 30 D 90 laquo m laquo) tu M) no t raquo 1U 1WN
Figura 11 Correlaciones empiacutericas para la fuerza de cizallamiento por unidad longitud en la arena I
grava (Bustamante y Doix 1985)
lsquo Determlnadoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para diserto dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 37
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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Las correlaciones muestran que en comparacioacuten con una sola inyeccioacuten de los
efectos de la reinyeccioacuten en fases sucesivas son aparentemente maacutes
pronunciada para las arcillas limos (Figura 12) que para la arena grava (Figura
11) contradiciendo las pruebas experimentales que indican que los suelos
arenosos son de mayor inyectabilidad y maacutes susceptibles a los efectos de la
sucesiva reinyeccioacuten a alta presioacuten Este comportamiento puede deberse a otros
factores no considerados por Bustamante y Doix (1985) en la interpretacioacuten
empiacuterica de los resultados de las pruebas de carga (Novaacuteis Souza 2001)
-------------1-------------1------------T---------- ---F-------- ---------------- ~lo 10 20 30 40 W 60
N
Figura 12 correlaciones empiacutericas para la resistencia al corte por unidad de longitud en arcillas
limos (Bustamante y Doix 1985)
3234 Meacutetodo de Costa Nunes (1987)
Similar al meacutetodo de Bustamante y Doix (1985) fue propuesto por Costa Nunes
(1987) pero con la importante diferencia de que la influencia de la presioacuten de inyeccioacuten puede ser analizada cuantitativamente no soacutelo cualitativamente como en el meacutetodo de Bustamante y Doix (1985)
La capacidad de carga del liacutemite del anclaje estaacute dada por
bullDetermigravenatigraveoacuten del e ffic iente de resistencia al corte unitagraverio entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralaleBachiller Jreeacute Antonio Partoes OIiacutetos 38
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CAPITULO lli PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOS P A MDISENtildeO DE ANCLAJES
= c + +(TI
r M Capacidad de carga limite o ultima
D Diaacutemetro medio del bulboe
nd Coeficiente de aumento del diaacutemetro debido a la presioacuten de inyeccioacuten
nl Coeficiente de reduccioacuten de longitud por la presioacuten no uniforme
Lb Longitud del tramo anclado
r Resistencia al cizallamiento en la interface bulbo - suelo
Para determinar la resistencia al cizallamiento en la interface suelo-bulbo Costa
Nunes (1987) considera el criterio de rotura de Mohr-Coulomb suponiendo una
inyeccioacuten a presioacuten residual a rsquor estimada en un 50 la presioacuten inyeccioacuten dada
c Cohesioacuten
Yc Peso especiacutefico del suelo a una profundidad al centro del bulbo
h Profundidad al centro del bulbo
nh Reduccioacuten del factor de profundidad cuando es maacutes de 9m
0 Angulo de friccioacuten
a r 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten
Seguacuten Costa Nunes en la mayoriacutea de los casos se puede considerar nh = na = nb = 1
lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 39
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA AL CORTE
UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
41 PROCEDIMIENTO DE TRABAJO
El presente procedimiento comprende los trabajos requeridos para la correcta
ejecucioacuten de los anclajes en la zona determinada en villa el salvador
411 Secuencia de los trabajos
4111 Anclajes de cable
Los anclajes post-tensados son estructuras flexibles y lineales compuestos por
varios cordones de acero de alta resistencia los cuales se adhieren o fijan con
cemento dentro de roca o suelo estable (pasando el planode falla) Los anclajes
al tensarlos transmiten los esfuerzos desde el cabezal (extremo visible en la
superficie del talud) hasta el tramo anclado mitigando de esta forma los
movimientos del talud
Los anclajes estaraacuten conformado por cordones de acero grado 270 de baja
relajacioacuten con 58rdquo (1500 mm) de diaacutemetro acorde con los requerimientos del
ASTM A-416 Las caracteriacutesticas mecaacutenicas del acero grado 270 de baja relajacioacuten son
Esfuerzo miacutenimo a la rotura 18980 kgmm2 (18619 KNcm2)
Esfuerzo de fluencia 17082 kgmm2 (16757 KNcm2)
Moacutedulo de elasticidad 2780000 kg (195 KNmm2)
Seguacuten los requerimientos indicados en la norma ASTM A-416 los valores de resistencias miacutenimas del cable se indica a continuacioacuten
Diaacutemetro del cordoacuten 1524 mm (0600 in)
Deterninadoacuten del ^laquofic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 40
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Aacuterea de acero por cordoacuten 14000 mm2 (0153 in2)
Resistencia miacutenima a la rotura (Fr) 2657000 kg (2607 kN)
- Resistencia miacutenima a la fluencia (Sfc) 2391000 kg (2346 kN)
Con estas caracteriacutesticas se obtienen seguacuten los lineamientos para disentildeo
indicados en las recomendaciones del Instituto del Post-Tensado los siguientes valores para cada cable de acero de 06rdquo de diaacutemetro (1524 mm)
- Carga de disentildeo o trabajo (060 F r ) 1595040 kg (15642 KN) Ftr
- Carga de ensayo (120 Ftr) 1914007 kg (18770 KN)
- Carga de incorporacioacuten (105 Ftr) 1674782 kg (16424 KN)
lsquo Porcentaje sugerido para los ensayos en anclajes temporales
a) Armado de Anclajes
La preparacioacuten de los anclajes ha sido realizado sobre una plataforma provisional para el montaje primero se prepararaacute el tubo de inyeccioacuten de PVC
clase 10 con diaacutemetro de 1rdquo donde se ejecutaraacuten los agujeros para la inyeccioacuten
(vaacutelvula-manguito) Luego alrededor del tubo de inyeccioacuten se colocaraacuten los
cables de acero sobre separadores y cortados seguacuten la longitud definitiva del
anclaje
Los cables requeridos fueron suministrados y montados en campo el tramo del
cable de acero correspondiente al bulbo del anclaje ha sido preparado previamente y en la zona de transicioacuten del tramo libre al anclado el cable fue
sellado con cinta plaacutestica para evitar la entrada de lechada de cemento al tramo libre el tramo libre se protegioacute (aisloacute) con una manguera de polietileno actuando
como un forro
lsquo Deterrnnadoacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes Olitos 41
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Figura 13 Armado de anclaje de cable
b) Perforacioacuten
El objetivo de las perforaciones para anclajes es la obtencioacuten de un agujero con
la mayor linealidad posible El diaacutemetro de la perforacioacuten debe permitir la instalacioacuten del anclaje de cable del modo maacutes faacutecil posible
Baacutesicamente existen dos sistemas de perforacioacuten que pueden ser utilizados en
la ejecucioacuten de anclajes El primero es el sistema rotativo convencional y el segundo ha roto percusioacuten
Para la ejecucioacuten de la perforacioacuten se ha empleado el meacutetodo rotativo con el uso de una zapata tipo widia
El sistema que se ha aplicado es de perforacioacuten a rotacioacuten con tuberiacutea HQ hasta la profundidad requerida una vez llegado a la cota se perfora con tuberiacutea de
revestimiento HW (rimando en la zona exterior de la tuberiacutea HQ) hasta llegar a la cota de fondo donde se colocaraacute el anclaje
Se procede a limpiar el sondeo con agua y se retira la tuberiacutea interior HQ una vez retirada toda la tuberiacutea HQ se procede a colocar el anclaje de cable
Bachllldrsquo Jeacute Antonio Paredes Oliws 42
Determinadoacuten del crofidente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclaje
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Colocado el anclaje de cable se procede a retirar la tuberiacutea de revestimiento HW
para despueacutes inyectar el anclaje con lechada de cemento
Figura 14 Colocado de anclaje de cable en sondeo
c) Inyeccioacuten
Los anclajes fueron fijados en el terreno a traveacutes de lechada de cemento compuesta por una mezcla de agua limpia con cemento Portland comuacuten tipo I
La gran mayoriacutea de las recomendaciones y praacutecticas existentes situacutean la relacioacuten
aguacemento entre 045 y 055 en peso
En nuestro caso se ha usado la relacioacuten ac de 050 mezcla que garantiza una
resistencia a la compresioacuten simple de 210 kgcm2 a los 7 diacuteas
Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enve la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 43
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Figura 15 Inyeccioacuten de anclaje de cable
d) Tensado
Todos los anclajes fueron tesados una vez que la lechada de cemento del
anclaje obtuvo la resistencia adecuada (210 kgcm2) se estimoacute en 7 diacuteas como miacutenimo en cada caso
El tesado de los anclajes se realizoacute con gato hidraacuteulico de hasta 100Tn de carga
de trabajo y con una carrera en el pistoacuten de hasta 10rdquo ademaacutes permitioacute tesar
los cables del anclaje en conjunto el tesado se realizoacute hasta llegar al arranque del bulbo
4112 Equipos y Materiales
Relacioacuten de equipos y materiales utilizados
Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Antonio Paredes O liw s 44
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Cuadro Ndeg 12 EQUIPOS UTILIZADOS
ITEM DESCRIPCION CANTIDAD
1 B O M B A DE LO D O S C M O T O R L IS TE R P E T TE R 100
2 B O M B A P A R A TE N S A D O E N E R P A C 100
3 G A T A H ID R A U L IC A E N E R P A C DE 10000 PSI 100
4 E Q U IP O DE P E R F O R A C IO N R O T A T IV O D IA M A N TIN O 100
5 B O M B A DE IN Y E C C IO N DE C E M E N T O 100
6 TU B E R IA DE P E R F O R A C IO N HQ y H W 100
7 TU B E R IA DE IN Y E C C IO N C O N O B T U R A D O R 100
8 E Q U IP O DE SPT 100
42 ESTIMACIOacuteN DE LA CAPACIDAD DE CARGA SEGUacuteN LOS DATOS OBTENIDOS EN EL ESTUDIO DE MECAacuteNICA DE SUELOS
De acuerdo a los datos obtenidos en el estudio de mecaacutenica de suelos se tiene
lo siguiente
Cuadro Ndeg 13 DATOS REALES DEL ESTUDIO
DATOS
Del estudio de mecaacutenica de suelos De los anclajes
Paraacutemetros Unidad Paraacutemetros Unidad
Cohesioacuten 0 Carga de Anclaje NA
Angulo de friccioacuten 2870o Profundidad del bulbo de anclaje 950m
Peso Unitario 1476 KNm3 Diaacutemetro del bulbo 0114m
Clasificacioacuten SUCS Arena limosa gradada SP-SM
Longitud del Bulbo de Anclaje 40 50 y 60m
Factor de seguridad Presioacuten de iny^cioacuten 60 kgcm2
Habiendo obtenido todos los paraacutemetros necesarios se puede estimar las capacidades de cargas de acuerdo a los meacutetodos mencionados en el capiacutetulo anterior(Capiexcltulo III 323)
Deterrntoadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 45
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
gt Norma Brasilera NBR 5629
gt Bustamante y Doix 1985
gt Meacutetodo Costa Nunes 1985
421 Norma Brasilera NBR 5629
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son las longitudes
ancladas que 40 50 y 60m asiacute como el valor Itf igual a 15 valor que se
obtiene del tipo de suelo del cuadro Ndeg 10
Cuadro Ndeg 10 - Coeficiente Kf de suelos granulares NBR-5629
Suelo Compacidad
Suelta Compacta Muy Compacta
Limo 010 040 100
Arena Fina 020 060 150
Arena Media 050 120 200
Gruesa y Pedr^ones 100 200 300
2 - M C T O D O D E L A N O R M A B R A S I L E R A - 5 6 2 9
_ J 7 -T = 0 -7 U t L r K s Para suelos granularesmax Z b f
T (max) =
az =
Capacidad de carga limite o ultima TN
Esfuerzo vertical efectivo en el punto medio del anclaje KNm2
O
CIl
II II Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje m
Longitud del bulbo del anclaje m
coeficiente de anclaje dado en la Tabla Ndeg M
Cuadro Ndeg 14 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BR-5629
y e
(K N m 2 )
z
iexclm )
D
(m )
a z
(K N m 2 )
U
( m )
Lb
(m )
K f T ( m a x )
lt trade l
14 8 7 0 01 103 32 0 4 3 4 0 9 15 27 23 _
14 8 65 0 1 9 5 9 4 0 4 3 5 0 15 V 3 1 6 1 ___
14 8 6 0 H 0 1 8 8 5 6 0 4 3 6 0 B U 15 35 01
Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de arolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes Ouumltos 46
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422 Meacutetodo Bustamante y Doix 1985
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son la parte anclada
40 50 y 60m el diaacutemetro perforado 0114m el coeficiente p que es el
coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo seguacuten el tipo de inyeccioacuten para
nuestro caso es el 14 derivaacutendose este valor del estudio de suelo (Cuadro Ndeg
11) El coeficiente qs (resistencia cortante) toma valores de 02 y 025 Mpa
Cuadro Ndeg 11 - Coeficiente p para suelos
Tipo de Suelo Coeficiente P
Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten
Grava 180 13 -14
Grava Arenosa 1 6 -1 8 12 -14
Arena con Grava 1 5 -1 6 12-13
Arena Gruesa 14- 15 11 - 12
Arena Media 1 4 -1 5 11 - 12
Arena Fina 14 -1 5 11 -12
Arena Limosa 14- 15 1 1 -1 2
Limo 14- 16 1 1-1 2
Arcilla 1 8 -2 0 12
Marga 18- 21 11 - 12
Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11
3- METODO DE BUSTAMANTE Y DOIX 1985
T(max) = Capacidad de carga limite o ultima TN
De= Diaacutemetro medio para el tramo anclado m
Dp = Diaacutemetro perforado para el tramo anclado mLb= Longitud del tramo anclado m
P = Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten qs= Resistencia al cizallamiento o cortante Mpa
ldquoDeterminadoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo de anclajerdquoBachiller Jraeacute Antonio Paredes Oliws
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Cuadro Ndeg 15 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BUSTAMANTE DOIX 1985
p Dp
(m)De(m)
Lb(m)
qs
(Mpa)
T (max)
(TN)130 011 0149 40 025 4759130 011 0149 50 02 4759130 011 0149 60 02 5710
423 Meacutetodo Costa Nunes 1985
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada necesarios son la
longitud de la parte anclada 40 50 y 60m el diaacutemetro perforado para el tramo
anclado 0114m ademaacutes el coeficiente de reduccioacuten por la presioacuten no uniforme
ni el coeficiente de aumento de diaacutemetro nd por la presioacuten de inyeccioacuten estos
dos uacuteltimos coeficientes toman valores de 1 otro dato de entrada importante
seguacuten Costa Nunes es la resistencia cortante t que es calculada con la
expresioacuten
T f = c + (c rsquo+CT rsquo 0 SUELOSGRANUWRES
r f = c + (y chnh +CTr )tan0 SUELOS COHESIVOS
C = Cohesioacuten del suelo KNm2yc= Peso especifico del suelo a una profundidad al centro del bulbo KNm3 h = Profundidad al centro del bulbo m
nh = Factorde correccioacuten cuando esta a una superior a 9m 0 = Angulo de friccioacuten
or= 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten KNm2
Para mayoriade asos nh = nb = nd = 10 De acuerdo a Costa Nunes
Cuadro Ndeg 16 RESISTENCIA CORTANTE SEGUacuteN DATOS
C ye h nh 0 OT T
(KNm2) (KNm3) (m) (0 ) (KNm2) (KNm2)
00 148 70 10 287 4000 2756
00 148 65 10 287 4000 2715
00 148 60 10 287 4000 2675
techlllerJtoeacute Antonio Parces Oliws 4 8
Deteminadoacuten del (E fic ien te de resistencia al corte unitario ende la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquo
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
La resistencia cortante hallada de esta ecuacioacuten depende de los paraacutemetros
mostrados en la figura superior asiacute como la presioacuten de inyeccioacuten que se usa no
supera los 8 a 10 Kgcm2 con estos datos se halla el esfuerzo cortante que es
un valor de 3924 KNm2 El diaacutemetro medio de la perforacioacuten es de 0137m
1- METODO DE COSTA NUNES
T(max) = C a pa c idad d e ca rga l im i te o u l t im a TN
D e = D ia m e tro m e d io d e l b u lb o m
nd= C o e f ic ie n te d e a u m e n to d e l d ia m e tro d e b id o a la p re s ioacute n d e in y e c c ioacute n
^ = L o n g itu d d e l t ra m o a n c la d o m
nl = C o e f ic ie n te d e re d u c c ioacute n d e lo n g itu d p o r la p re s ioacute n n o u n ifo rm e
x = R e s is te n c ia al c iz a lla m ie n to e n la In te r fa s e b u lb o s u e lo K N m 2
Cuadro Ndeg17 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO COSTA NUNES 1985
ni Lb nd De Tmax(m) (m) (TN)
10 40 10 011 403
10 50 10 011 497
10 60 10 011 587
Aplicado estos tres meacutetodos para calcular la capacidad de carga uacuteltima podemos elaborar el siguiente cuadro Ndeg 18
Cuadro Ndeg 18 CUADRO RESUMEN PARA LAS DIFERENTES LONGITUDES DE BULBOS
ANCLAJE METODO NBR-5629 BUSTAMANTE Y DOIX COSTA NUNES
BULBO T (Max) T (Max) T (Max)
(m) (TN) (TN) (TN)
40 27-23I M t 4759 4030
50 3161 4759 4970
60 3501 5710 5870
D e t^m ito a oacute n del ^laquo fic ien te de resistencia al to rte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 49
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
43 RESISTENCIA ENTRE EL BULBO Y EL SUELO
La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las
propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y
la presioacuten de inyeccioacuten (Cuadro N0 11)
El esfuerzo al cortante en el anclaje puede ser calculado por la expresioacuten
(Littlejohn y Bruce 1975)
Ecuacioacuten (10)
Doacutende
T = Fuerza de tensioacuten de disentildeo
D h = Diaacutemetro del hueco
r a = Esfuerzo de cortante permitido
Lb = Longitud cementada del bulbo
Determ l^raoacuten del ctoficiente de resistencia al torte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje Bachiller Jraeacute Antonio Partoes O lilaquo s 50
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Cuadro N0 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuerzos en bulbos de diaacutemetro
pequentildeo (Sabatini y otros 1999)
Tipo de SueloFactor Suelo Granular Suelo Cohesivo
Propiedades del sueloAngulo de friccioacuten tamantildeo y distribucioacuten de los agriados Mheslon Indice plastico
l^todo de perforacioacuten El uso de tuberiacutea de revestimiento aumenta los esfuereos normales y de friccioacuten
El uso de lodos en la ^rforacioacuten disminuye la capacidad
Longitud del bulto
La resistencia aumenta al aumentar la longitud del bulbo hasta los 6 metros con incrementos moderados hasta los 12 metros y muy ^co Incremento despueacutes de los 12 m
Incrementos continuos en suelos con resistencia no drenada menor de 96 kPa
1 ----mdash r
Aumenta la resistencia hasta un diaacutemetro de 30 centiacutemetros
Diaacutemetro del bulboAumenta la resistencia al aumentarel diaacutemetro hasta 10 centiacutemetros y muy poco a partir de ese diaacutemetro
i
La capacidad del ancla aumenta al aumentar la presioacuten de inyeccioacutenPresioacuten de Inyeccioacuten
La capacidad del ancla aumenta solamente con inyeccioacuten por etapas Presiones iniciales muy altas deben evltarse
En el Cuadro N0 20 se muestran algunos valores del esfuerzo de cortante permitido para anclajes en roca y en suelos Los tendones deben separarse
entre siacute utilizando espaciadores para asegurar la adherencia total de cada uno
de ellos a la mezcla cementante en toda la longitud del bulbo Adicionalmente
deben colocarse centralizadores para garantizar que existe un cubrimiento de mezcla de miacutenimo 10mm
Determinadoacuten del cw ficlente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliras 51
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo
interface a lo largo del bulbo (Modificado de PTI
de anclaje y el material en la
1996)
R esistencia Uacute ltim a al C ortan te R es is tenc ia Uacute ltim a alen tre el Bulbo y el ^ t e r ia l en la C ortan te entre el B u lto y el
T ipo de ^ t e r ia l In tertace P eriacutem etra l del B u lto ^ t e r i a l en la Interfacepara Iny toc ione s por P eriacutem etra l del B u lto para
G ravedad Inyecciones a P resioacuten
Kpa Kpa
G ranito y basa lto 1700 a 3100
C aliza do lom fflca 1 4 0 0 a 2 1 0 0
C aliza blanda 1000 a 1ltW0
P izarras y lutitas duras 800 a 1400
Lutrias blandas 200 a 800
Aren iscas 800 a 1700
Aren iscas m e tto riza d a s 700 a 800
C reta 200 a 1100
^ r g a m eteorizada 150 a 250
C oncre to 1400 a 2 8 0 0
Arcilla lim osa blanda30 a 70
Arcilla lim osa30 a 70
Arcilla dura de p lastic idad m edia a alta
30 a 70 30 a 100
Arcilla m uy dura de p lastic idad m edia a alta
70 a 170
Arcilla m u y dura lim osa de p lastic idad m edia
270 a 370
Arena de grano m edio a fino dens idad m edia a alta
80 a 370
Arena de grano grueso con grava densidad media
100 a 600
Arena de grano g rueso con grava densidad densa a m uy densa
70 a 140 250 a 900
Arenas lim osas170 a 400
D etritos g lac ia les densos300 a 500
Grava arenosa densidad m edia200 a 1300
Grava arenosa densa a m uy densa 270 a 1300
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario en te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 52
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil
CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga en bulbos de anclas preshy
tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatini y otros 1999)
Tipo de Suelo
DensidadRelativa
(SPT)
Transferencia Estirada en
kNmmdashf---------------------- 1
Suelta 145^ en a y l^d ia densa 220grava Densa 290
Suelta 100^ en a l^dia densa 145
Densa 190
Suelta 70^ en a y l^d ia densa 100limos Densa 130
I^zcla de arenay arcilla Dura 30de baja l^ y Dura 60plasticidad
Suelta SPT = 4 a 15^ d ia densa SPT = 15 a 30
Densa SPT = mas de 30
431 Calculo de la adherencia
La resistencia a la adherencia muy raramente se mide en el laboratorio y no existe un procedimiento estaacutendar para calcularla La mayoriacutea de los disentildeos se basan en estimativos ldquocrudosrdquo de la resistencia entre el suelo o roca y el bulbo
por correlacioacuten con casos similares tablas de resistencias tiacutepicas o por la
experiencia local
La carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar SPT como se
indica en la Cuadro Ndeg 20 (Sabatini y otros 1999) El factor de seguridad recomendado debe ser mayor de 20
La suposicioacuten de la resistencia entre el bulbo y el suelo genera una gran incertidumbre en el disentildeo y en ocasiones se ha llegado a fracasos
Determlnaaoacuten del cw fic iente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 53
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil
CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILM EL SALVADOR
Como solucioacuten a la incertidumbre generada por la suposicioacuten de la adherencia
entre el bulbo y el suelo se acostumbra a realizar pruebas de carga de anclajes
con el objeto de verificar en campo los valores supuestos y si es necesario
modificar las longitudes del bulbo o las cargas aplicadas
Estos ensayos son muy importantes al inicio del proceso de construccioacuten de los
anclajes Despueacutes de realizados los ensayos de carga se procede a revisar y
actualizar el disentildeo en lo relacionado con los bulbos de anclaje especialmente
cuando se requiere aumentar su longitud
44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE EL BULBO Y EL
SUELO EN VILLA EL SALVADOR
441 Tensado de anclajes
Los anclajes han sido tensados hasta llegar al arranque del bulbo para esto se
detalla a continuacioacuten los resultados de la prueba de tensado
Cuadro Ndeg 22 CARGA DE ARRANQUE DE BULBOS EN VILLA EL SALVADOR
Anclaje Longitud Bulbo (m) Carga Tesado (TN)
A-I 40 3646
A-ll 50 4215
A-lll () 60 4404
() Para el anclaje A-lll no se llegoacute al arranque
Con los datos obtenidos procedemos a calcular el esfuerzo de corte en la
interaccioacuten bulbo - suelo para esto nos apoyamos con la Ecuacioacuten (10)
Seguacuten la ecuacioacuten se tiene
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller J toeacute Antonio Paredes OHtos 54
NIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA Facultad de Ingenieriacutea Civil
CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
T
nDhLb
Cuadro Ndeg 23 ESFUERZO DE CORTE ENTRE BULBO - SUELO EN VILLA EL SALVADOR
ANCLAJE T(TN) Dh (m) Lb(m) T a (KNm2)
A-I 3646 01143 40 24902
A-ll 4215 01143 50 23030
A-lll () 4404 01143 60 20053
lsquo to te rm in^oacuten del ctoficlente de resistencia al torte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 55
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Ciril OBTENIDOS
CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS
51 Capacidad de Carga Ultima Obtenido
La capacidad de carga ultima obtenida en campo para los anclajes A-I y A-ll se
verifica cuando el bulbo falla por arrancamiento mientras que para el anclaje A- III el bulbo no falla por arrancamiento sin embargo se ensaya hasta llegar al
liacutemite de fluencia
De acuerdo al cuadro N0 22 para los anclajes A-I y A-ll se ha llegado a la carga
ultima mientras que para el anclaje A-lll se ha llegado a la carga miacutenima de
fluencia
El cuadro N0 23 nos indica el esfuerzo de corte real que existe entre el bulbo y
el suelo de la zona en estudio los valores de ^ a para los anclajes A-I y A-ll son
calculados de acuerdo a la Ecuacioacuten (10)
52 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido
De los valores obtenidos con referencia a los anclajes A-I y A-ll se puede
comparar con los valores del Cuadro Ndeg 20 por consiguiente para las arenas
limosas se tiene un rango de valores que pudiera tomar ^ a (170 KNm2 - 400
KNm2) el cual estaacute dentro de ese rango nuestros valores hallados para nuestro
tipo de suelo en estudio seguacuten el Cuadro Ndeg 23
Haciendo un graacutefico comparativo con los resultados obtenidos del Cuadro Ndeg 23
y los datos que nos brinda el Cuadro Ndeg 20 de acuerdo al rango de valores se
tiene el Figura Ndeg 16
En la Figura Ndeg 16 podemos visualizar los valores obtenidos que se encuentran
dentro del rango de valores de Resistencia Uacuteltima al Cortante entre el Bulbo y el
suelo arenoso
Determinacioacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 56
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Civil OBTENIDOS
Figura Ndeg 16 Valores resistencia uacuteltima
Tambieacuten se pudo observar que los diaacutemetros reales fueron mayores en
comparacioacuten con el diaacutemetro de perforacioacuten tal como se muestra en el cuadro
N0 24 -
Cuadro Ndeg 24 DIAacuteMETROS REALES EN CAMPO Y EL EN AUMENTO
ANCLAJE D Teoacuterico (m)D Real de
Anclaje (m)() Aumento
A-I 01143 0141 2336
A-ll 01143 0147 2860
A-lll () 01143 0151 3211
lsquo Deteroinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte uniterio e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jw eacute Antonio Paredes O liw s 57
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
61 CONCLUSIONES
1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de
valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se
realizoacute la prueba (Villa el Salvador)
2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de
resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso
para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar
en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de
suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador
3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada
4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)
debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo
previamente calibrado
5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo
tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de
Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros
meacutetodos estimativos
6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga
requerida
7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten
8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi c o n c l u s io n e s y r e c o m e n d a c io n e s
62 RECOMENDACIONES
1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de
verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del
comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio
2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con
precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las
longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea
evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de
perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria
de los anclajes
3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en
cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser
mayores
4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable
controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten
los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos
lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil B IB L IO G R A F IA
BIBLIOGRAFIacuteA
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Determlnatiacuteoacuten del c iacutec le n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de anclajetachlller Jraeacute Antonio Paredes Oliws 60
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil INTRODUCCION
INTRODUCCIOacuteN
En las obras de ingenieriacutea civil es comuacuten la ejecucioacuten de cortes y excavaciones
ambos tipos de trabajo requieren la remocioacuten de cierta cantidad de suelo y la
consecuente peacuterdida de confinamiento en la periferia El ingeniero inicialmente
verifica si la estructura puede ser estable sin ayuda externa o si es necesario
emplear un muro de contencioacuten o formar un talud La aparicioacuten de las anclas
para roca primero y para suelo poco despueacutes representoacute un importante
avance tecnoloacutegico para todos los trabajos relacionados con la estabilizacioacuten de
una masa de roca o suelo Las anclas al estar totalmente embebidas en el suelo
no interfieren con las maniobras de construccioacuten en el interior de las
excavaciones Es por eso importante ahora en la construccioacuten su
comportamiento y la verificacioacuten de los paraacutemetros que estaacuten relacionados
directamente entre el bulbo del ancla y el suelo que muchas veces pueden
llevarlos a fallar
En el presente informe de suficiencia determinaremos el coeficiente de
resistencia al corte unitario que existe entre el bulbo del anclaje y el suelo
arenoso limoso el suelo con estas caracteriacutesticas se encuentra en distrito de
Villa El Salvador en la Ciudad de Lima
Determinadoacuten del creficiacuteente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para diserto dearclajetech llle r J w eacute Antonio Paredes OIiacutetos 10
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteAFacultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO I GENERALIDADES
CAPITULO I GENERALIDADES
En este capiacutetulo detallaremos los antecedentes y objetivos para establecer el
coeficiente de corte unitario que existe entre un suelo arenoso y el bulbo de
cemento formado por el anclaje Adlclonalmente definiremos la metodologiacutea a
ser utilizada para realizar el Informe de suficiencia correspondiente asiacute como
tambieacuten la estructura de la misma
11 ANTECEDENTES
El crecimiento de la ciudad de Lima y la alta demanda de viviendas en la ciudad de Lima gran parte de la zona perifeacuterica estaacute siendo poblado y se estaacute
ejecutando construcciones en diversos tipos de suelos Una zona de alto
crecimiento urbano se ubica en la parte sur de la ciudad de Lima que abarca
distritos como Villa Mariacutea del Triunfo Villa el Salvador Chorrillos Luriacuten etc en donde se estaacuten ejecutando construcciones sobre suelos arenosos
Estas construcciones necesitan realizar excavaciones para la cimentacioacuten y
surge la necesidad de estabilizar los taludes colindantes realizando anclajes en
estos suelos al respecto la Informacioacuten de paraacutemetros necesarios para realizar
caacutelculos en este tipo de suelo arenoso es Insuficiente en nuestro medio a
comparacioacuten de los suelos gravosos donde la Informacioacuten es mayor y los
anclajes tienen un buen comportamiento como elementos estabilizadores de contencioacuten Estudios e Investigaciones nos brindan paraacutemetros de resistencia
uacuteltima al esfuereo cortante entre el bulbo de anclaje y el material en la interface a
lo largo del bulbo (Modificado de PTI 1996) asiacute como valores aproximados de
la transferencia de carga en bulbos de anclas pre-tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatinl y otros 1999) sin embargo surge la necesidad de realizar pruebas de
carga en campo para verificar los valores supuestos para la ejecucioacuten de
proyectos de estabilidad con anclajes en suelos arenosos
Determinadoacuten del craficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O ltos 11
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO I GENERALIDADES
12 OBJETIVOS
Establecer el coeficiente de corte unitario que existe entre un suelo arenoso y
el bulbo de cemento formado por el anclaje
Evaluar las caracteriacutesticas del lugar a partir del estudio de mecaacutenica de
suelos y determinar los paraacutemetros del suelo en una determinada zona de
Villa el Salvador
Calcular la resistencia uacuteltima al cortante entre el bulbo y el material en la
interface perimetral del bulbo para inyecciones a baja presioacuten considerando
pruebas experimentales in situ en el distrito de Villa el Salvador
Realizar un cuadro comparativo en base a los valores experimentados obtenidos y en suelos similares en otros paiacuteses
13 ALCANCES
El presente informe de suficiencia se basa en establecer el coeficiente de corte
unitario que existe entre un suelo arenoso y el bulbo de cemento para anclajes
de cable tipo toroacuten in situ para este fin la informacioacuten requerida se realizoacute de la
siguiente manera en forma secuencial primero se recopilo informacioacuten mediante
buacutesqueda de artiacuteculos tesis libros y toda informacioacuten relevante sobre el tema
segundo se realizoacute trabajos de campo de la zona en estudio que consistiacutea en
obtener los paraacutemetros geoteacutecnicos de suelo requeridos para el disentildeo de
anclajes tercero se ejecutaron anclajes con diferentes longitudes de bulbos de
cemento que fueron ensayados y tesados hasta el arranque cuarto se realizoacute
un anaacutelisis e interpretacioacuten de los datos obtenidos en campo que seraacuten
evaluados para obtener valores de coeficiente de resistencia al corte unitario entre el bulbo y el suelo quinto se hace una comparacioacuten de los resultados
obtenidos con datos existentes (en tablas) de suelos similares sexto se recoge
las conclusiones y recomendaciones realizadas para el coeficiente de corte
unitario entre un suelo arenoso en distrito Villa el Salvador y el bulbo
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute ta ton io Paredes O l i ^ 12
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil
CAPITULO II ESTUDIO DE I^ S CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOS
ARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
21 UBICACION Y CONDICIONES CLIMATICAS
211 Ubicacioacuten
El terreno del estudio se encuentra ubicado en la Interseccioacuten de la Av El Sol y
la Av Pachacutec en la Mz C Lt 06 en el distrito de Villa El Salvador
Provincia Lima Departamento Lima siendo una zona netamente industrial
212 toceso al Aacuterea en Estudio
El acceso a la zona en estudio es a traveacutes de transporte puacuteblico (Oacutemnibus) por la
Av Pachacutec arteriacutea importante del Distrito de Villa el Salvador hasta llegar
con la interseccioacuten de la Av El Sol tambieacuten se puede llegar al lugar viacutea el tren
eleacutectrico hasta el paradero El sol (Av El Sol) y llegar hasta la interseccioacuten con la
Av Pachacutec (ver Figura 01 y 02)
Figura 01 Ubicacioacuten de zona en estudio
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Partoes O liw s 13
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteAFacultad de Ingenieriacutea Civil
CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
Figura 02 Vista frontal del lugar en estudio
213 Condicioacuten Climaacutetica
Esta aacuterea del estudio estaacute sometido a la accioacuten microclimaacutetica de la Costa
y se le conoce como semiaacuterido limitado con afloramientos rocosos del complejo
basal de la costa
Las precipitaciones son irregulares y en forma de garuacuteas las que se presentan
en invierno siendo tambieacuten frecuentes por las tardes La temperatura en estos
periodos alcanza valores miacutenimos de hasta 11degC
Durante el verano se registran temperaturas de hasta 28degC variando la
humedad relativa en estos periodos entre 70 a 90
22 GEOLOGIAY SISMICIDAD
221 Geologiacutea
Estudios realizados para la zona y aacutereas circundantes han determinado que la geologiacutea local estaacute representada por el afloramiento de secuencias litoloacutegicas
sedimentarias intrusivas y depoacutesitos eoacutelicos El escenario del estudio se encuentra enmarcado dentro del cuadro morfotectoacutenico de la costa y el borde
occidental andino habiendo sido afectado por la tectoacutenica desarrollada durante
la orogeacutenesis andina la misma que dio lugar a una deformacioacuten con
plegamientos entre los que destaca el Sinclinal de Pachacamac se trata de un
ldquoDeterminaaoacuten del awficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 14
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil
CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS YPAtaacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
pliegue abierto con un plano axial vertical ligeramente inclinado al Sureste y un
eje de direccioacuten N30degO Las rocas en las cuales se ha desarrollado
corresponden a la Formacioacuten Pamplona de composicioacuten arcillo-calcaacuterea por lo
tanto plaacutesticas Al Sur del Cerro Lomo de Cocina y a la altura del grifo Conchaacuten
se tiene afloramientos del flanco occidental Gran parte de este sinclinal se
encuentra cubierto por depoacutesitos eoacutelicos Cuaternarios Estratigrafiacutea Las
unidades litoestratigraacuteficas que afloran en el Cerro Lomo de Corvina y
alrededores estaacuten conformados por rocas sedimentarias del cretaacuteceo inferior
representados por la Formacioacuten Pamplona depoacutesitos inconsolidados del
Cuaternario de origen marino aluviales y eoacutelicos
A Cretaacuteceo Inferior
Formacioacuten Pamplona esta secuencia se manifiesta por presentar paquetes de
calizas de color gris a oscuras iacutenterestratificadas con delgados horizontes de
color rojizo por la presencia de fierro tambieacuten se manifiestan afloramientos de
lutitas gris verdosas y margas intercalados con lutitas limoliacuteticas amarillo a
rojizas por correlacioacuten estratigraacutefica se le ha asignado una edad cretaacuteceo
inferior
B Cuaternario
Pleistoceno
Depoacutesitos Eoacutelicos Los depoacutesitos eoacutelicos pleistocenicos estaacuten conformados por
acumulaciones eoacutelicas antiguas y que en la actualidad se hallan estabilizadas
conformando lomadas y cerros de arena como el Cerro Lomo de Corvina
extendieacutendose al NE hasta la Tablada de Luriacuten donde ahora se asienta la poblacioacuten de Villa El Salvador cubierto por otros depoacutesitos eoacutelicos maacutes recientes
Depoacutesitos Aluviales Este tipo de depoacutesitos se posicionan al sur del Cerro Lomo
de Corvina en la cuenca del riacuteo Luriacuten y esta constituidos por material acarreado
cantos y gravas subredondeadas de diferentes tipos de roca de composicioacuten
intrusita y volcaacutenica en una matriz areno limosa o arcillosa con buena seleccioacuten
tiene espesores que alcanzan decenas de metros sobre los que se asientan
algunos centros urbanos y terrenos de agricultura por lo que adquieren una significativa importancia para la regioacuten ya que ellos contienen acuiacuteferos notables
que dan vida a nuacutemeros pobladores y gran parte de la agricultura La edad de
Determinadoacuten del ctoficlente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes Olnras 15
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil
CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
estos depoacutesitos es desconocida sin embargo dado su gran volumen es evidente
que su deposicioacuten viene desde el Pleistoceno
Reciente
Depoacutesitos Eoacutelicos Estaacuten conformados por arenas moacuteviles que proceden de las
diversas playas del litoral como Conchaacuten y Luriacuten en su movimiento adoptan
variadas formas como mantos dunas y barcanes
2211 Caracteriacutesticas Geomorfoloacutegicas
Los rasgos geomorfoloacutegicos presentes en el aacuterea son el resultado del proceso
tectoacutenico y plutogravenico sobre impuesto los procesos de geodinaacutemica que han
modelado el rasgo morfo-estructural de la regioacuten Asiacute mismo la erosioacuten la
inclinacioacuten por el drenaje del Rio Luriacuten y la acumulacioacuten de arena eogravelica sobre
grandes extensiones de la zona han dado la configuracioacuten actual
Borde Litoral aacuterea de tierra firme adyacente a la liacutenea litoral expuesta a la
accioacuten de las olas marinas que forman playas abiertas por acumulacioacuten de
arenas a traveacutes de corrientes litorales
Planicies Costaneras y Conos Deyectivos Es la zona comprendida entre el
borde litoral y las estribaciones de la Cordillera Occidental constituida por una
faja angosta de territorio paralela a la liacutenea de costa adquiriendo mayor
amplitud en el Valle de Luriacuten Constituyen superficies cubiertas por gravas y
arenas provenientes del transporte y sedimentacioacuten del riacuteo Luriacuten y por arena
proveniente del acarreo eogravelico desde las playas por vientos que corren con direccioacuten SO a NE
Lomas y Cerros Testigos
Valles y Quebradas
Estribaciones andinas occidentales
Zonas andinas
Deterrninaaoacuten del c o c ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de arclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s O liw s 16
UNIWRSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil
CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAMETROS EN VILLA EL MLVADOR
De las arriba mencionadas unidades geomorfoloacutegicos la que estaacute directamente
relacionada con el terreno estudiado es la c) Planicies Costaneras y Conos
Deyectivos
2212 Geodinaacutemica Externa
Durante la visita efectuada a la zona no se han detectado fenoacutemenos de
geodinaacutemica externa reciente como levantamientos yo hundimientos ni
desplazamientos de la formacioacuten sedimentaria existente en la zona
222 Sismicidad
Desde el punto de vista siacutesmico el territorio Peruano pertenece al Ciacuterculo
Circumpaciacutefico que comprende las zonas de mayor actividad siacutesmica en el
mundo y por lo tanto se encuentra sometido con frecuencia a movimientos
teluacutericos Pero dentro del territorio nacional existen varias zonas que se
diferencian por su mayor o menor frecuencia de estos movimientos asiacute tenemos
que las Normas Sismo Resistente del Reglamento Nacional de Construcciones
divide al paiacutes en tres zonas
Zona 1- Comprende la ciudad de Iquitos y parte del Departamento de
Iquitos parte del Departamento de Ucayali y Madre de Dios en esta regioacuten la
sismicidad es baja
Zona 2- En esta zona la sismicidad es mediacutea Comprende el resto de la regioacuten
de la selva Puno Madre de Dios y parte del Cusco En esta regioacuten los sismos se presentan con mucha frecuencia pero no son percibidos por las personas en la mayoriacutea de las veces
Determinaaoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jraeacute Antonio P a rce s O liw s 17
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteAFacultad de Ingenieriacutea Civil
CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
Zona 3- Es la zona de maacutes alta sismicidad Comprende toda la costa peruana
de Tumbes a Tacna la sierra norte y central asiacute como parte de ceja de selva
es la zona maacutes afectada por los fenoacutemenos teluacutericos
La ciudad en estudio se encuentra en la Zona 3 de alta Sismicidad A pesar de
ello en sus caracteriacutesticas estructurales no se identifican rasgos sobre
fenoacutemenos de tectonismo que hayan influido en la estructura geoloacutegica de la
zona
2221 Paraacutemetros de Disentildeo Sismo Resistente
De acuerdo al reglamento nacional de construcciones y a la Norma
Teacutecnica de edificacioacuten E-030-Disentildeo Sismo resistente se deberaacute tomar los
siguientes valores
(a) Factor de Zona Z = 04 n
(b) Condiciones Geoteacutecnicas
El suelo investigado pertenece al perfil Tipo S3 que corresponde a un
Suelo Flexible
(c) Periodo de Vibracioacuten del Suelo To = 09 seg
(d) Factor de Amplificacioacuten del Suelo S = 14
(e) Factor de Amplificacioacuten Siacutesmica (C)
Se calcularaacute en base a la siguiente expresioacuten
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 18
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n El aacuterea en estudio corresponde a la Zona 3 el factor de zona se interpreta
como la aceleracioacuten maacutexima del terreno con una probabilidad de 10 de ser
excedida en 50 antildeos
23 E T^A S DEL ESTUDIO
Los trabajos se efectuaron en 03 etapas
231 Fase de Campo
Se efectuaron trabajos de exploracioacuten con el fin de conocer el tipo y
caracteriacutesticas resistentes del sub-suelo
232 Fase de Laboratorio
Las muestras obtenidas en el campo se llevaran al laboratorio con el objeto
de determinar sus propiedades fiacutesicas y mecaacutenicas
233 Fase de Gabinete
A partir de los resultados en Campo y Laboratorio se obtendraacuten los paraacutemetros
geoteacutecnicos del suelo en estudio
2 4 T R ^ ^ O S EFECTUADOS
241 Trabajos de Campo
Las investigaciones de Campo estaraacuten iacutentimamente ligadas al suelo encontrado
La exploracioacuten se realizoacute mediante 01 Sondeo a cielo abierto ubicado
estrateacutegicamente lo cual cubre razonablemente el aacuterea a investigar
Las profundidades maacuteximas alcanzadas seraacuten de 1145m computados a partir del nivel del terreno natural lo que nos permitiraacute visualizar la estratigrafiacutea y
determinar el tipo de ensayos de laboratorio a ejecutar de cada uno de los estratos de suelos a encontrarse de las muestras disturbadas representativas
D eteroinaaoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 19
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2411 Sondaje
Se ha efectuado 01 sondaje SPT y ensayos con posteadora manual (IWAN
AUGER) y Ensayos SPT cada metro de profundidad registraacutendose el nuacutemero de
golpes N necesarios para penetrar cada 15cm de un total de 45cm del
penetroacute metro
El equipo de Penetracioacuten Estaacutendar consta de un triacutepode y un motor el cual va
acondicionado para impulsar el martillo de 140 libras el cual cae libremente a
traveacutes de un tubo guiacutea desde una altura de 76 cm la cantildea partida es hincada en
las arenas compactas a semi compactas
La profundidad de sondajes se da en el Cuadro Ndeg01 Los resultados del
Ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar (SPT) se presenta en los Cuadros No02 y en el
Anexo I Registro de Sondaje y valores de ensayo SPT Anexo II Resultados de
ensayo de laboratorio y en el Anexo III Panel fotograacutefico
Cuadro Ndeg 01 PROFUNDIDAD DEL SONDAJE
Sondaje Profundidad (m)
SPT-01 1145
Cuadro Ndeg 02 RESULTADOS DEL ENSAYO DE PENETRACIOacuteN ESTANDAR SPT-01
SONDAJE SPT-01
Prof(m) 500-545 600-645 700-745 800-845
Primeros 15cm se descarta - 14 17 16
Primeros 15cm de prueba - 18 23 34
Uacuteltimos 15cm de prueba - 25 28 40
Valor ldquoNrdquo - 43 51 74
Determinaaoacuten del de fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dea l ia je Bachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 20
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SONDAJE SPT-01
Prof(m) 900-945 1000-1045 1100-1145
Primeros 15cm se descarta 32 39 20
Primeros 15cm de prueba 38 44 5011
Uacuteltimos 15cm de prueba 5014 5010 509
Valor ldquoN 88 94 100
N (Numero de golpes) (Longitud hincada)
2412 Muestreo Disturbado
Se tomaron muestras disturbadas de cada uno de los tipos de suelos
encontrados y extraiacutedos mediante la recuperacioacuten del sondaje a traveacutes de la
cuchara partida en cantidad suficiente como para realizar los ensayos de
clasificacioacuten e identificacioacuten asiacute como tambieacuten los anaacutelisis quiacutemicos
2413 Registro de Sondajes
Se realizoacute el registro de sondajes anotaacutendose las principales caracteriacutesticas de
los estratos encontrados tales como humedad compacidad consistencia NF plasticidad clasificacioacuten saturacioacuten etc
Figura 03 Recuperacioacuten de muestra en cantildea partida
Determlnadoacuten del ctoficlente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller J toeacute Antonio Partoes O li^ s 21
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242 Ensayos de laboratorio
Con las muestras recuperadas se realizaron los siguientes ensayos
gt 03 Anaacutelisis Granulomeacutetrico ASTM D-422
gt 03 Humedades Naturales ASTM D-2216
gt 03 Densidades maacuteximas ASTM D-4253
gt 03 Densidades miacutenimas ASTM D-4254
gt 03 Ensayo Corte Directo
gt 01 Anaacutelisis Quiacutemico
gt 01 Contenido de Sales Totales MTCE-219
gt 01 Contenido de Sulfatos ASTM D-516
gt 01 Contenido de Cloruros ASTM D-512
243 Clasificacioacuten de Suelos
Se realizaron los ensayos para la clasificacioacuten de acuerdo al Sistema Unificado
de Clasificacioacuten de Suelos (SUCS) en el laboratorio N0 2 de Mecaacutenica de Suelos
y Pavimentos de la Universidad Nacional de Ingenieriacutea Ver Cuadro N0 03
Cuadro Ndeg 03 CLASIFICACIOacuteN DE SUELOS
SONDAJE SPT-01 SPT-01 SPT-01
Prof(m) 7 00 -7 45 900-945 1100-1145Ret N0 4 000 000 010
Pasa N0 200 800 1200 1300LL() NP NP NPIP() NP NP NPSUCS SP-SM SW-SM SM
DescripcioacutenArena limosa pobremente
gradada
Arena limosa bien gradada Arena limosa
Corte directo (0) 2870o 2990o 2810degCohesioacuten(Kgcm2) 000 000 001
PesoUnitario(gcm3) 1534 1581 1596
Determinadoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte umtano entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes Olnres 22
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25 PERFIL ESTRATIGRAFICO
De acuerdo a la exploracioacuten efectuada mediante el sondeo tal como se
observaraacute en el reacutecord del estudio de exploracioacuten asiacute como en los resultados de
Laboratorio adjuntados en conformidad con las labores de campo ensayos de
laboratorio se tiene el siguiente perfil estratigraacutefico del sub suelo
- Desde OOOm hasta los 500m es una arena limosa mal gradada de baja
compacidad
- A partir de los 500m hasta los 745m de profundidad el sondaje se encontroacute
una arena limosa mal gradada color gris claro de mediana compacidad
- Desde los 745m viene seguida por una arena limosa bien gradada de color
gris amarillento densa subyace hasta una profundidad de 1145m una arena
limosa muy densa de color gris amarillento
Durante la exploracioacuten se realizoacute ensayos de SPT a partir de la profundidad de
500m
El nivel freaacutetico no se encontroacute
26 ANALISIS DE LOS RESULTADOS DE LABORATORIO
Del cuadro de propiedades iacutendices y paraacutemetros deducidos del estrato de
sustentacioacuten las arenas finas pobremente graduadas se observara lo siguiente
261 Anaacutelisis Quiacutemico
Del resultado del Anaacutelisis Fiacutesico Quiacutemico efectuado en una muestra
representativa proveniente del sondaje SPT-01 se tiene el cuadro Ndeg04
Determinacioacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller J toeacute Antonio Partoes O liw s 23
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Cuadro Ndeg 04 ANAacuteLISIS QUIacuteMICO
SondajeNdeg
Profundidad(m)
Sales Solubles Totales
PPM
ClorurosPPM
SulfatosPPM
SPT-01 600-1145 93100 21071 8392
Dichos valores de sulfatos NO ocasionan un ataque quiacutemico al concreto de la
cimentacioacuten debieacutendose de utilizar Cemento Poacutertlan Tipo I en la preparacioacuten del
concreto en los cimientos Seguacuten Design and Control of Concrete Mixtures
Capitulo II Paacuteg 20 Tabla 2-2 Poacutertland Cement PCA Asociacioacuten
262 Densidad Maacutexima Miacutenima y Relativa
A continuacioacuten se detalla los resultados de las densidades maacuteximas y miacutenimas
asiacute como las densidades relativas para cada profundidad a partir del sexto metro
Dp - IacutePd ~ P ldquo ) x l W Pd ( P raquo P^i )
^rndeDr r e l ^ a ()fe Dtosidad del en el terteno (k^m5)
DtosMad mirnma Dcradad rcca m ^im a (k ty i^ )
Cuadro Ndeg 05 CALCULO DE LA DENSIDAD NATURAL
Prof (m) N DR()(grcm3)
^min(grcm3)
Pd(grcm3)
600-645 43 58 1628 1441 1544
700-745 51 64 1628 1441 1544
800-845 74 83 1708 1454 1607
900-945 88 91 1708 1454 1607
1000-1045 94 93 1726 1467 1656
1100-1145 100 95 1726 1467 1656
Det^m inaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes Oliros 24
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Con la finalidad de asumir paraacutemetros de caacutelculo que correspondan a las
caracteriacutesticas inspeccionadas en el campo presentamos a continuacioacuten la
Cuadro N0 06 de denominacioacuten de arenas de acuerdo a su estado de
compacidad y los correspondientes rangos de densidad relativa seguacuten Lambe amp
Whitman (1969) y su correlacioacuten con la resistencia a la penetracioacuten estaacutendar
seguacuten Terzaghi y Peck (1948) modificada porskempton (1986)
Cuadro Ndeg 06- DESCRIPCIOacuteN DEL SUELO SEGUacuteN LA DENCIDAD
DESCRIPCION DENSIDAD RELATIVA PENETRACIOacuteN ESTAacuteNDARDR() N (GolpesPie)
Muy Suelta 0 - 1 5 0 - 4Suelta 1 5 - 3 5 4 - 1 0
Mediana 3 5 - 6 5 10 - 30Compacta 6 5 - 8 5 3 0 - 5 0
Muy Compacta 85 - 100 gt 50
ldquoFuente Lambe amp Whitman 1969rdquo
Tambieacuten es necesario tomar en cuenta que los granos angulosos encajan
unos con otros maacutes perfectamente que los redondeados y por esto las
arenas de granos angulosos tendriacutean un mayor aacutengulo de friccioacuten A
continuacioacuten se muestra una tabla que refleja esta influencia de la angulosidad y
de la granulometriacutea sobre el aacutengulo de friccioacuten maacuteximo presentada por Sowers y Sowers (1951) Cuadro Ndeg 07
Cuadro Ndeg 07- CORRELACIOacuteN ENTRE LA FORMA GRANULOMEacuteTRICA Y EL AacuteNGULO DE
FRICCIOacuteN INTERNA
FORMA
GRANULOMEacuteTRICA
AacuteNGULO DE FRICCIOacuteN MAacuteXIMO
SUELTA COMPACTA
Redondeada uniforme GJ O o 37o
Redondeada bien graduada 34deg 40deg
Angulosa uniforme 35deg 43deg
Angulosa bien graduada 39deg 45deg
ldquoFuente Sow^s y Sow^s (1951 )rdquo
Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes O liw s 25
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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
Por otro lado se muestra una correlacioacuten empiacuterica aproximada seguacuten Peck
Harrison y Thornbum (1953) de los estados de compacidad y los aacutengulos de
friccioacuten propuesta en base a ensayos de penetracioacuten estaacutendar Tal como se
muestra en la Cuadro N0 08
Cuadro Ndeg 08- CORRELACION ENTRE LA PENETRACION ESTANDAR Y EL ANGULO DE
FRICCIOacuteN INTERNA
PENETRACION ESTANDAR ANGULO DE FRICCION
N (Golpespie) (Grados)
0 - 4 2 8 - 2 9
4 - 1 0 2 9 - 3 0
1 0 - 30 3 0 - 3 6
3 0 - 50 36-41
gt 50 41 -45
ldquoFuente Peck Harrison yThornbum (1953)rsquorsquo
De acuerdo con estas referencias podemos asumir paraacutemetros con valores de
acuerdo a las inspecciones de campo de tal forma de estar del lado de la
seguridad
Como ensayo determinante se ha realizado ensayos de corte directo sobre
muestra remoldeada y drenada para hallar los paraacutemetros de Cohesioacuten (C) y
Angulo de friccioacuten 0 Los ensayos se realizaron en el laboratorio N0 2 de Mecaacutenica
de suelos y pavimentos de la Universidad Nacional de Ingenieriacutea
Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute ^ ito m o Partoes O liw s 26
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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARA DISENtildeO DEANCLAJES
31 CONDICIONES GEOLOacuteGICAS GEOTEacuteCNICAS
El perfil estratigraacutefico del suelo donde se realizoacute el estudio de mecaacutenica de suelo
presenta las siguientes caracteriacutesticas de suelo
- De OOOm a 900m Material encontrado es una arena limosa mal gradada de color gris claro (SP-SM)
- De 900m a 1100m (SW-SM) Se trata de una arena limosa bien gradada
compacta
- De 1100m a 1200m (SM) Arena limosa de densidad compacta
De acuerdo al estudio realizado in situ se determina los valores de la densidad
natural y el aacutengulo de friccioacuten para el lugar especiacutefico de Villa el Salvador de la
ciudad de Lima consideraremos el valor de cohesioacuten nula en el estudio y se
tomara dicho valor por ser un valor aun conservador para esta zona (Cuadro N0
09)
Seguacuten el estudio realizado no se encontroacute napa freaacutetica indicando que la
profundidad debe estar considerablemente maacutes abajo que la cota de cimentacioacuten
del proyecto (aproximadamente a 5000 m de profundidad)
Cuadro Ndeg 09 ESTRATIGRAFIacuteA DEL SUELO EN ZONA DE ESTUDIO DE VILLA EL
SALVADOR
Material Profundidad(m)
Nomenclaturasues Ytalt
(KNm3)Cohesioacuten
KPaAngulo de
Friccioacuten ($)
ArenaLimosa 0 0 0 -8 5 0 SP-SM 1534 0 287
ArenaLimosa 8 50 -11 00 SW-SM 1581 0 299
ArenaLimosa 1100-1150 SM 1596 1 281
Cabe sentildealar que para un disentildeo final de la estabilidad del talud con muro
pantalla anclada se recomienda la revisioacuten de la armadura de acero del muro
Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla jersquofech ille rJ re eacute ^ ito m o Paredes O liw s 27
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CAPITULO iexcln PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
que absorberaacute los esfuerzos del empuje del subsuelo para lo que se estaraacute a
disposicioacuten para las aclaraciones requeridas para el detalle respectivo
32 ESTABILIDAD DE CAPACIDAD DE CARGA DE PANTALLAS
ANCLADAS EN SUELOS
321 Introduccioacuten
El comportamiento de un anclaje en el suelo se rige principalmente por el
mecanismo de transferencia de la carga soportada por el anclaje al suelo masivo
a traveacutes de interacciones en la interfase suelo de bulbo (Figura 31) Este
mecanismo de interaccioacuten resulta en un aumento de la tensioacuten normal efectiva
del suelo y por consiguiente aumentando su resistencia a la cizalladura y el
factor de seguridad contra la rotura
En el disentildeo de una cortina atirantado la hipoacutetesis baacutesica es que las fuerzas
horizontales generadas por las presiones de contacto en la estructura del suelo
deben ser equilibradas por puntales mientras que el alivio de las tensiones
normales verticales causadas por la excavacioacuten por supuesto no Con esto los
valores de la tensioacuten de cizallamiento inducido por el proceso de excavacioacuten
aumentan significativamente con la profundidad de este
La tendencia de la cortina se mueve dentro de la excavacioacuten de la represioacuten
inducida por el suelo a lo largo de la superficie del suelo Pero pretensado la
primera liacutenea de las barras de cortina presiona contra las paredes de la
excavacioacuten sujetaacutendola al punto de anclaje Con el avance de la excavacioacuten la
estructura ahora tiende a girar alrededor de la primera liacutenea de amarre
causando desplazamientos laterales en el nuevo nivel de la excavacioacuten a su
vez de nuevo seraacute restringido por la aplicacioacuten de pretensado en la siguiente
liacutenea de anclaje Por lo tanto el movimiento de la cortina medida que avanza la
excavacioacuten se forma por una combinacioacuten de rotacioacuten y traslacioacuten influenciada
por un nuacutemero de factores tales como la cortina de incrustaciones en el terreno
de cimentacioacuten la inclinacioacuten varillas el grosor y rigidez de la estructura valores
de la distribucioacuten hipoacutetesis de sobrecarga de presiones de contacto en la interfaz suelopantalla etc La figura 04 ilustra las fuerzas que actuacutean sobre las bandas
Determinadoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute ta t to io Paredes O liw s 28
UNI^RSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil
CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
y las tensiones de cizallamiento en la interface suelo-pantalla que se desarrollan
en la excavacioacuten que se lleva a cabo
tFigura 04 Mecanismo de transferencia de carga en anclajes (Juran e Elias 1991)
Superficie de terreno
Figura 05 Sistema idealizado de fuerzas sobre pantallas atirantadas (Hanna 1982)
322 Modos de falla de pantallas ancladas en suelos
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes O liw s 29
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CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Hay varios mecanismos posibles de falla de los muros anclados Estas fallas
comuacutenmente son causadas por exceso de carga sobre un ancla Las cargas de
exceso pueden estar relacionadas con la carga de pre-tensionamiento la
secuencia de excavaciones las fuerzas del agua y fuerzas siacutesmicas entre otras
Los mecanismos de falla pueden involucrar los tendones la masa de suelo el
bulbo o las estructuras superficiales
Los principales tipos de falla son los siguientes de acuerdo con la figura 06
Figura 06 Tipos de ruptura de una pantalla anclada en suelo (GeoRio 2000)
a) Punzonamiento en la base - el suelo de fundacioacuten que soporta la base de
la pantalla tiene una capacidad de carga baja de menos de 20 kPa con iacutendice de resistencia a penetracioacuten NSPT lt 10
b) Rotura en fondo de la excavacioacuten - puede ocurrir cuando existe una capa de terreno blando debajo del nivel de excavacioacuten
Determinadoacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 30
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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
c) Ruptura Global - romper la cuntildea en mayor riesgo durante el proceso de
excavacioacuten o disturbacion generalizado de profundidad (veacutease tambieacuten
la Figura 07)
d) Deformacioacuten Excesiva - puede ocurrir durante la construccioacuten antes de
que el pretensado de los anclajes
e) Rotura del tirante - se puede producir si los componentes del sistema son
individualmente atirantado inadecuadamente o debido a la ocurrencia de
la sobrecarga de los anclajes durante la construccioacuten cuando no todos
los niveles de anclaje tambieacuten se instalaron
f) Rotura de la pantalla - ocurrencia de ruptura en flexioacuten debido al disentildeo
estructural inadecuado o ruptura de perforacioacuten anclas
Rupftra laquom cunha Ruptura generalizada
Figura 07 Tipos de ruptura global cuntildea y generalizada (GeoRio 2000)
323 Estimacioacuten de la capacidad de carga de anclaje en suelos
La mejor estimacioacuten de la capacidad de carga de los anclajes en suelos se
determina mediante la realizacioacuten de pruebas preliminares de anclaje construido
con la misma tecnologiacutea y mano de obra en el futuro emplazamiento de la obra
ya que no es teoacutericamente posible incorporar meacutetodos para el caacutelculo de la
influencia de diversos factores determinantes tales como proceso de perforacioacuten la calidad de mano de obra el proceso de inyeccioacuten etc
^ te rm in a c ioacute n del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes OIiacutetos 31
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CAPITULO lli PARAMETROS GEOTECNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
En general los meacutetodos disponibles para la determinacioacuten de la capacidad de
carga de los anclajes en suelo consideran que la resistencia del anclaje se debe
exclusivamente a la resistencia al corte desarrollado en la interface suelo-bulbo
sin tomar en consideracioacuten de los efectos del proceso de construccioacuten
incluyendo la influencia de procedimiento de inyeccioacuten soacutelo cualitativamente
3231 Norma Brasileiacutera NBR-5629
La NBR-5629 recomienda la estimacioacuten preliminar de liacutemite de capacidad de
carga anclada usando las siguientes expresiones
Suelos Granulares
Suelos Cohesivos r = a 0 UXb sO O M
Doacutende
Capacidad de carga limite o ultima
G Tensioacuten vertical efectiva en el punto medio del anclaje
U Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje
K f Coeficiente de anclaje dado en la Cuadro Ndeg 10
Lb Longitud del bulbo del anclaje
o Coeficiente de reduccioacuten de resistencia al corte no drenada Su
a 0 = 075 para Su s 40 kPa yPara suelos cohesivos
a 0 = 035 para Su s 100 kPa
lsquo Determinadoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de arcla|eBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliros 32
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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Cuadro Ndeg 10 COEFICIENTE Kr DE SUELOS GRANULARES
Suelo Compacidad
Suelta Compacta Muy CompactaLimo 010 040 100
Arena Fina 020 060 150
Arena Media 050 120 200
Gruesa y Pedr^ones 100 200 300
ldquoFuente Norma Brasilera NBR-5629
Este meacutetodo no tiene en cuenta los efectos de la presioacuten de inyeccioacuten El NBR-
5629 reconoce que la inyeccioacuten del bulbo de anclaje de la lechada puede ser del
tipo simple con flujo ascendente y de una sola etapa o por medio de vaacutelvulas y
en etapas sucesivas a criterio de la empresa ejecutora siempre que esteacuten
garantizados el llenado completo del agujero abierto en el suelo y la capacidad
de carga para el anclaje
3232 Meacutetodo de Ostermayer (1974)
Propone aacutebacos que relaciona la longitud de la zona de anclaje (bulbo) con la
capacidad de carga maacutexima de anclaje basado en el anaacutelisis de los resultados
de aproximadamente 300 ensayos en Alemania en anclajes con diaacutemetro de
perforacioacuten entre 10 y 20 cm y cobertura del suelo superior a 4m
La Figura 08 muestra las correlaciones sugeridas por Ostermayer para suelos
granulares sin especificacioacuten del procedimiento de inyeccioacuten o los valores de la presioacuten de inyeccioacuten
D e te ^ in a d oacute n del creficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato la je Bachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 33
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CAPITULO PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOSPARADISENtildeO DE ANCLAJES
laquoen
9laquo
O
mdash g pedregulho arenoso
areia meacutedia a grossa com pedregulho
Figura 08 Capacidad liacutemite de carga de anclaje en suelos granulares seguacuten Ostermayer (1974)
Para suelos cohesivos (limos y arcillas plaacutesticas medianas arcillas altamente
plaacutesticas) Ostermayer (1974) tambieacuten presento en la Figura 09 la variacioacuten con
la longitud de bulbo de la resistencia al cizallamiento en la interface suelobulbo
por unidad de longitud para anclajes realizados con y sin reinyeccioacuten En la
Figura 10 la variacioacuten en la resistencia al corte se muestra como una funcioacuten de
la reinyeccioacuten de presioacuten con lechada de cemento en la relacioacuten agua cemento
preparado = 04
ldquoDeterminaaoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jraeacute Antonio P a rce s OIitos 34
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CAPITULO IIIrsquo PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Figura 09 Resistencia a la rotura por unidad de longitud de los anclajes en suelos cohesivos
(Ostermayer 1974)
400
300
19 ancoragens executadas em argila de mediacutea a alta plasticidade Wl = 48a58 lp = 25 a35 le =11 a12
2001
Perfura^aacuteo
15(4M|
1510)
com reve^mento seco sem revestlmento seco sem revestimento com lavagem 15(420) - diagravemetro do furo- 15cm
-420 Kg de cimento consumido nareinjepao
1000 2000 3000 4000
Pressaacuteo de iacutenjegaacuteo (kPa)
Figura 10 Influencia de la presioacuten de inyeccioacuten en la resistencia al corte en suelos cohesivos
(Ostermayer 1974)
Determinacioacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio Paredes O liw s 35
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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
3233 Meacutetodo de Bustamante amp Doix (1985)
Basado en 120 pruebas de carga realizadas en Francia Bustamante y Doix
(1985) sugieren un meacutetodo para el dimensionamiento de los anclajes los cuales
consideran la influencia de la teacutecnica de inyeccioacuten presioacuten de inyeccioacuten y
volumen de pulverizacioacuten de cemento inyectado La capacidad de carga liacutemite de
anclaje Tmax se puede determinar por
Tmm Capacidad de carga limite o ultima
De Diaacutemetro medio para el tramo anclado
Dp Diaacutemetro perforado para el tramo anclado
P Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten
Lb Longitud del tramo anclado
qs Resistencia al cizallamiento o cortante
Cuadro Ndeg 11 COEFICIENTE 0 PARA SUELOS
Tipo de Suelo Coeficiente 0
Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten
Grava 180 13-14
Grava Arenosa 1 6-1 8 12-14
Arena con Grava 1 5-1 6 12-13
Arena Gruesa 1 4-1 5 11 -1 2
Arena Media 1 4 -1 5 11 -1 2
Arena Fina 1 4-1 5 11 -1 2
Arena Limosa 14- 15 11 -1 2
Limo 14-1 6 11 -12
Arcilla
OcitCO 12
Marga 18-21 11 -12
Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11
Determlnaaoacuten del c o c ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio P a rce s OIiacutetos 36
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CAPITULO un PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
El cuadro N011 presenta los valores de p que es el coeficiente de escala para
varios tipos de suelo teniendo en cuenta las dos teacutecnicas de inyeccioacuten (con y sin
reinyeccioacuten) suponiendo que el volumen inyectado es de al menos 15 veces el
volumen perforado para llegar a los valores de p en la tabla Como era de
esperar los valores maacutes altos del coeficiente se producen para los anclajes
reinyectadas
Los graacuteficos de correlaciones empiacutericas para estimar los qs coeficientes para
anclajes con y sin reinyeccioacuten se presentan para las arenas y gravas en la
Figura 11 y de limos y arcillas en la Figura 12 construida sobre la base de los
resultados de Doix y Bustamante (1985) Fujita (1977) Ostermayer y Scheele
(1977) Ostermayer (1974) Koreck (1978) y Jones (1980 1984) En abscisas la
cantidad Pl se refiere al liacutemite de presioacuten de inyeccioacuten y N el nuacutemero de golpes
de la prueba SPT
0 0 9 i f i 15 20 U 30 39 40 4 fl 3 0 S5 90 6S 7 0
Pl (MPa)1 _____i _______ i _____ i______ i _______ i _____i______ i _______ l __ mdasha--------- a--------- J-----------1---------- 1---------- 1
0 K O 30 D 90 laquo m laquo) tu M) no t raquo 1U 1WN
Figura 11 Correlaciones empiacutericas para la fuerza de cizallamiento por unidad longitud en la arena I
grava (Bustamante y Doix 1985)
lsquo Determlnadoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para diserto dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 37
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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Las correlaciones muestran que en comparacioacuten con una sola inyeccioacuten de los
efectos de la reinyeccioacuten en fases sucesivas son aparentemente maacutes
pronunciada para las arcillas limos (Figura 12) que para la arena grava (Figura
11) contradiciendo las pruebas experimentales que indican que los suelos
arenosos son de mayor inyectabilidad y maacutes susceptibles a los efectos de la
sucesiva reinyeccioacuten a alta presioacuten Este comportamiento puede deberse a otros
factores no considerados por Bustamante y Doix (1985) en la interpretacioacuten
empiacuterica de los resultados de las pruebas de carga (Novaacuteis Souza 2001)
-------------1-------------1------------T---------- ---F-------- ---------------- ~lo 10 20 30 40 W 60
N
Figura 12 correlaciones empiacutericas para la resistencia al corte por unidad de longitud en arcillas
limos (Bustamante y Doix 1985)
3234 Meacutetodo de Costa Nunes (1987)
Similar al meacutetodo de Bustamante y Doix (1985) fue propuesto por Costa Nunes
(1987) pero con la importante diferencia de que la influencia de la presioacuten de inyeccioacuten puede ser analizada cuantitativamente no soacutelo cualitativamente como en el meacutetodo de Bustamante y Doix (1985)
La capacidad de carga del liacutemite del anclaje estaacute dada por
bullDetermigravenatigraveoacuten del e ffic iente de resistencia al corte unitagraverio entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralaleBachiller Jreeacute Antonio Partoes OIiacutetos 38
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CAPITULO lli PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOS P A MDISENtildeO DE ANCLAJES
= c + +(TI
r M Capacidad de carga limite o ultima
D Diaacutemetro medio del bulboe
nd Coeficiente de aumento del diaacutemetro debido a la presioacuten de inyeccioacuten
nl Coeficiente de reduccioacuten de longitud por la presioacuten no uniforme
Lb Longitud del tramo anclado
r Resistencia al cizallamiento en la interface bulbo - suelo
Para determinar la resistencia al cizallamiento en la interface suelo-bulbo Costa
Nunes (1987) considera el criterio de rotura de Mohr-Coulomb suponiendo una
inyeccioacuten a presioacuten residual a rsquor estimada en un 50 la presioacuten inyeccioacuten dada
c Cohesioacuten
Yc Peso especiacutefico del suelo a una profundidad al centro del bulbo
h Profundidad al centro del bulbo
nh Reduccioacuten del factor de profundidad cuando es maacutes de 9m
0 Angulo de friccioacuten
a r 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten
Seguacuten Costa Nunes en la mayoriacutea de los casos se puede considerar nh = na = nb = 1
lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 39
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA AL CORTE
UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
41 PROCEDIMIENTO DE TRABAJO
El presente procedimiento comprende los trabajos requeridos para la correcta
ejecucioacuten de los anclajes en la zona determinada en villa el salvador
411 Secuencia de los trabajos
4111 Anclajes de cable
Los anclajes post-tensados son estructuras flexibles y lineales compuestos por
varios cordones de acero de alta resistencia los cuales se adhieren o fijan con
cemento dentro de roca o suelo estable (pasando el planode falla) Los anclajes
al tensarlos transmiten los esfuerzos desde el cabezal (extremo visible en la
superficie del talud) hasta el tramo anclado mitigando de esta forma los
movimientos del talud
Los anclajes estaraacuten conformado por cordones de acero grado 270 de baja
relajacioacuten con 58rdquo (1500 mm) de diaacutemetro acorde con los requerimientos del
ASTM A-416 Las caracteriacutesticas mecaacutenicas del acero grado 270 de baja relajacioacuten son
Esfuerzo miacutenimo a la rotura 18980 kgmm2 (18619 KNcm2)
Esfuerzo de fluencia 17082 kgmm2 (16757 KNcm2)
Moacutedulo de elasticidad 2780000 kg (195 KNmm2)
Seguacuten los requerimientos indicados en la norma ASTM A-416 los valores de resistencias miacutenimas del cable se indica a continuacioacuten
Diaacutemetro del cordoacuten 1524 mm (0600 in)
Deterninadoacuten del ^laquofic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 40
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Aacuterea de acero por cordoacuten 14000 mm2 (0153 in2)
Resistencia miacutenima a la rotura (Fr) 2657000 kg (2607 kN)
- Resistencia miacutenima a la fluencia (Sfc) 2391000 kg (2346 kN)
Con estas caracteriacutesticas se obtienen seguacuten los lineamientos para disentildeo
indicados en las recomendaciones del Instituto del Post-Tensado los siguientes valores para cada cable de acero de 06rdquo de diaacutemetro (1524 mm)
- Carga de disentildeo o trabajo (060 F r ) 1595040 kg (15642 KN) Ftr
- Carga de ensayo (120 Ftr) 1914007 kg (18770 KN)
- Carga de incorporacioacuten (105 Ftr) 1674782 kg (16424 KN)
lsquo Porcentaje sugerido para los ensayos en anclajes temporales
a) Armado de Anclajes
La preparacioacuten de los anclajes ha sido realizado sobre una plataforma provisional para el montaje primero se prepararaacute el tubo de inyeccioacuten de PVC
clase 10 con diaacutemetro de 1rdquo donde se ejecutaraacuten los agujeros para la inyeccioacuten
(vaacutelvula-manguito) Luego alrededor del tubo de inyeccioacuten se colocaraacuten los
cables de acero sobre separadores y cortados seguacuten la longitud definitiva del
anclaje
Los cables requeridos fueron suministrados y montados en campo el tramo del
cable de acero correspondiente al bulbo del anclaje ha sido preparado previamente y en la zona de transicioacuten del tramo libre al anclado el cable fue
sellado con cinta plaacutestica para evitar la entrada de lechada de cemento al tramo libre el tramo libre se protegioacute (aisloacute) con una manguera de polietileno actuando
como un forro
lsquo Deterrnnadoacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes Olitos 41
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Figura 13 Armado de anclaje de cable
b) Perforacioacuten
El objetivo de las perforaciones para anclajes es la obtencioacuten de un agujero con
la mayor linealidad posible El diaacutemetro de la perforacioacuten debe permitir la instalacioacuten del anclaje de cable del modo maacutes faacutecil posible
Baacutesicamente existen dos sistemas de perforacioacuten que pueden ser utilizados en
la ejecucioacuten de anclajes El primero es el sistema rotativo convencional y el segundo ha roto percusioacuten
Para la ejecucioacuten de la perforacioacuten se ha empleado el meacutetodo rotativo con el uso de una zapata tipo widia
El sistema que se ha aplicado es de perforacioacuten a rotacioacuten con tuberiacutea HQ hasta la profundidad requerida una vez llegado a la cota se perfora con tuberiacutea de
revestimiento HW (rimando en la zona exterior de la tuberiacutea HQ) hasta llegar a la cota de fondo donde se colocaraacute el anclaje
Se procede a limpiar el sondeo con agua y se retira la tuberiacutea interior HQ una vez retirada toda la tuberiacutea HQ se procede a colocar el anclaje de cable
Bachllldrsquo Jeacute Antonio Paredes Oliws 42
Determinadoacuten del crofidente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclaje
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Colocado el anclaje de cable se procede a retirar la tuberiacutea de revestimiento HW
para despueacutes inyectar el anclaje con lechada de cemento
Figura 14 Colocado de anclaje de cable en sondeo
c) Inyeccioacuten
Los anclajes fueron fijados en el terreno a traveacutes de lechada de cemento compuesta por una mezcla de agua limpia con cemento Portland comuacuten tipo I
La gran mayoriacutea de las recomendaciones y praacutecticas existentes situacutean la relacioacuten
aguacemento entre 045 y 055 en peso
En nuestro caso se ha usado la relacioacuten ac de 050 mezcla que garantiza una
resistencia a la compresioacuten simple de 210 kgcm2 a los 7 diacuteas
Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enve la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 43
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Figura 15 Inyeccioacuten de anclaje de cable
d) Tensado
Todos los anclajes fueron tesados una vez que la lechada de cemento del
anclaje obtuvo la resistencia adecuada (210 kgcm2) se estimoacute en 7 diacuteas como miacutenimo en cada caso
El tesado de los anclajes se realizoacute con gato hidraacuteulico de hasta 100Tn de carga
de trabajo y con una carrera en el pistoacuten de hasta 10rdquo ademaacutes permitioacute tesar
los cables del anclaje en conjunto el tesado se realizoacute hasta llegar al arranque del bulbo
4112 Equipos y Materiales
Relacioacuten de equipos y materiales utilizados
Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Antonio Paredes O liw s 44
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Cuadro Ndeg 12 EQUIPOS UTILIZADOS
ITEM DESCRIPCION CANTIDAD
1 B O M B A DE LO D O S C M O T O R L IS TE R P E T TE R 100
2 B O M B A P A R A TE N S A D O E N E R P A C 100
3 G A T A H ID R A U L IC A E N E R P A C DE 10000 PSI 100
4 E Q U IP O DE P E R F O R A C IO N R O T A T IV O D IA M A N TIN O 100
5 B O M B A DE IN Y E C C IO N DE C E M E N T O 100
6 TU B E R IA DE P E R F O R A C IO N HQ y H W 100
7 TU B E R IA DE IN Y E C C IO N C O N O B T U R A D O R 100
8 E Q U IP O DE SPT 100
42 ESTIMACIOacuteN DE LA CAPACIDAD DE CARGA SEGUacuteN LOS DATOS OBTENIDOS EN EL ESTUDIO DE MECAacuteNICA DE SUELOS
De acuerdo a los datos obtenidos en el estudio de mecaacutenica de suelos se tiene
lo siguiente
Cuadro Ndeg 13 DATOS REALES DEL ESTUDIO
DATOS
Del estudio de mecaacutenica de suelos De los anclajes
Paraacutemetros Unidad Paraacutemetros Unidad
Cohesioacuten 0 Carga de Anclaje NA
Angulo de friccioacuten 2870o Profundidad del bulbo de anclaje 950m
Peso Unitario 1476 KNm3 Diaacutemetro del bulbo 0114m
Clasificacioacuten SUCS Arena limosa gradada SP-SM
Longitud del Bulbo de Anclaje 40 50 y 60m
Factor de seguridad Presioacuten de iny^cioacuten 60 kgcm2
Habiendo obtenido todos los paraacutemetros necesarios se puede estimar las capacidades de cargas de acuerdo a los meacutetodos mencionados en el capiacutetulo anterior(Capiexcltulo III 323)
Deterrntoadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 45
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
gt Norma Brasilera NBR 5629
gt Bustamante y Doix 1985
gt Meacutetodo Costa Nunes 1985
421 Norma Brasilera NBR 5629
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son las longitudes
ancladas que 40 50 y 60m asiacute como el valor Itf igual a 15 valor que se
obtiene del tipo de suelo del cuadro Ndeg 10
Cuadro Ndeg 10 - Coeficiente Kf de suelos granulares NBR-5629
Suelo Compacidad
Suelta Compacta Muy Compacta
Limo 010 040 100
Arena Fina 020 060 150
Arena Media 050 120 200
Gruesa y Pedr^ones 100 200 300
2 - M C T O D O D E L A N O R M A B R A S I L E R A - 5 6 2 9
_ J 7 -T = 0 -7 U t L r K s Para suelos granularesmax Z b f
T (max) =
az =
Capacidad de carga limite o ultima TN
Esfuerzo vertical efectivo en el punto medio del anclaje KNm2
O
CIl
II II Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje m
Longitud del bulbo del anclaje m
coeficiente de anclaje dado en la Tabla Ndeg M
Cuadro Ndeg 14 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BR-5629
y e
(K N m 2 )
z
iexclm )
D
(m )
a z
(K N m 2 )
U
( m )
Lb
(m )
K f T ( m a x )
lt trade l
14 8 7 0 01 103 32 0 4 3 4 0 9 15 27 23 _
14 8 65 0 1 9 5 9 4 0 4 3 5 0 15 V 3 1 6 1 ___
14 8 6 0 H 0 1 8 8 5 6 0 4 3 6 0 B U 15 35 01
Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de arolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes Ouumltos 46
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422 Meacutetodo Bustamante y Doix 1985
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son la parte anclada
40 50 y 60m el diaacutemetro perforado 0114m el coeficiente p que es el
coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo seguacuten el tipo de inyeccioacuten para
nuestro caso es el 14 derivaacutendose este valor del estudio de suelo (Cuadro Ndeg
11) El coeficiente qs (resistencia cortante) toma valores de 02 y 025 Mpa
Cuadro Ndeg 11 - Coeficiente p para suelos
Tipo de Suelo Coeficiente P
Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten
Grava 180 13 -14
Grava Arenosa 1 6 -1 8 12 -14
Arena con Grava 1 5 -1 6 12-13
Arena Gruesa 14- 15 11 - 12
Arena Media 1 4 -1 5 11 - 12
Arena Fina 14 -1 5 11 -12
Arena Limosa 14- 15 1 1 -1 2
Limo 14- 16 1 1-1 2
Arcilla 1 8 -2 0 12
Marga 18- 21 11 - 12
Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11
3- METODO DE BUSTAMANTE Y DOIX 1985
T(max) = Capacidad de carga limite o ultima TN
De= Diaacutemetro medio para el tramo anclado m
Dp = Diaacutemetro perforado para el tramo anclado mLb= Longitud del tramo anclado m
P = Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten qs= Resistencia al cizallamiento o cortante Mpa
ldquoDeterminadoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo de anclajerdquoBachiller Jraeacute Antonio Paredes Oliws
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Cuadro Ndeg 15 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BUSTAMANTE DOIX 1985
p Dp
(m)De(m)
Lb(m)
qs
(Mpa)
T (max)
(TN)130 011 0149 40 025 4759130 011 0149 50 02 4759130 011 0149 60 02 5710
423 Meacutetodo Costa Nunes 1985
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada necesarios son la
longitud de la parte anclada 40 50 y 60m el diaacutemetro perforado para el tramo
anclado 0114m ademaacutes el coeficiente de reduccioacuten por la presioacuten no uniforme
ni el coeficiente de aumento de diaacutemetro nd por la presioacuten de inyeccioacuten estos
dos uacuteltimos coeficientes toman valores de 1 otro dato de entrada importante
seguacuten Costa Nunes es la resistencia cortante t que es calculada con la
expresioacuten
T f = c + (c rsquo+CT rsquo 0 SUELOSGRANUWRES
r f = c + (y chnh +CTr )tan0 SUELOS COHESIVOS
C = Cohesioacuten del suelo KNm2yc= Peso especifico del suelo a una profundidad al centro del bulbo KNm3 h = Profundidad al centro del bulbo m
nh = Factorde correccioacuten cuando esta a una superior a 9m 0 = Angulo de friccioacuten
or= 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten KNm2
Para mayoriade asos nh = nb = nd = 10 De acuerdo a Costa Nunes
Cuadro Ndeg 16 RESISTENCIA CORTANTE SEGUacuteN DATOS
C ye h nh 0 OT T
(KNm2) (KNm3) (m) (0 ) (KNm2) (KNm2)
00 148 70 10 287 4000 2756
00 148 65 10 287 4000 2715
00 148 60 10 287 4000 2675
techlllerJtoeacute Antonio Parces Oliws 4 8
Deteminadoacuten del (E fic ien te de resistencia al corte unitario ende la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquo
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
La resistencia cortante hallada de esta ecuacioacuten depende de los paraacutemetros
mostrados en la figura superior asiacute como la presioacuten de inyeccioacuten que se usa no
supera los 8 a 10 Kgcm2 con estos datos se halla el esfuerzo cortante que es
un valor de 3924 KNm2 El diaacutemetro medio de la perforacioacuten es de 0137m
1- METODO DE COSTA NUNES
T(max) = C a pa c idad d e ca rga l im i te o u l t im a TN
D e = D ia m e tro m e d io d e l b u lb o m
nd= C o e f ic ie n te d e a u m e n to d e l d ia m e tro d e b id o a la p re s ioacute n d e in y e c c ioacute n
^ = L o n g itu d d e l t ra m o a n c la d o m
nl = C o e f ic ie n te d e re d u c c ioacute n d e lo n g itu d p o r la p re s ioacute n n o u n ifo rm e
x = R e s is te n c ia al c iz a lla m ie n to e n la In te r fa s e b u lb o s u e lo K N m 2
Cuadro Ndeg17 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO COSTA NUNES 1985
ni Lb nd De Tmax(m) (m) (TN)
10 40 10 011 403
10 50 10 011 497
10 60 10 011 587
Aplicado estos tres meacutetodos para calcular la capacidad de carga uacuteltima podemos elaborar el siguiente cuadro Ndeg 18
Cuadro Ndeg 18 CUADRO RESUMEN PARA LAS DIFERENTES LONGITUDES DE BULBOS
ANCLAJE METODO NBR-5629 BUSTAMANTE Y DOIX COSTA NUNES
BULBO T (Max) T (Max) T (Max)
(m) (TN) (TN) (TN)
40 27-23I M t 4759 4030
50 3161 4759 4970
60 3501 5710 5870
D e t^m ito a oacute n del ^laquo fic ien te de resistencia al to rte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 49
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
43 RESISTENCIA ENTRE EL BULBO Y EL SUELO
La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las
propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y
la presioacuten de inyeccioacuten (Cuadro N0 11)
El esfuerzo al cortante en el anclaje puede ser calculado por la expresioacuten
(Littlejohn y Bruce 1975)
Ecuacioacuten (10)
Doacutende
T = Fuerza de tensioacuten de disentildeo
D h = Diaacutemetro del hueco
r a = Esfuerzo de cortante permitido
Lb = Longitud cementada del bulbo
Determ l^raoacuten del ctoficiente de resistencia al torte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje Bachiller Jraeacute Antonio Partoes O lilaquo s 50
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Cm I
CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Cuadro N0 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuerzos en bulbos de diaacutemetro
pequentildeo (Sabatini y otros 1999)
Tipo de SueloFactor Suelo Granular Suelo Cohesivo
Propiedades del sueloAngulo de friccioacuten tamantildeo y distribucioacuten de los agriados Mheslon Indice plastico
l^todo de perforacioacuten El uso de tuberiacutea de revestimiento aumenta los esfuereos normales y de friccioacuten
El uso de lodos en la ^rforacioacuten disminuye la capacidad
Longitud del bulto
La resistencia aumenta al aumentar la longitud del bulbo hasta los 6 metros con incrementos moderados hasta los 12 metros y muy ^co Incremento despueacutes de los 12 m
Incrementos continuos en suelos con resistencia no drenada menor de 96 kPa
1 ----mdash r
Aumenta la resistencia hasta un diaacutemetro de 30 centiacutemetros
Diaacutemetro del bulboAumenta la resistencia al aumentarel diaacutemetro hasta 10 centiacutemetros y muy poco a partir de ese diaacutemetro
i
La capacidad del ancla aumenta al aumentar la presioacuten de inyeccioacutenPresioacuten de Inyeccioacuten
La capacidad del ancla aumenta solamente con inyeccioacuten por etapas Presiones iniciales muy altas deben evltarse
En el Cuadro N0 20 se muestran algunos valores del esfuerzo de cortante permitido para anclajes en roca y en suelos Los tendones deben separarse
entre siacute utilizando espaciadores para asegurar la adherencia total de cada uno
de ellos a la mezcla cementante en toda la longitud del bulbo Adicionalmente
deben colocarse centralizadores para garantizar que existe un cubrimiento de mezcla de miacutenimo 10mm
Determinadoacuten del cw ficlente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliras 51
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad da Ingenieriacutea Civil
CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo
interface a lo largo del bulbo (Modificado de PTI
de anclaje y el material en la
1996)
R esistencia Uacute ltim a al C ortan te R es is tenc ia Uacute ltim a alen tre el Bulbo y el ^ t e r ia l en la C ortan te entre el B u lto y el
T ipo de ^ t e r ia l In tertace P eriacutem etra l del B u lto ^ t e r i a l en la Interfacepara Iny toc ione s por P eriacutem etra l del B u lto para
G ravedad Inyecciones a P resioacuten
Kpa Kpa
G ranito y basa lto 1700 a 3100
C aliza do lom fflca 1 4 0 0 a 2 1 0 0
C aliza blanda 1000 a 1ltW0
P izarras y lutitas duras 800 a 1400
Lutrias blandas 200 a 800
Aren iscas 800 a 1700
Aren iscas m e tto riza d a s 700 a 800
C reta 200 a 1100
^ r g a m eteorizada 150 a 250
C oncre to 1400 a 2 8 0 0
Arcilla lim osa blanda30 a 70
Arcilla lim osa30 a 70
Arcilla dura de p lastic idad m edia a alta
30 a 70 30 a 100
Arcilla m uy dura de p lastic idad m edia a alta
70 a 170
Arcilla m u y dura lim osa de p lastic idad m edia
270 a 370
Arena de grano m edio a fino dens idad m edia a alta
80 a 370
Arena de grano grueso con grava densidad media
100 a 600
Arena de grano g rueso con grava densidad densa a m uy densa
70 a 140 250 a 900
Arenas lim osas170 a 400
D etritos g lac ia les densos300 a 500
Grava arenosa densidad m edia200 a 1300
Grava arenosa densa a m uy densa 270 a 1300
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario en te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 52
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga en bulbos de anclas preshy
tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatini y otros 1999)
Tipo de Suelo
DensidadRelativa
(SPT)
Transferencia Estirada en
kNmmdashf---------------------- 1
Suelta 145^ en a y l^d ia densa 220grava Densa 290
Suelta 100^ en a l^dia densa 145
Densa 190
Suelta 70^ en a y l^d ia densa 100limos Densa 130
I^zcla de arenay arcilla Dura 30de baja l^ y Dura 60plasticidad
Suelta SPT = 4 a 15^ d ia densa SPT = 15 a 30
Densa SPT = mas de 30
431 Calculo de la adherencia
La resistencia a la adherencia muy raramente se mide en el laboratorio y no existe un procedimiento estaacutendar para calcularla La mayoriacutea de los disentildeos se basan en estimativos ldquocrudosrdquo de la resistencia entre el suelo o roca y el bulbo
por correlacioacuten con casos similares tablas de resistencias tiacutepicas o por la
experiencia local
La carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar SPT como se
indica en la Cuadro Ndeg 20 (Sabatini y otros 1999) El factor de seguridad recomendado debe ser mayor de 20
La suposicioacuten de la resistencia entre el bulbo y el suelo genera una gran incertidumbre en el disentildeo y en ocasiones se ha llegado a fracasos
Determlnaaoacuten del cw fic iente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 53
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILM EL SALVADOR
Como solucioacuten a la incertidumbre generada por la suposicioacuten de la adherencia
entre el bulbo y el suelo se acostumbra a realizar pruebas de carga de anclajes
con el objeto de verificar en campo los valores supuestos y si es necesario
modificar las longitudes del bulbo o las cargas aplicadas
Estos ensayos son muy importantes al inicio del proceso de construccioacuten de los
anclajes Despueacutes de realizados los ensayos de carga se procede a revisar y
actualizar el disentildeo en lo relacionado con los bulbos de anclaje especialmente
cuando se requiere aumentar su longitud
44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE EL BULBO Y EL
SUELO EN VILLA EL SALVADOR
441 Tensado de anclajes
Los anclajes han sido tensados hasta llegar al arranque del bulbo para esto se
detalla a continuacioacuten los resultados de la prueba de tensado
Cuadro Ndeg 22 CARGA DE ARRANQUE DE BULBOS EN VILLA EL SALVADOR
Anclaje Longitud Bulbo (m) Carga Tesado (TN)
A-I 40 3646
A-ll 50 4215
A-lll () 60 4404
() Para el anclaje A-lll no se llegoacute al arranque
Con los datos obtenidos procedemos a calcular el esfuerzo de corte en la
interaccioacuten bulbo - suelo para esto nos apoyamos con la Ecuacioacuten (10)
Seguacuten la ecuacioacuten se tiene
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller J toeacute Antonio Paredes OHtos 54
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
T
nDhLb
Cuadro Ndeg 23 ESFUERZO DE CORTE ENTRE BULBO - SUELO EN VILLA EL SALVADOR
ANCLAJE T(TN) Dh (m) Lb(m) T a (KNm2)
A-I 3646 01143 40 24902
A-ll 4215 01143 50 23030
A-lll () 4404 01143 60 20053
lsquo to te rm in^oacuten del ctoficlente de resistencia al torte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 55
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Ciril OBTENIDOS
CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS
51 Capacidad de Carga Ultima Obtenido
La capacidad de carga ultima obtenida en campo para los anclajes A-I y A-ll se
verifica cuando el bulbo falla por arrancamiento mientras que para el anclaje A- III el bulbo no falla por arrancamiento sin embargo se ensaya hasta llegar al
liacutemite de fluencia
De acuerdo al cuadro N0 22 para los anclajes A-I y A-ll se ha llegado a la carga
ultima mientras que para el anclaje A-lll se ha llegado a la carga miacutenima de
fluencia
El cuadro N0 23 nos indica el esfuerzo de corte real que existe entre el bulbo y
el suelo de la zona en estudio los valores de ^ a para los anclajes A-I y A-ll son
calculados de acuerdo a la Ecuacioacuten (10)
52 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido
De los valores obtenidos con referencia a los anclajes A-I y A-ll se puede
comparar con los valores del Cuadro Ndeg 20 por consiguiente para las arenas
limosas se tiene un rango de valores que pudiera tomar ^ a (170 KNm2 - 400
KNm2) el cual estaacute dentro de ese rango nuestros valores hallados para nuestro
tipo de suelo en estudio seguacuten el Cuadro Ndeg 23
Haciendo un graacutefico comparativo con los resultados obtenidos del Cuadro Ndeg 23
y los datos que nos brinda el Cuadro Ndeg 20 de acuerdo al rango de valores se
tiene el Figura Ndeg 16
En la Figura Ndeg 16 podemos visualizar los valores obtenidos que se encuentran
dentro del rango de valores de Resistencia Uacuteltima al Cortante entre el Bulbo y el
suelo arenoso
Determinacioacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 56
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Civil OBTENIDOS
Figura Ndeg 16 Valores resistencia uacuteltima
Tambieacuten se pudo observar que los diaacutemetros reales fueron mayores en
comparacioacuten con el diaacutemetro de perforacioacuten tal como se muestra en el cuadro
N0 24 -
Cuadro Ndeg 24 DIAacuteMETROS REALES EN CAMPO Y EL EN AUMENTO
ANCLAJE D Teoacuterico (m)D Real de
Anclaje (m)() Aumento
A-I 01143 0141 2336
A-ll 01143 0147 2860
A-lll () 01143 0151 3211
lsquo Deteroinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte uniterio e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jw eacute Antonio Paredes O liw s 57
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
61 CONCLUSIONES
1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de
valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se
realizoacute la prueba (Villa el Salvador)
2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de
resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso
para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar
en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de
suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador
3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada
4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)
debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo
previamente calibrado
5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo
tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de
Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros
meacutetodos estimativos
6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga
requerida
7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten
8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi c o n c l u s io n e s y r e c o m e n d a c io n e s
62 RECOMENDACIONES
1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de
verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del
comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio
2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con
precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las
longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea
evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de
perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria
de los anclajes
3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en
cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser
mayores
4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable
controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten
los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos
lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil B IB L IO G R A F IA
BIBLIOGRAFIacuteA
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Determlnatiacuteoacuten del c iacutec le n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de anclajetachlller Jraeacute Antonio Paredes Oliws 60
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteAFacultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO I GENERALIDADES
CAPITULO I GENERALIDADES
En este capiacutetulo detallaremos los antecedentes y objetivos para establecer el
coeficiente de corte unitario que existe entre un suelo arenoso y el bulbo de
cemento formado por el anclaje Adlclonalmente definiremos la metodologiacutea a
ser utilizada para realizar el Informe de suficiencia correspondiente asiacute como
tambieacuten la estructura de la misma
11 ANTECEDENTES
El crecimiento de la ciudad de Lima y la alta demanda de viviendas en la ciudad de Lima gran parte de la zona perifeacuterica estaacute siendo poblado y se estaacute
ejecutando construcciones en diversos tipos de suelos Una zona de alto
crecimiento urbano se ubica en la parte sur de la ciudad de Lima que abarca
distritos como Villa Mariacutea del Triunfo Villa el Salvador Chorrillos Luriacuten etc en donde se estaacuten ejecutando construcciones sobre suelos arenosos
Estas construcciones necesitan realizar excavaciones para la cimentacioacuten y
surge la necesidad de estabilizar los taludes colindantes realizando anclajes en
estos suelos al respecto la Informacioacuten de paraacutemetros necesarios para realizar
caacutelculos en este tipo de suelo arenoso es Insuficiente en nuestro medio a
comparacioacuten de los suelos gravosos donde la Informacioacuten es mayor y los
anclajes tienen un buen comportamiento como elementos estabilizadores de contencioacuten Estudios e Investigaciones nos brindan paraacutemetros de resistencia
uacuteltima al esfuereo cortante entre el bulbo de anclaje y el material en la interface a
lo largo del bulbo (Modificado de PTI 1996) asiacute como valores aproximados de
la transferencia de carga en bulbos de anclas pre-tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatinl y otros 1999) sin embargo surge la necesidad de realizar pruebas de
carga en campo para verificar los valores supuestos para la ejecucioacuten de
proyectos de estabilidad con anclajes en suelos arenosos
Determinadoacuten del craficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O ltos 11
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO I GENERALIDADES
12 OBJETIVOS
Establecer el coeficiente de corte unitario que existe entre un suelo arenoso y
el bulbo de cemento formado por el anclaje
Evaluar las caracteriacutesticas del lugar a partir del estudio de mecaacutenica de
suelos y determinar los paraacutemetros del suelo en una determinada zona de
Villa el Salvador
Calcular la resistencia uacuteltima al cortante entre el bulbo y el material en la
interface perimetral del bulbo para inyecciones a baja presioacuten considerando
pruebas experimentales in situ en el distrito de Villa el Salvador
Realizar un cuadro comparativo en base a los valores experimentados obtenidos y en suelos similares en otros paiacuteses
13 ALCANCES
El presente informe de suficiencia se basa en establecer el coeficiente de corte
unitario que existe entre un suelo arenoso y el bulbo de cemento para anclajes
de cable tipo toroacuten in situ para este fin la informacioacuten requerida se realizoacute de la
siguiente manera en forma secuencial primero se recopilo informacioacuten mediante
buacutesqueda de artiacuteculos tesis libros y toda informacioacuten relevante sobre el tema
segundo se realizoacute trabajos de campo de la zona en estudio que consistiacutea en
obtener los paraacutemetros geoteacutecnicos de suelo requeridos para el disentildeo de
anclajes tercero se ejecutaron anclajes con diferentes longitudes de bulbos de
cemento que fueron ensayados y tesados hasta el arranque cuarto se realizoacute
un anaacutelisis e interpretacioacuten de los datos obtenidos en campo que seraacuten
evaluados para obtener valores de coeficiente de resistencia al corte unitario entre el bulbo y el suelo quinto se hace una comparacioacuten de los resultados
obtenidos con datos existentes (en tablas) de suelos similares sexto se recoge
las conclusiones y recomendaciones realizadas para el coeficiente de corte
unitario entre un suelo arenoso en distrito Villa el Salvador y el bulbo
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute ta ton io Paredes O l i ^ 12
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CAPITULO II ESTUDIO DE I^ S CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOS
ARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
21 UBICACION Y CONDICIONES CLIMATICAS
211 Ubicacioacuten
El terreno del estudio se encuentra ubicado en la Interseccioacuten de la Av El Sol y
la Av Pachacutec en la Mz C Lt 06 en el distrito de Villa El Salvador
Provincia Lima Departamento Lima siendo una zona netamente industrial
212 toceso al Aacuterea en Estudio
El acceso a la zona en estudio es a traveacutes de transporte puacuteblico (Oacutemnibus) por la
Av Pachacutec arteriacutea importante del Distrito de Villa el Salvador hasta llegar
con la interseccioacuten de la Av El Sol tambieacuten se puede llegar al lugar viacutea el tren
eleacutectrico hasta el paradero El sol (Av El Sol) y llegar hasta la interseccioacuten con la
Av Pachacutec (ver Figura 01 y 02)
Figura 01 Ubicacioacuten de zona en estudio
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Partoes O liw s 13
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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
Figura 02 Vista frontal del lugar en estudio
213 Condicioacuten Climaacutetica
Esta aacuterea del estudio estaacute sometido a la accioacuten microclimaacutetica de la Costa
y se le conoce como semiaacuterido limitado con afloramientos rocosos del complejo
basal de la costa
Las precipitaciones son irregulares y en forma de garuacuteas las que se presentan
en invierno siendo tambieacuten frecuentes por las tardes La temperatura en estos
periodos alcanza valores miacutenimos de hasta 11degC
Durante el verano se registran temperaturas de hasta 28degC variando la
humedad relativa en estos periodos entre 70 a 90
22 GEOLOGIAY SISMICIDAD
221 Geologiacutea
Estudios realizados para la zona y aacutereas circundantes han determinado que la geologiacutea local estaacute representada por el afloramiento de secuencias litoloacutegicas
sedimentarias intrusivas y depoacutesitos eoacutelicos El escenario del estudio se encuentra enmarcado dentro del cuadro morfotectoacutenico de la costa y el borde
occidental andino habiendo sido afectado por la tectoacutenica desarrollada durante
la orogeacutenesis andina la misma que dio lugar a una deformacioacuten con
plegamientos entre los que destaca el Sinclinal de Pachacamac se trata de un
ldquoDeterminaaoacuten del awficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 14
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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS YPAtaacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
pliegue abierto con un plano axial vertical ligeramente inclinado al Sureste y un
eje de direccioacuten N30degO Las rocas en las cuales se ha desarrollado
corresponden a la Formacioacuten Pamplona de composicioacuten arcillo-calcaacuterea por lo
tanto plaacutesticas Al Sur del Cerro Lomo de Cocina y a la altura del grifo Conchaacuten
se tiene afloramientos del flanco occidental Gran parte de este sinclinal se
encuentra cubierto por depoacutesitos eoacutelicos Cuaternarios Estratigrafiacutea Las
unidades litoestratigraacuteficas que afloran en el Cerro Lomo de Corvina y
alrededores estaacuten conformados por rocas sedimentarias del cretaacuteceo inferior
representados por la Formacioacuten Pamplona depoacutesitos inconsolidados del
Cuaternario de origen marino aluviales y eoacutelicos
A Cretaacuteceo Inferior
Formacioacuten Pamplona esta secuencia se manifiesta por presentar paquetes de
calizas de color gris a oscuras iacutenterestratificadas con delgados horizontes de
color rojizo por la presencia de fierro tambieacuten se manifiestan afloramientos de
lutitas gris verdosas y margas intercalados con lutitas limoliacuteticas amarillo a
rojizas por correlacioacuten estratigraacutefica se le ha asignado una edad cretaacuteceo
inferior
B Cuaternario
Pleistoceno
Depoacutesitos Eoacutelicos Los depoacutesitos eoacutelicos pleistocenicos estaacuten conformados por
acumulaciones eoacutelicas antiguas y que en la actualidad se hallan estabilizadas
conformando lomadas y cerros de arena como el Cerro Lomo de Corvina
extendieacutendose al NE hasta la Tablada de Luriacuten donde ahora se asienta la poblacioacuten de Villa El Salvador cubierto por otros depoacutesitos eoacutelicos maacutes recientes
Depoacutesitos Aluviales Este tipo de depoacutesitos se posicionan al sur del Cerro Lomo
de Corvina en la cuenca del riacuteo Luriacuten y esta constituidos por material acarreado
cantos y gravas subredondeadas de diferentes tipos de roca de composicioacuten
intrusita y volcaacutenica en una matriz areno limosa o arcillosa con buena seleccioacuten
tiene espesores que alcanzan decenas de metros sobre los que se asientan
algunos centros urbanos y terrenos de agricultura por lo que adquieren una significativa importancia para la regioacuten ya que ellos contienen acuiacuteferos notables
que dan vida a nuacutemeros pobladores y gran parte de la agricultura La edad de
Determinadoacuten del ctoficlente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes Olnras 15
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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
estos depoacutesitos es desconocida sin embargo dado su gran volumen es evidente
que su deposicioacuten viene desde el Pleistoceno
Reciente
Depoacutesitos Eoacutelicos Estaacuten conformados por arenas moacuteviles que proceden de las
diversas playas del litoral como Conchaacuten y Luriacuten en su movimiento adoptan
variadas formas como mantos dunas y barcanes
2211 Caracteriacutesticas Geomorfoloacutegicas
Los rasgos geomorfoloacutegicos presentes en el aacuterea son el resultado del proceso
tectoacutenico y plutogravenico sobre impuesto los procesos de geodinaacutemica que han
modelado el rasgo morfo-estructural de la regioacuten Asiacute mismo la erosioacuten la
inclinacioacuten por el drenaje del Rio Luriacuten y la acumulacioacuten de arena eogravelica sobre
grandes extensiones de la zona han dado la configuracioacuten actual
Borde Litoral aacuterea de tierra firme adyacente a la liacutenea litoral expuesta a la
accioacuten de las olas marinas que forman playas abiertas por acumulacioacuten de
arenas a traveacutes de corrientes litorales
Planicies Costaneras y Conos Deyectivos Es la zona comprendida entre el
borde litoral y las estribaciones de la Cordillera Occidental constituida por una
faja angosta de territorio paralela a la liacutenea de costa adquiriendo mayor
amplitud en el Valle de Luriacuten Constituyen superficies cubiertas por gravas y
arenas provenientes del transporte y sedimentacioacuten del riacuteo Luriacuten y por arena
proveniente del acarreo eogravelico desde las playas por vientos que corren con direccioacuten SO a NE
Lomas y Cerros Testigos
Valles y Quebradas
Estribaciones andinas occidentales
Zonas andinas
Deterrninaaoacuten del c o c ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de arclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s O liw s 16
UNIWRSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil
CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAMETROS EN VILLA EL MLVADOR
De las arriba mencionadas unidades geomorfoloacutegicos la que estaacute directamente
relacionada con el terreno estudiado es la c) Planicies Costaneras y Conos
Deyectivos
2212 Geodinaacutemica Externa
Durante la visita efectuada a la zona no se han detectado fenoacutemenos de
geodinaacutemica externa reciente como levantamientos yo hundimientos ni
desplazamientos de la formacioacuten sedimentaria existente en la zona
222 Sismicidad
Desde el punto de vista siacutesmico el territorio Peruano pertenece al Ciacuterculo
Circumpaciacutefico que comprende las zonas de mayor actividad siacutesmica en el
mundo y por lo tanto se encuentra sometido con frecuencia a movimientos
teluacutericos Pero dentro del territorio nacional existen varias zonas que se
diferencian por su mayor o menor frecuencia de estos movimientos asiacute tenemos
que las Normas Sismo Resistente del Reglamento Nacional de Construcciones
divide al paiacutes en tres zonas
Zona 1- Comprende la ciudad de Iquitos y parte del Departamento de
Iquitos parte del Departamento de Ucayali y Madre de Dios en esta regioacuten la
sismicidad es baja
Zona 2- En esta zona la sismicidad es mediacutea Comprende el resto de la regioacuten
de la selva Puno Madre de Dios y parte del Cusco En esta regioacuten los sismos se presentan con mucha frecuencia pero no son percibidos por las personas en la mayoriacutea de las veces
Determinaaoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jraeacute Antonio P a rce s O liw s 17
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteAFacultad de Ingenieriacutea Civil
CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
Zona 3- Es la zona de maacutes alta sismicidad Comprende toda la costa peruana
de Tumbes a Tacna la sierra norte y central asiacute como parte de ceja de selva
es la zona maacutes afectada por los fenoacutemenos teluacutericos
La ciudad en estudio se encuentra en la Zona 3 de alta Sismicidad A pesar de
ello en sus caracteriacutesticas estructurales no se identifican rasgos sobre
fenoacutemenos de tectonismo que hayan influido en la estructura geoloacutegica de la
zona
2221 Paraacutemetros de Disentildeo Sismo Resistente
De acuerdo al reglamento nacional de construcciones y a la Norma
Teacutecnica de edificacioacuten E-030-Disentildeo Sismo resistente se deberaacute tomar los
siguientes valores
(a) Factor de Zona Z = 04 n
(b) Condiciones Geoteacutecnicas
El suelo investigado pertenece al perfil Tipo S3 que corresponde a un
Suelo Flexible
(c) Periodo de Vibracioacuten del Suelo To = 09 seg
(d) Factor de Amplificacioacuten del Suelo S = 14
(e) Factor de Amplificacioacuten Siacutesmica (C)
Se calcularaacute en base a la siguiente expresioacuten
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 18
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n El aacuterea en estudio corresponde a la Zona 3 el factor de zona se interpreta
como la aceleracioacuten maacutexima del terreno con una probabilidad de 10 de ser
excedida en 50 antildeos
23 E T^A S DEL ESTUDIO
Los trabajos se efectuaron en 03 etapas
231 Fase de Campo
Se efectuaron trabajos de exploracioacuten con el fin de conocer el tipo y
caracteriacutesticas resistentes del sub-suelo
232 Fase de Laboratorio
Las muestras obtenidas en el campo se llevaran al laboratorio con el objeto
de determinar sus propiedades fiacutesicas y mecaacutenicas
233 Fase de Gabinete
A partir de los resultados en Campo y Laboratorio se obtendraacuten los paraacutemetros
geoteacutecnicos del suelo en estudio
2 4 T R ^ ^ O S EFECTUADOS
241 Trabajos de Campo
Las investigaciones de Campo estaraacuten iacutentimamente ligadas al suelo encontrado
La exploracioacuten se realizoacute mediante 01 Sondeo a cielo abierto ubicado
estrateacutegicamente lo cual cubre razonablemente el aacuterea a investigar
Las profundidades maacuteximas alcanzadas seraacuten de 1145m computados a partir del nivel del terreno natural lo que nos permitiraacute visualizar la estratigrafiacutea y
determinar el tipo de ensayos de laboratorio a ejecutar de cada uno de los estratos de suelos a encontrarse de las muestras disturbadas representativas
D eteroinaaoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 19
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2411 Sondaje
Se ha efectuado 01 sondaje SPT y ensayos con posteadora manual (IWAN
AUGER) y Ensayos SPT cada metro de profundidad registraacutendose el nuacutemero de
golpes N necesarios para penetrar cada 15cm de un total de 45cm del
penetroacute metro
El equipo de Penetracioacuten Estaacutendar consta de un triacutepode y un motor el cual va
acondicionado para impulsar el martillo de 140 libras el cual cae libremente a
traveacutes de un tubo guiacutea desde una altura de 76 cm la cantildea partida es hincada en
las arenas compactas a semi compactas
La profundidad de sondajes se da en el Cuadro Ndeg01 Los resultados del
Ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar (SPT) se presenta en los Cuadros No02 y en el
Anexo I Registro de Sondaje y valores de ensayo SPT Anexo II Resultados de
ensayo de laboratorio y en el Anexo III Panel fotograacutefico
Cuadro Ndeg 01 PROFUNDIDAD DEL SONDAJE
Sondaje Profundidad (m)
SPT-01 1145
Cuadro Ndeg 02 RESULTADOS DEL ENSAYO DE PENETRACIOacuteN ESTANDAR SPT-01
SONDAJE SPT-01
Prof(m) 500-545 600-645 700-745 800-845
Primeros 15cm se descarta - 14 17 16
Primeros 15cm de prueba - 18 23 34
Uacuteltimos 15cm de prueba - 25 28 40
Valor ldquoNrdquo - 43 51 74
Determinaaoacuten del de fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dea l ia je Bachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 20
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SONDAJE SPT-01
Prof(m) 900-945 1000-1045 1100-1145
Primeros 15cm se descarta 32 39 20
Primeros 15cm de prueba 38 44 5011
Uacuteltimos 15cm de prueba 5014 5010 509
Valor ldquoN 88 94 100
N (Numero de golpes) (Longitud hincada)
2412 Muestreo Disturbado
Se tomaron muestras disturbadas de cada uno de los tipos de suelos
encontrados y extraiacutedos mediante la recuperacioacuten del sondaje a traveacutes de la
cuchara partida en cantidad suficiente como para realizar los ensayos de
clasificacioacuten e identificacioacuten asiacute como tambieacuten los anaacutelisis quiacutemicos
2413 Registro de Sondajes
Se realizoacute el registro de sondajes anotaacutendose las principales caracteriacutesticas de
los estratos encontrados tales como humedad compacidad consistencia NF plasticidad clasificacioacuten saturacioacuten etc
Figura 03 Recuperacioacuten de muestra en cantildea partida
Determlnadoacuten del ctoficlente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller J toeacute Antonio Partoes O li^ s 21
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242 Ensayos de laboratorio
Con las muestras recuperadas se realizaron los siguientes ensayos
gt 03 Anaacutelisis Granulomeacutetrico ASTM D-422
gt 03 Humedades Naturales ASTM D-2216
gt 03 Densidades maacuteximas ASTM D-4253
gt 03 Densidades miacutenimas ASTM D-4254
gt 03 Ensayo Corte Directo
gt 01 Anaacutelisis Quiacutemico
gt 01 Contenido de Sales Totales MTCE-219
gt 01 Contenido de Sulfatos ASTM D-516
gt 01 Contenido de Cloruros ASTM D-512
243 Clasificacioacuten de Suelos
Se realizaron los ensayos para la clasificacioacuten de acuerdo al Sistema Unificado
de Clasificacioacuten de Suelos (SUCS) en el laboratorio N0 2 de Mecaacutenica de Suelos
y Pavimentos de la Universidad Nacional de Ingenieriacutea Ver Cuadro N0 03
Cuadro Ndeg 03 CLASIFICACIOacuteN DE SUELOS
SONDAJE SPT-01 SPT-01 SPT-01
Prof(m) 7 00 -7 45 900-945 1100-1145Ret N0 4 000 000 010
Pasa N0 200 800 1200 1300LL() NP NP NPIP() NP NP NPSUCS SP-SM SW-SM SM
DescripcioacutenArena limosa pobremente
gradada
Arena limosa bien gradada Arena limosa
Corte directo (0) 2870o 2990o 2810degCohesioacuten(Kgcm2) 000 000 001
PesoUnitario(gcm3) 1534 1581 1596
Determinadoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte umtano entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes Olnres 22
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25 PERFIL ESTRATIGRAFICO
De acuerdo a la exploracioacuten efectuada mediante el sondeo tal como se
observaraacute en el reacutecord del estudio de exploracioacuten asiacute como en los resultados de
Laboratorio adjuntados en conformidad con las labores de campo ensayos de
laboratorio se tiene el siguiente perfil estratigraacutefico del sub suelo
- Desde OOOm hasta los 500m es una arena limosa mal gradada de baja
compacidad
- A partir de los 500m hasta los 745m de profundidad el sondaje se encontroacute
una arena limosa mal gradada color gris claro de mediana compacidad
- Desde los 745m viene seguida por una arena limosa bien gradada de color
gris amarillento densa subyace hasta una profundidad de 1145m una arena
limosa muy densa de color gris amarillento
Durante la exploracioacuten se realizoacute ensayos de SPT a partir de la profundidad de
500m
El nivel freaacutetico no se encontroacute
26 ANALISIS DE LOS RESULTADOS DE LABORATORIO
Del cuadro de propiedades iacutendices y paraacutemetros deducidos del estrato de
sustentacioacuten las arenas finas pobremente graduadas se observara lo siguiente
261 Anaacutelisis Quiacutemico
Del resultado del Anaacutelisis Fiacutesico Quiacutemico efectuado en una muestra
representativa proveniente del sondaje SPT-01 se tiene el cuadro Ndeg04
Determinacioacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller J toeacute Antonio Partoes O liw s 23
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Cuadro Ndeg 04 ANAacuteLISIS QUIacuteMICO
SondajeNdeg
Profundidad(m)
Sales Solubles Totales
PPM
ClorurosPPM
SulfatosPPM
SPT-01 600-1145 93100 21071 8392
Dichos valores de sulfatos NO ocasionan un ataque quiacutemico al concreto de la
cimentacioacuten debieacutendose de utilizar Cemento Poacutertlan Tipo I en la preparacioacuten del
concreto en los cimientos Seguacuten Design and Control of Concrete Mixtures
Capitulo II Paacuteg 20 Tabla 2-2 Poacutertland Cement PCA Asociacioacuten
262 Densidad Maacutexima Miacutenima y Relativa
A continuacioacuten se detalla los resultados de las densidades maacuteximas y miacutenimas
asiacute como las densidades relativas para cada profundidad a partir del sexto metro
Dp - IacutePd ~ P ldquo ) x l W Pd ( P raquo P^i )
^rndeDr r e l ^ a ()fe Dtosidad del en el terteno (k^m5)
DtosMad mirnma Dcradad rcca m ^im a (k ty i^ )
Cuadro Ndeg 05 CALCULO DE LA DENSIDAD NATURAL
Prof (m) N DR()(grcm3)
^min(grcm3)
Pd(grcm3)
600-645 43 58 1628 1441 1544
700-745 51 64 1628 1441 1544
800-845 74 83 1708 1454 1607
900-945 88 91 1708 1454 1607
1000-1045 94 93 1726 1467 1656
1100-1145 100 95 1726 1467 1656
Det^m inaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes Oliros 24
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Con la finalidad de asumir paraacutemetros de caacutelculo que correspondan a las
caracteriacutesticas inspeccionadas en el campo presentamos a continuacioacuten la
Cuadro N0 06 de denominacioacuten de arenas de acuerdo a su estado de
compacidad y los correspondientes rangos de densidad relativa seguacuten Lambe amp
Whitman (1969) y su correlacioacuten con la resistencia a la penetracioacuten estaacutendar
seguacuten Terzaghi y Peck (1948) modificada porskempton (1986)
Cuadro Ndeg 06- DESCRIPCIOacuteN DEL SUELO SEGUacuteN LA DENCIDAD
DESCRIPCION DENSIDAD RELATIVA PENETRACIOacuteN ESTAacuteNDARDR() N (GolpesPie)
Muy Suelta 0 - 1 5 0 - 4Suelta 1 5 - 3 5 4 - 1 0
Mediana 3 5 - 6 5 10 - 30Compacta 6 5 - 8 5 3 0 - 5 0
Muy Compacta 85 - 100 gt 50
ldquoFuente Lambe amp Whitman 1969rdquo
Tambieacuten es necesario tomar en cuenta que los granos angulosos encajan
unos con otros maacutes perfectamente que los redondeados y por esto las
arenas de granos angulosos tendriacutean un mayor aacutengulo de friccioacuten A
continuacioacuten se muestra una tabla que refleja esta influencia de la angulosidad y
de la granulometriacutea sobre el aacutengulo de friccioacuten maacuteximo presentada por Sowers y Sowers (1951) Cuadro Ndeg 07
Cuadro Ndeg 07- CORRELACIOacuteN ENTRE LA FORMA GRANULOMEacuteTRICA Y EL AacuteNGULO DE
FRICCIOacuteN INTERNA
FORMA
GRANULOMEacuteTRICA
AacuteNGULO DE FRICCIOacuteN MAacuteXIMO
SUELTA COMPACTA
Redondeada uniforme GJ O o 37o
Redondeada bien graduada 34deg 40deg
Angulosa uniforme 35deg 43deg
Angulosa bien graduada 39deg 45deg
ldquoFuente Sow^s y Sow^s (1951 )rdquo
Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes O liw s 25
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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
Por otro lado se muestra una correlacioacuten empiacuterica aproximada seguacuten Peck
Harrison y Thornbum (1953) de los estados de compacidad y los aacutengulos de
friccioacuten propuesta en base a ensayos de penetracioacuten estaacutendar Tal como se
muestra en la Cuadro N0 08
Cuadro Ndeg 08- CORRELACION ENTRE LA PENETRACION ESTANDAR Y EL ANGULO DE
FRICCIOacuteN INTERNA
PENETRACION ESTANDAR ANGULO DE FRICCION
N (Golpespie) (Grados)
0 - 4 2 8 - 2 9
4 - 1 0 2 9 - 3 0
1 0 - 30 3 0 - 3 6
3 0 - 50 36-41
gt 50 41 -45
ldquoFuente Peck Harrison yThornbum (1953)rsquorsquo
De acuerdo con estas referencias podemos asumir paraacutemetros con valores de
acuerdo a las inspecciones de campo de tal forma de estar del lado de la
seguridad
Como ensayo determinante se ha realizado ensayos de corte directo sobre
muestra remoldeada y drenada para hallar los paraacutemetros de Cohesioacuten (C) y
Angulo de friccioacuten 0 Los ensayos se realizaron en el laboratorio N0 2 de Mecaacutenica
de suelos y pavimentos de la Universidad Nacional de Ingenieriacutea
Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute ^ ito m o Partoes O liw s 26
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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARA DISENtildeO DEANCLAJES
31 CONDICIONES GEOLOacuteGICAS GEOTEacuteCNICAS
El perfil estratigraacutefico del suelo donde se realizoacute el estudio de mecaacutenica de suelo
presenta las siguientes caracteriacutesticas de suelo
- De OOOm a 900m Material encontrado es una arena limosa mal gradada de color gris claro (SP-SM)
- De 900m a 1100m (SW-SM) Se trata de una arena limosa bien gradada
compacta
- De 1100m a 1200m (SM) Arena limosa de densidad compacta
De acuerdo al estudio realizado in situ se determina los valores de la densidad
natural y el aacutengulo de friccioacuten para el lugar especiacutefico de Villa el Salvador de la
ciudad de Lima consideraremos el valor de cohesioacuten nula en el estudio y se
tomara dicho valor por ser un valor aun conservador para esta zona (Cuadro N0
09)
Seguacuten el estudio realizado no se encontroacute napa freaacutetica indicando que la
profundidad debe estar considerablemente maacutes abajo que la cota de cimentacioacuten
del proyecto (aproximadamente a 5000 m de profundidad)
Cuadro Ndeg 09 ESTRATIGRAFIacuteA DEL SUELO EN ZONA DE ESTUDIO DE VILLA EL
SALVADOR
Material Profundidad(m)
Nomenclaturasues Ytalt
(KNm3)Cohesioacuten
KPaAngulo de
Friccioacuten ($)
ArenaLimosa 0 0 0 -8 5 0 SP-SM 1534 0 287
ArenaLimosa 8 50 -11 00 SW-SM 1581 0 299
ArenaLimosa 1100-1150 SM 1596 1 281
Cabe sentildealar que para un disentildeo final de la estabilidad del talud con muro
pantalla anclada se recomienda la revisioacuten de la armadura de acero del muro
Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla jersquofech ille rJ re eacute ^ ito m o Paredes O liw s 27
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CAPITULO iexcln PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
que absorberaacute los esfuerzos del empuje del subsuelo para lo que se estaraacute a
disposicioacuten para las aclaraciones requeridas para el detalle respectivo
32 ESTABILIDAD DE CAPACIDAD DE CARGA DE PANTALLAS
ANCLADAS EN SUELOS
321 Introduccioacuten
El comportamiento de un anclaje en el suelo se rige principalmente por el
mecanismo de transferencia de la carga soportada por el anclaje al suelo masivo
a traveacutes de interacciones en la interfase suelo de bulbo (Figura 31) Este
mecanismo de interaccioacuten resulta en un aumento de la tensioacuten normal efectiva
del suelo y por consiguiente aumentando su resistencia a la cizalladura y el
factor de seguridad contra la rotura
En el disentildeo de una cortina atirantado la hipoacutetesis baacutesica es que las fuerzas
horizontales generadas por las presiones de contacto en la estructura del suelo
deben ser equilibradas por puntales mientras que el alivio de las tensiones
normales verticales causadas por la excavacioacuten por supuesto no Con esto los
valores de la tensioacuten de cizallamiento inducido por el proceso de excavacioacuten
aumentan significativamente con la profundidad de este
La tendencia de la cortina se mueve dentro de la excavacioacuten de la represioacuten
inducida por el suelo a lo largo de la superficie del suelo Pero pretensado la
primera liacutenea de las barras de cortina presiona contra las paredes de la
excavacioacuten sujetaacutendola al punto de anclaje Con el avance de la excavacioacuten la
estructura ahora tiende a girar alrededor de la primera liacutenea de amarre
causando desplazamientos laterales en el nuevo nivel de la excavacioacuten a su
vez de nuevo seraacute restringido por la aplicacioacuten de pretensado en la siguiente
liacutenea de anclaje Por lo tanto el movimiento de la cortina medida que avanza la
excavacioacuten se forma por una combinacioacuten de rotacioacuten y traslacioacuten influenciada
por un nuacutemero de factores tales como la cortina de incrustaciones en el terreno
de cimentacioacuten la inclinacioacuten varillas el grosor y rigidez de la estructura valores
de la distribucioacuten hipoacutetesis de sobrecarga de presiones de contacto en la interfaz suelopantalla etc La figura 04 ilustra las fuerzas que actuacutean sobre las bandas
Determinadoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute ta t to io Paredes O liw s 28
UNI^RSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil
CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
y las tensiones de cizallamiento en la interface suelo-pantalla que se desarrollan
en la excavacioacuten que se lleva a cabo
tFigura 04 Mecanismo de transferencia de carga en anclajes (Juran e Elias 1991)
Superficie de terreno
Figura 05 Sistema idealizado de fuerzas sobre pantallas atirantadas (Hanna 1982)
322 Modos de falla de pantallas ancladas en suelos
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes O liw s 29
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CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Hay varios mecanismos posibles de falla de los muros anclados Estas fallas
comuacutenmente son causadas por exceso de carga sobre un ancla Las cargas de
exceso pueden estar relacionadas con la carga de pre-tensionamiento la
secuencia de excavaciones las fuerzas del agua y fuerzas siacutesmicas entre otras
Los mecanismos de falla pueden involucrar los tendones la masa de suelo el
bulbo o las estructuras superficiales
Los principales tipos de falla son los siguientes de acuerdo con la figura 06
Figura 06 Tipos de ruptura de una pantalla anclada en suelo (GeoRio 2000)
a) Punzonamiento en la base - el suelo de fundacioacuten que soporta la base de
la pantalla tiene una capacidad de carga baja de menos de 20 kPa con iacutendice de resistencia a penetracioacuten NSPT lt 10
b) Rotura en fondo de la excavacioacuten - puede ocurrir cuando existe una capa de terreno blando debajo del nivel de excavacioacuten
Determinadoacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 30
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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
c) Ruptura Global - romper la cuntildea en mayor riesgo durante el proceso de
excavacioacuten o disturbacion generalizado de profundidad (veacutease tambieacuten
la Figura 07)
d) Deformacioacuten Excesiva - puede ocurrir durante la construccioacuten antes de
que el pretensado de los anclajes
e) Rotura del tirante - se puede producir si los componentes del sistema son
individualmente atirantado inadecuadamente o debido a la ocurrencia de
la sobrecarga de los anclajes durante la construccioacuten cuando no todos
los niveles de anclaje tambieacuten se instalaron
f) Rotura de la pantalla - ocurrencia de ruptura en flexioacuten debido al disentildeo
estructural inadecuado o ruptura de perforacioacuten anclas
Rupftra laquom cunha Ruptura generalizada
Figura 07 Tipos de ruptura global cuntildea y generalizada (GeoRio 2000)
323 Estimacioacuten de la capacidad de carga de anclaje en suelos
La mejor estimacioacuten de la capacidad de carga de los anclajes en suelos se
determina mediante la realizacioacuten de pruebas preliminares de anclaje construido
con la misma tecnologiacutea y mano de obra en el futuro emplazamiento de la obra
ya que no es teoacutericamente posible incorporar meacutetodos para el caacutelculo de la
influencia de diversos factores determinantes tales como proceso de perforacioacuten la calidad de mano de obra el proceso de inyeccioacuten etc
^ te rm in a c ioacute n del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes OIiacutetos 31
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CAPITULO lli PARAMETROS GEOTECNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
En general los meacutetodos disponibles para la determinacioacuten de la capacidad de
carga de los anclajes en suelo consideran que la resistencia del anclaje se debe
exclusivamente a la resistencia al corte desarrollado en la interface suelo-bulbo
sin tomar en consideracioacuten de los efectos del proceso de construccioacuten
incluyendo la influencia de procedimiento de inyeccioacuten soacutelo cualitativamente
3231 Norma Brasileiacutera NBR-5629
La NBR-5629 recomienda la estimacioacuten preliminar de liacutemite de capacidad de
carga anclada usando las siguientes expresiones
Suelos Granulares
Suelos Cohesivos r = a 0 UXb sO O M
Doacutende
Capacidad de carga limite o ultima
G Tensioacuten vertical efectiva en el punto medio del anclaje
U Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje
K f Coeficiente de anclaje dado en la Cuadro Ndeg 10
Lb Longitud del bulbo del anclaje
o Coeficiente de reduccioacuten de resistencia al corte no drenada Su
a 0 = 075 para Su s 40 kPa yPara suelos cohesivos
a 0 = 035 para Su s 100 kPa
lsquo Determinadoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de arcla|eBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliros 32
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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Cuadro Ndeg 10 COEFICIENTE Kr DE SUELOS GRANULARES
Suelo Compacidad
Suelta Compacta Muy CompactaLimo 010 040 100
Arena Fina 020 060 150
Arena Media 050 120 200
Gruesa y Pedr^ones 100 200 300
ldquoFuente Norma Brasilera NBR-5629
Este meacutetodo no tiene en cuenta los efectos de la presioacuten de inyeccioacuten El NBR-
5629 reconoce que la inyeccioacuten del bulbo de anclaje de la lechada puede ser del
tipo simple con flujo ascendente y de una sola etapa o por medio de vaacutelvulas y
en etapas sucesivas a criterio de la empresa ejecutora siempre que esteacuten
garantizados el llenado completo del agujero abierto en el suelo y la capacidad
de carga para el anclaje
3232 Meacutetodo de Ostermayer (1974)
Propone aacutebacos que relaciona la longitud de la zona de anclaje (bulbo) con la
capacidad de carga maacutexima de anclaje basado en el anaacutelisis de los resultados
de aproximadamente 300 ensayos en Alemania en anclajes con diaacutemetro de
perforacioacuten entre 10 y 20 cm y cobertura del suelo superior a 4m
La Figura 08 muestra las correlaciones sugeridas por Ostermayer para suelos
granulares sin especificacioacuten del procedimiento de inyeccioacuten o los valores de la presioacuten de inyeccioacuten
D e te ^ in a d oacute n del creficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato la je Bachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 33
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CAPITULO PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOSPARADISENtildeO DE ANCLAJES
laquoen
9laquo
O
mdash g pedregulho arenoso
areia meacutedia a grossa com pedregulho
Figura 08 Capacidad liacutemite de carga de anclaje en suelos granulares seguacuten Ostermayer (1974)
Para suelos cohesivos (limos y arcillas plaacutesticas medianas arcillas altamente
plaacutesticas) Ostermayer (1974) tambieacuten presento en la Figura 09 la variacioacuten con
la longitud de bulbo de la resistencia al cizallamiento en la interface suelobulbo
por unidad de longitud para anclajes realizados con y sin reinyeccioacuten En la
Figura 10 la variacioacuten en la resistencia al corte se muestra como una funcioacuten de
la reinyeccioacuten de presioacuten con lechada de cemento en la relacioacuten agua cemento
preparado = 04
ldquoDeterminaaoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jraeacute Antonio P a rce s OIitos 34
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CAPITULO IIIrsquo PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Figura 09 Resistencia a la rotura por unidad de longitud de los anclajes en suelos cohesivos
(Ostermayer 1974)
400
300
19 ancoragens executadas em argila de mediacutea a alta plasticidade Wl = 48a58 lp = 25 a35 le =11 a12
2001
Perfura^aacuteo
15(4M|
1510)
com reve^mento seco sem revestlmento seco sem revestimento com lavagem 15(420) - diagravemetro do furo- 15cm
-420 Kg de cimento consumido nareinjepao
1000 2000 3000 4000
Pressaacuteo de iacutenjegaacuteo (kPa)
Figura 10 Influencia de la presioacuten de inyeccioacuten en la resistencia al corte en suelos cohesivos
(Ostermayer 1974)
Determinacioacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio Paredes O liw s 35
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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
3233 Meacutetodo de Bustamante amp Doix (1985)
Basado en 120 pruebas de carga realizadas en Francia Bustamante y Doix
(1985) sugieren un meacutetodo para el dimensionamiento de los anclajes los cuales
consideran la influencia de la teacutecnica de inyeccioacuten presioacuten de inyeccioacuten y
volumen de pulverizacioacuten de cemento inyectado La capacidad de carga liacutemite de
anclaje Tmax se puede determinar por
Tmm Capacidad de carga limite o ultima
De Diaacutemetro medio para el tramo anclado
Dp Diaacutemetro perforado para el tramo anclado
P Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten
Lb Longitud del tramo anclado
qs Resistencia al cizallamiento o cortante
Cuadro Ndeg 11 COEFICIENTE 0 PARA SUELOS
Tipo de Suelo Coeficiente 0
Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten
Grava 180 13-14
Grava Arenosa 1 6-1 8 12-14
Arena con Grava 1 5-1 6 12-13
Arena Gruesa 1 4-1 5 11 -1 2
Arena Media 1 4 -1 5 11 -1 2
Arena Fina 1 4-1 5 11 -1 2
Arena Limosa 14- 15 11 -1 2
Limo 14-1 6 11 -12
Arcilla
OcitCO 12
Marga 18-21 11 -12
Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11
Determlnaaoacuten del c o c ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio P a rce s OIiacutetos 36
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CAPITULO un PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
El cuadro N011 presenta los valores de p que es el coeficiente de escala para
varios tipos de suelo teniendo en cuenta las dos teacutecnicas de inyeccioacuten (con y sin
reinyeccioacuten) suponiendo que el volumen inyectado es de al menos 15 veces el
volumen perforado para llegar a los valores de p en la tabla Como era de
esperar los valores maacutes altos del coeficiente se producen para los anclajes
reinyectadas
Los graacuteficos de correlaciones empiacutericas para estimar los qs coeficientes para
anclajes con y sin reinyeccioacuten se presentan para las arenas y gravas en la
Figura 11 y de limos y arcillas en la Figura 12 construida sobre la base de los
resultados de Doix y Bustamante (1985) Fujita (1977) Ostermayer y Scheele
(1977) Ostermayer (1974) Koreck (1978) y Jones (1980 1984) En abscisas la
cantidad Pl se refiere al liacutemite de presioacuten de inyeccioacuten y N el nuacutemero de golpes
de la prueba SPT
0 0 9 i f i 15 20 U 30 39 40 4 fl 3 0 S5 90 6S 7 0
Pl (MPa)1 _____i _______ i _____ i______ i _______ i _____i______ i _______ l __ mdasha--------- a--------- J-----------1---------- 1---------- 1
0 K O 30 D 90 laquo m laquo) tu M) no t raquo 1U 1WN
Figura 11 Correlaciones empiacutericas para la fuerza de cizallamiento por unidad longitud en la arena I
grava (Bustamante y Doix 1985)
lsquo Determlnadoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para diserto dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 37
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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Las correlaciones muestran que en comparacioacuten con una sola inyeccioacuten de los
efectos de la reinyeccioacuten en fases sucesivas son aparentemente maacutes
pronunciada para las arcillas limos (Figura 12) que para la arena grava (Figura
11) contradiciendo las pruebas experimentales que indican que los suelos
arenosos son de mayor inyectabilidad y maacutes susceptibles a los efectos de la
sucesiva reinyeccioacuten a alta presioacuten Este comportamiento puede deberse a otros
factores no considerados por Bustamante y Doix (1985) en la interpretacioacuten
empiacuterica de los resultados de las pruebas de carga (Novaacuteis Souza 2001)
-------------1-------------1------------T---------- ---F-------- ---------------- ~lo 10 20 30 40 W 60
N
Figura 12 correlaciones empiacutericas para la resistencia al corte por unidad de longitud en arcillas
limos (Bustamante y Doix 1985)
3234 Meacutetodo de Costa Nunes (1987)
Similar al meacutetodo de Bustamante y Doix (1985) fue propuesto por Costa Nunes
(1987) pero con la importante diferencia de que la influencia de la presioacuten de inyeccioacuten puede ser analizada cuantitativamente no soacutelo cualitativamente como en el meacutetodo de Bustamante y Doix (1985)
La capacidad de carga del liacutemite del anclaje estaacute dada por
bullDetermigravenatigraveoacuten del e ffic iente de resistencia al corte unitagraverio entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralaleBachiller Jreeacute Antonio Partoes OIiacutetos 38
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CAPITULO lli PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOS P A MDISENtildeO DE ANCLAJES
= c + +(TI
r M Capacidad de carga limite o ultima
D Diaacutemetro medio del bulboe
nd Coeficiente de aumento del diaacutemetro debido a la presioacuten de inyeccioacuten
nl Coeficiente de reduccioacuten de longitud por la presioacuten no uniforme
Lb Longitud del tramo anclado
r Resistencia al cizallamiento en la interface bulbo - suelo
Para determinar la resistencia al cizallamiento en la interface suelo-bulbo Costa
Nunes (1987) considera el criterio de rotura de Mohr-Coulomb suponiendo una
inyeccioacuten a presioacuten residual a rsquor estimada en un 50 la presioacuten inyeccioacuten dada
c Cohesioacuten
Yc Peso especiacutefico del suelo a una profundidad al centro del bulbo
h Profundidad al centro del bulbo
nh Reduccioacuten del factor de profundidad cuando es maacutes de 9m
0 Angulo de friccioacuten
a r 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten
Seguacuten Costa Nunes en la mayoriacutea de los casos se puede considerar nh = na = nb = 1
lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 39
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA AL CORTE
UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
41 PROCEDIMIENTO DE TRABAJO
El presente procedimiento comprende los trabajos requeridos para la correcta
ejecucioacuten de los anclajes en la zona determinada en villa el salvador
411 Secuencia de los trabajos
4111 Anclajes de cable
Los anclajes post-tensados son estructuras flexibles y lineales compuestos por
varios cordones de acero de alta resistencia los cuales se adhieren o fijan con
cemento dentro de roca o suelo estable (pasando el planode falla) Los anclajes
al tensarlos transmiten los esfuerzos desde el cabezal (extremo visible en la
superficie del talud) hasta el tramo anclado mitigando de esta forma los
movimientos del talud
Los anclajes estaraacuten conformado por cordones de acero grado 270 de baja
relajacioacuten con 58rdquo (1500 mm) de diaacutemetro acorde con los requerimientos del
ASTM A-416 Las caracteriacutesticas mecaacutenicas del acero grado 270 de baja relajacioacuten son
Esfuerzo miacutenimo a la rotura 18980 kgmm2 (18619 KNcm2)
Esfuerzo de fluencia 17082 kgmm2 (16757 KNcm2)
Moacutedulo de elasticidad 2780000 kg (195 KNmm2)
Seguacuten los requerimientos indicados en la norma ASTM A-416 los valores de resistencias miacutenimas del cable se indica a continuacioacuten
Diaacutemetro del cordoacuten 1524 mm (0600 in)
Deterninadoacuten del ^laquofic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 40
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Aacuterea de acero por cordoacuten 14000 mm2 (0153 in2)
Resistencia miacutenima a la rotura (Fr) 2657000 kg (2607 kN)
- Resistencia miacutenima a la fluencia (Sfc) 2391000 kg (2346 kN)
Con estas caracteriacutesticas se obtienen seguacuten los lineamientos para disentildeo
indicados en las recomendaciones del Instituto del Post-Tensado los siguientes valores para cada cable de acero de 06rdquo de diaacutemetro (1524 mm)
- Carga de disentildeo o trabajo (060 F r ) 1595040 kg (15642 KN) Ftr
- Carga de ensayo (120 Ftr) 1914007 kg (18770 KN)
- Carga de incorporacioacuten (105 Ftr) 1674782 kg (16424 KN)
lsquo Porcentaje sugerido para los ensayos en anclajes temporales
a) Armado de Anclajes
La preparacioacuten de los anclajes ha sido realizado sobre una plataforma provisional para el montaje primero se prepararaacute el tubo de inyeccioacuten de PVC
clase 10 con diaacutemetro de 1rdquo donde se ejecutaraacuten los agujeros para la inyeccioacuten
(vaacutelvula-manguito) Luego alrededor del tubo de inyeccioacuten se colocaraacuten los
cables de acero sobre separadores y cortados seguacuten la longitud definitiva del
anclaje
Los cables requeridos fueron suministrados y montados en campo el tramo del
cable de acero correspondiente al bulbo del anclaje ha sido preparado previamente y en la zona de transicioacuten del tramo libre al anclado el cable fue
sellado con cinta plaacutestica para evitar la entrada de lechada de cemento al tramo libre el tramo libre se protegioacute (aisloacute) con una manguera de polietileno actuando
como un forro
lsquo Deterrnnadoacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes Olitos 41
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Figura 13 Armado de anclaje de cable
b) Perforacioacuten
El objetivo de las perforaciones para anclajes es la obtencioacuten de un agujero con
la mayor linealidad posible El diaacutemetro de la perforacioacuten debe permitir la instalacioacuten del anclaje de cable del modo maacutes faacutecil posible
Baacutesicamente existen dos sistemas de perforacioacuten que pueden ser utilizados en
la ejecucioacuten de anclajes El primero es el sistema rotativo convencional y el segundo ha roto percusioacuten
Para la ejecucioacuten de la perforacioacuten se ha empleado el meacutetodo rotativo con el uso de una zapata tipo widia
El sistema que se ha aplicado es de perforacioacuten a rotacioacuten con tuberiacutea HQ hasta la profundidad requerida una vez llegado a la cota se perfora con tuberiacutea de
revestimiento HW (rimando en la zona exterior de la tuberiacutea HQ) hasta llegar a la cota de fondo donde se colocaraacute el anclaje
Se procede a limpiar el sondeo con agua y se retira la tuberiacutea interior HQ una vez retirada toda la tuberiacutea HQ se procede a colocar el anclaje de cable
Bachllldrsquo Jeacute Antonio Paredes Oliws 42
Determinadoacuten del crofidente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclaje
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Colocado el anclaje de cable se procede a retirar la tuberiacutea de revestimiento HW
para despueacutes inyectar el anclaje con lechada de cemento
Figura 14 Colocado de anclaje de cable en sondeo
c) Inyeccioacuten
Los anclajes fueron fijados en el terreno a traveacutes de lechada de cemento compuesta por una mezcla de agua limpia con cemento Portland comuacuten tipo I
La gran mayoriacutea de las recomendaciones y praacutecticas existentes situacutean la relacioacuten
aguacemento entre 045 y 055 en peso
En nuestro caso se ha usado la relacioacuten ac de 050 mezcla que garantiza una
resistencia a la compresioacuten simple de 210 kgcm2 a los 7 diacuteas
Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enve la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 43
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Figura 15 Inyeccioacuten de anclaje de cable
d) Tensado
Todos los anclajes fueron tesados una vez que la lechada de cemento del
anclaje obtuvo la resistencia adecuada (210 kgcm2) se estimoacute en 7 diacuteas como miacutenimo en cada caso
El tesado de los anclajes se realizoacute con gato hidraacuteulico de hasta 100Tn de carga
de trabajo y con una carrera en el pistoacuten de hasta 10rdquo ademaacutes permitioacute tesar
los cables del anclaje en conjunto el tesado se realizoacute hasta llegar al arranque del bulbo
4112 Equipos y Materiales
Relacioacuten de equipos y materiales utilizados
Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Antonio Paredes O liw s 44
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Cuadro Ndeg 12 EQUIPOS UTILIZADOS
ITEM DESCRIPCION CANTIDAD
1 B O M B A DE LO D O S C M O T O R L IS TE R P E T TE R 100
2 B O M B A P A R A TE N S A D O E N E R P A C 100
3 G A T A H ID R A U L IC A E N E R P A C DE 10000 PSI 100
4 E Q U IP O DE P E R F O R A C IO N R O T A T IV O D IA M A N TIN O 100
5 B O M B A DE IN Y E C C IO N DE C E M E N T O 100
6 TU B E R IA DE P E R F O R A C IO N HQ y H W 100
7 TU B E R IA DE IN Y E C C IO N C O N O B T U R A D O R 100
8 E Q U IP O DE SPT 100
42 ESTIMACIOacuteN DE LA CAPACIDAD DE CARGA SEGUacuteN LOS DATOS OBTENIDOS EN EL ESTUDIO DE MECAacuteNICA DE SUELOS
De acuerdo a los datos obtenidos en el estudio de mecaacutenica de suelos se tiene
lo siguiente
Cuadro Ndeg 13 DATOS REALES DEL ESTUDIO
DATOS
Del estudio de mecaacutenica de suelos De los anclajes
Paraacutemetros Unidad Paraacutemetros Unidad
Cohesioacuten 0 Carga de Anclaje NA
Angulo de friccioacuten 2870o Profundidad del bulbo de anclaje 950m
Peso Unitario 1476 KNm3 Diaacutemetro del bulbo 0114m
Clasificacioacuten SUCS Arena limosa gradada SP-SM
Longitud del Bulbo de Anclaje 40 50 y 60m
Factor de seguridad Presioacuten de iny^cioacuten 60 kgcm2
Habiendo obtenido todos los paraacutemetros necesarios se puede estimar las capacidades de cargas de acuerdo a los meacutetodos mencionados en el capiacutetulo anterior(Capiexcltulo III 323)
Deterrntoadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 45
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
gt Norma Brasilera NBR 5629
gt Bustamante y Doix 1985
gt Meacutetodo Costa Nunes 1985
421 Norma Brasilera NBR 5629
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son las longitudes
ancladas que 40 50 y 60m asiacute como el valor Itf igual a 15 valor que se
obtiene del tipo de suelo del cuadro Ndeg 10
Cuadro Ndeg 10 - Coeficiente Kf de suelos granulares NBR-5629
Suelo Compacidad
Suelta Compacta Muy Compacta
Limo 010 040 100
Arena Fina 020 060 150
Arena Media 050 120 200
Gruesa y Pedr^ones 100 200 300
2 - M C T O D O D E L A N O R M A B R A S I L E R A - 5 6 2 9
_ J 7 -T = 0 -7 U t L r K s Para suelos granularesmax Z b f
T (max) =
az =
Capacidad de carga limite o ultima TN
Esfuerzo vertical efectivo en el punto medio del anclaje KNm2
O
CIl
II II Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje m
Longitud del bulbo del anclaje m
coeficiente de anclaje dado en la Tabla Ndeg M
Cuadro Ndeg 14 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BR-5629
y e
(K N m 2 )
z
iexclm )
D
(m )
a z
(K N m 2 )
U
( m )
Lb
(m )
K f T ( m a x )
lt trade l
14 8 7 0 01 103 32 0 4 3 4 0 9 15 27 23 _
14 8 65 0 1 9 5 9 4 0 4 3 5 0 15 V 3 1 6 1 ___
14 8 6 0 H 0 1 8 8 5 6 0 4 3 6 0 B U 15 35 01
Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de arolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes Ouumltos 46
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422 Meacutetodo Bustamante y Doix 1985
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son la parte anclada
40 50 y 60m el diaacutemetro perforado 0114m el coeficiente p que es el
coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo seguacuten el tipo de inyeccioacuten para
nuestro caso es el 14 derivaacutendose este valor del estudio de suelo (Cuadro Ndeg
11) El coeficiente qs (resistencia cortante) toma valores de 02 y 025 Mpa
Cuadro Ndeg 11 - Coeficiente p para suelos
Tipo de Suelo Coeficiente P
Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten
Grava 180 13 -14
Grava Arenosa 1 6 -1 8 12 -14
Arena con Grava 1 5 -1 6 12-13
Arena Gruesa 14- 15 11 - 12
Arena Media 1 4 -1 5 11 - 12
Arena Fina 14 -1 5 11 -12
Arena Limosa 14- 15 1 1 -1 2
Limo 14- 16 1 1-1 2
Arcilla 1 8 -2 0 12
Marga 18- 21 11 - 12
Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11
3- METODO DE BUSTAMANTE Y DOIX 1985
T(max) = Capacidad de carga limite o ultima TN
De= Diaacutemetro medio para el tramo anclado m
Dp = Diaacutemetro perforado para el tramo anclado mLb= Longitud del tramo anclado m
P = Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten qs= Resistencia al cizallamiento o cortante Mpa
ldquoDeterminadoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo de anclajerdquoBachiller Jraeacute Antonio Paredes Oliws
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Cuadro Ndeg 15 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BUSTAMANTE DOIX 1985
p Dp
(m)De(m)
Lb(m)
qs
(Mpa)
T (max)
(TN)130 011 0149 40 025 4759130 011 0149 50 02 4759130 011 0149 60 02 5710
423 Meacutetodo Costa Nunes 1985
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada necesarios son la
longitud de la parte anclada 40 50 y 60m el diaacutemetro perforado para el tramo
anclado 0114m ademaacutes el coeficiente de reduccioacuten por la presioacuten no uniforme
ni el coeficiente de aumento de diaacutemetro nd por la presioacuten de inyeccioacuten estos
dos uacuteltimos coeficientes toman valores de 1 otro dato de entrada importante
seguacuten Costa Nunes es la resistencia cortante t que es calculada con la
expresioacuten
T f = c + (c rsquo+CT rsquo 0 SUELOSGRANUWRES
r f = c + (y chnh +CTr )tan0 SUELOS COHESIVOS
C = Cohesioacuten del suelo KNm2yc= Peso especifico del suelo a una profundidad al centro del bulbo KNm3 h = Profundidad al centro del bulbo m
nh = Factorde correccioacuten cuando esta a una superior a 9m 0 = Angulo de friccioacuten
or= 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten KNm2
Para mayoriade asos nh = nb = nd = 10 De acuerdo a Costa Nunes
Cuadro Ndeg 16 RESISTENCIA CORTANTE SEGUacuteN DATOS
C ye h nh 0 OT T
(KNm2) (KNm3) (m) (0 ) (KNm2) (KNm2)
00 148 70 10 287 4000 2756
00 148 65 10 287 4000 2715
00 148 60 10 287 4000 2675
techlllerJtoeacute Antonio Parces Oliws 4 8
Deteminadoacuten del (E fic ien te de resistencia al corte unitario ende la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquo
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
La resistencia cortante hallada de esta ecuacioacuten depende de los paraacutemetros
mostrados en la figura superior asiacute como la presioacuten de inyeccioacuten que se usa no
supera los 8 a 10 Kgcm2 con estos datos se halla el esfuerzo cortante que es
un valor de 3924 KNm2 El diaacutemetro medio de la perforacioacuten es de 0137m
1- METODO DE COSTA NUNES
T(max) = C a pa c idad d e ca rga l im i te o u l t im a TN
D e = D ia m e tro m e d io d e l b u lb o m
nd= C o e f ic ie n te d e a u m e n to d e l d ia m e tro d e b id o a la p re s ioacute n d e in y e c c ioacute n
^ = L o n g itu d d e l t ra m o a n c la d o m
nl = C o e f ic ie n te d e re d u c c ioacute n d e lo n g itu d p o r la p re s ioacute n n o u n ifo rm e
x = R e s is te n c ia al c iz a lla m ie n to e n la In te r fa s e b u lb o s u e lo K N m 2
Cuadro Ndeg17 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO COSTA NUNES 1985
ni Lb nd De Tmax(m) (m) (TN)
10 40 10 011 403
10 50 10 011 497
10 60 10 011 587
Aplicado estos tres meacutetodos para calcular la capacidad de carga uacuteltima podemos elaborar el siguiente cuadro Ndeg 18
Cuadro Ndeg 18 CUADRO RESUMEN PARA LAS DIFERENTES LONGITUDES DE BULBOS
ANCLAJE METODO NBR-5629 BUSTAMANTE Y DOIX COSTA NUNES
BULBO T (Max) T (Max) T (Max)
(m) (TN) (TN) (TN)
40 27-23I M t 4759 4030
50 3161 4759 4970
60 3501 5710 5870
D e t^m ito a oacute n del ^laquo fic ien te de resistencia al to rte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 49
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
43 RESISTENCIA ENTRE EL BULBO Y EL SUELO
La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las
propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y
la presioacuten de inyeccioacuten (Cuadro N0 11)
El esfuerzo al cortante en el anclaje puede ser calculado por la expresioacuten
(Littlejohn y Bruce 1975)
Ecuacioacuten (10)
Doacutende
T = Fuerza de tensioacuten de disentildeo
D h = Diaacutemetro del hueco
r a = Esfuerzo de cortante permitido
Lb = Longitud cementada del bulbo
Determ l^raoacuten del ctoficiente de resistencia al torte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje Bachiller Jraeacute Antonio Partoes O lilaquo s 50
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Cm I
CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Cuadro N0 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuerzos en bulbos de diaacutemetro
pequentildeo (Sabatini y otros 1999)
Tipo de SueloFactor Suelo Granular Suelo Cohesivo
Propiedades del sueloAngulo de friccioacuten tamantildeo y distribucioacuten de los agriados Mheslon Indice plastico
l^todo de perforacioacuten El uso de tuberiacutea de revestimiento aumenta los esfuereos normales y de friccioacuten
El uso de lodos en la ^rforacioacuten disminuye la capacidad
Longitud del bulto
La resistencia aumenta al aumentar la longitud del bulbo hasta los 6 metros con incrementos moderados hasta los 12 metros y muy ^co Incremento despueacutes de los 12 m
Incrementos continuos en suelos con resistencia no drenada menor de 96 kPa
1 ----mdash r
Aumenta la resistencia hasta un diaacutemetro de 30 centiacutemetros
Diaacutemetro del bulboAumenta la resistencia al aumentarel diaacutemetro hasta 10 centiacutemetros y muy poco a partir de ese diaacutemetro
i
La capacidad del ancla aumenta al aumentar la presioacuten de inyeccioacutenPresioacuten de Inyeccioacuten
La capacidad del ancla aumenta solamente con inyeccioacuten por etapas Presiones iniciales muy altas deben evltarse
En el Cuadro N0 20 se muestran algunos valores del esfuerzo de cortante permitido para anclajes en roca y en suelos Los tendones deben separarse
entre siacute utilizando espaciadores para asegurar la adherencia total de cada uno
de ellos a la mezcla cementante en toda la longitud del bulbo Adicionalmente
deben colocarse centralizadores para garantizar que existe un cubrimiento de mezcla de miacutenimo 10mm
Determinadoacuten del cw ficlente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliras 51
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad da Ingenieriacutea Civil
CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo
interface a lo largo del bulbo (Modificado de PTI
de anclaje y el material en la
1996)
R esistencia Uacute ltim a al C ortan te R es is tenc ia Uacute ltim a alen tre el Bulbo y el ^ t e r ia l en la C ortan te entre el B u lto y el
T ipo de ^ t e r ia l In tertace P eriacutem etra l del B u lto ^ t e r i a l en la Interfacepara Iny toc ione s por P eriacutem etra l del B u lto para
G ravedad Inyecciones a P resioacuten
Kpa Kpa
G ranito y basa lto 1700 a 3100
C aliza do lom fflca 1 4 0 0 a 2 1 0 0
C aliza blanda 1000 a 1ltW0
P izarras y lutitas duras 800 a 1400
Lutrias blandas 200 a 800
Aren iscas 800 a 1700
Aren iscas m e tto riza d a s 700 a 800
C reta 200 a 1100
^ r g a m eteorizada 150 a 250
C oncre to 1400 a 2 8 0 0
Arcilla lim osa blanda30 a 70
Arcilla lim osa30 a 70
Arcilla dura de p lastic idad m edia a alta
30 a 70 30 a 100
Arcilla m uy dura de p lastic idad m edia a alta
70 a 170
Arcilla m u y dura lim osa de p lastic idad m edia
270 a 370
Arena de grano m edio a fino dens idad m edia a alta
80 a 370
Arena de grano grueso con grava densidad media
100 a 600
Arena de grano g rueso con grava densidad densa a m uy densa
70 a 140 250 a 900
Arenas lim osas170 a 400
D etritos g lac ia les densos300 a 500
Grava arenosa densidad m edia200 a 1300
Grava arenosa densa a m uy densa 270 a 1300
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario en te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 52
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga en bulbos de anclas preshy
tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatini y otros 1999)
Tipo de Suelo
DensidadRelativa
(SPT)
Transferencia Estirada en
kNmmdashf---------------------- 1
Suelta 145^ en a y l^d ia densa 220grava Densa 290
Suelta 100^ en a l^dia densa 145
Densa 190
Suelta 70^ en a y l^d ia densa 100limos Densa 130
I^zcla de arenay arcilla Dura 30de baja l^ y Dura 60plasticidad
Suelta SPT = 4 a 15^ d ia densa SPT = 15 a 30
Densa SPT = mas de 30
431 Calculo de la adherencia
La resistencia a la adherencia muy raramente se mide en el laboratorio y no existe un procedimiento estaacutendar para calcularla La mayoriacutea de los disentildeos se basan en estimativos ldquocrudosrdquo de la resistencia entre el suelo o roca y el bulbo
por correlacioacuten con casos similares tablas de resistencias tiacutepicas o por la
experiencia local
La carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar SPT como se
indica en la Cuadro Ndeg 20 (Sabatini y otros 1999) El factor de seguridad recomendado debe ser mayor de 20
La suposicioacuten de la resistencia entre el bulbo y el suelo genera una gran incertidumbre en el disentildeo y en ocasiones se ha llegado a fracasos
Determlnaaoacuten del cw fic iente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 53
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil
CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILM EL SALVADOR
Como solucioacuten a la incertidumbre generada por la suposicioacuten de la adherencia
entre el bulbo y el suelo se acostumbra a realizar pruebas de carga de anclajes
con el objeto de verificar en campo los valores supuestos y si es necesario
modificar las longitudes del bulbo o las cargas aplicadas
Estos ensayos son muy importantes al inicio del proceso de construccioacuten de los
anclajes Despueacutes de realizados los ensayos de carga se procede a revisar y
actualizar el disentildeo en lo relacionado con los bulbos de anclaje especialmente
cuando se requiere aumentar su longitud
44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE EL BULBO Y EL
SUELO EN VILLA EL SALVADOR
441 Tensado de anclajes
Los anclajes han sido tensados hasta llegar al arranque del bulbo para esto se
detalla a continuacioacuten los resultados de la prueba de tensado
Cuadro Ndeg 22 CARGA DE ARRANQUE DE BULBOS EN VILLA EL SALVADOR
Anclaje Longitud Bulbo (m) Carga Tesado (TN)
A-I 40 3646
A-ll 50 4215
A-lll () 60 4404
() Para el anclaje A-lll no se llegoacute al arranque
Con los datos obtenidos procedemos a calcular el esfuerzo de corte en la
interaccioacuten bulbo - suelo para esto nos apoyamos con la Ecuacioacuten (10)
Seguacuten la ecuacioacuten se tiene
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller J toeacute Antonio Paredes OHtos 54
NIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA Facultad de Ingenieriacutea Civil
CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
T
nDhLb
Cuadro Ndeg 23 ESFUERZO DE CORTE ENTRE BULBO - SUELO EN VILLA EL SALVADOR
ANCLAJE T(TN) Dh (m) Lb(m) T a (KNm2)
A-I 3646 01143 40 24902
A-ll 4215 01143 50 23030
A-lll () 4404 01143 60 20053
lsquo to te rm in^oacuten del ctoficlente de resistencia al torte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 55
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Ciril OBTENIDOS
CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS
51 Capacidad de Carga Ultima Obtenido
La capacidad de carga ultima obtenida en campo para los anclajes A-I y A-ll se
verifica cuando el bulbo falla por arrancamiento mientras que para el anclaje A- III el bulbo no falla por arrancamiento sin embargo se ensaya hasta llegar al
liacutemite de fluencia
De acuerdo al cuadro N0 22 para los anclajes A-I y A-ll se ha llegado a la carga
ultima mientras que para el anclaje A-lll se ha llegado a la carga miacutenima de
fluencia
El cuadro N0 23 nos indica el esfuerzo de corte real que existe entre el bulbo y
el suelo de la zona en estudio los valores de ^ a para los anclajes A-I y A-ll son
calculados de acuerdo a la Ecuacioacuten (10)
52 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido
De los valores obtenidos con referencia a los anclajes A-I y A-ll se puede
comparar con los valores del Cuadro Ndeg 20 por consiguiente para las arenas
limosas se tiene un rango de valores que pudiera tomar ^ a (170 KNm2 - 400
KNm2) el cual estaacute dentro de ese rango nuestros valores hallados para nuestro
tipo de suelo en estudio seguacuten el Cuadro Ndeg 23
Haciendo un graacutefico comparativo con los resultados obtenidos del Cuadro Ndeg 23
y los datos que nos brinda el Cuadro Ndeg 20 de acuerdo al rango de valores se
tiene el Figura Ndeg 16
En la Figura Ndeg 16 podemos visualizar los valores obtenidos que se encuentran
dentro del rango de valores de Resistencia Uacuteltima al Cortante entre el Bulbo y el
suelo arenoso
Determinacioacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 56
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Civil OBTENIDOS
Figura Ndeg 16 Valores resistencia uacuteltima
Tambieacuten se pudo observar que los diaacutemetros reales fueron mayores en
comparacioacuten con el diaacutemetro de perforacioacuten tal como se muestra en el cuadro
N0 24 -
Cuadro Ndeg 24 DIAacuteMETROS REALES EN CAMPO Y EL EN AUMENTO
ANCLAJE D Teoacuterico (m)D Real de
Anclaje (m)() Aumento
A-I 01143 0141 2336
A-ll 01143 0147 2860
A-lll () 01143 0151 3211
lsquo Deteroinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte uniterio e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jw eacute Antonio Paredes O liw s 57
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
61 CONCLUSIONES
1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de
valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se
realizoacute la prueba (Villa el Salvador)
2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de
resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso
para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar
en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de
suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador
3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada
4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)
debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo
previamente calibrado
5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo
tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de
Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros
meacutetodos estimativos
6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga
requerida
7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten
8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi c o n c l u s io n e s y r e c o m e n d a c io n e s
62 RECOMENDACIONES
1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de
verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del
comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio
2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con
precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las
longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea
evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de
perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria
de los anclajes
3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en
cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser
mayores
4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable
controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten
los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos
lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil B IB L IO G R A F IA
BIBLIOGRAFIacuteA
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Determlnatiacuteoacuten del c iacutec le n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de anclajetachlller Jraeacute Antonio Paredes Oliws 60
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO I GENERALIDADES
12 OBJETIVOS
Establecer el coeficiente de corte unitario que existe entre un suelo arenoso y
el bulbo de cemento formado por el anclaje
Evaluar las caracteriacutesticas del lugar a partir del estudio de mecaacutenica de
suelos y determinar los paraacutemetros del suelo en una determinada zona de
Villa el Salvador
Calcular la resistencia uacuteltima al cortante entre el bulbo y el material en la
interface perimetral del bulbo para inyecciones a baja presioacuten considerando
pruebas experimentales in situ en el distrito de Villa el Salvador
Realizar un cuadro comparativo en base a los valores experimentados obtenidos y en suelos similares en otros paiacuteses
13 ALCANCES
El presente informe de suficiencia se basa en establecer el coeficiente de corte
unitario que existe entre un suelo arenoso y el bulbo de cemento para anclajes
de cable tipo toroacuten in situ para este fin la informacioacuten requerida se realizoacute de la
siguiente manera en forma secuencial primero se recopilo informacioacuten mediante
buacutesqueda de artiacuteculos tesis libros y toda informacioacuten relevante sobre el tema
segundo se realizoacute trabajos de campo de la zona en estudio que consistiacutea en
obtener los paraacutemetros geoteacutecnicos de suelo requeridos para el disentildeo de
anclajes tercero se ejecutaron anclajes con diferentes longitudes de bulbos de
cemento que fueron ensayados y tesados hasta el arranque cuarto se realizoacute
un anaacutelisis e interpretacioacuten de los datos obtenidos en campo que seraacuten
evaluados para obtener valores de coeficiente de resistencia al corte unitario entre el bulbo y el suelo quinto se hace una comparacioacuten de los resultados
obtenidos con datos existentes (en tablas) de suelos similares sexto se recoge
las conclusiones y recomendaciones realizadas para el coeficiente de corte
unitario entre un suelo arenoso en distrito Villa el Salvador y el bulbo
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute ta ton io Paredes O l i ^ 12
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CAPITULO II ESTUDIO DE I^ S CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOS
ARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
21 UBICACION Y CONDICIONES CLIMATICAS
211 Ubicacioacuten
El terreno del estudio se encuentra ubicado en la Interseccioacuten de la Av El Sol y
la Av Pachacutec en la Mz C Lt 06 en el distrito de Villa El Salvador
Provincia Lima Departamento Lima siendo una zona netamente industrial
212 toceso al Aacuterea en Estudio
El acceso a la zona en estudio es a traveacutes de transporte puacuteblico (Oacutemnibus) por la
Av Pachacutec arteriacutea importante del Distrito de Villa el Salvador hasta llegar
con la interseccioacuten de la Av El Sol tambieacuten se puede llegar al lugar viacutea el tren
eleacutectrico hasta el paradero El sol (Av El Sol) y llegar hasta la interseccioacuten con la
Av Pachacutec (ver Figura 01 y 02)
Figura 01 Ubicacioacuten de zona en estudio
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Partoes O liw s 13
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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
Figura 02 Vista frontal del lugar en estudio
213 Condicioacuten Climaacutetica
Esta aacuterea del estudio estaacute sometido a la accioacuten microclimaacutetica de la Costa
y se le conoce como semiaacuterido limitado con afloramientos rocosos del complejo
basal de la costa
Las precipitaciones son irregulares y en forma de garuacuteas las que se presentan
en invierno siendo tambieacuten frecuentes por las tardes La temperatura en estos
periodos alcanza valores miacutenimos de hasta 11degC
Durante el verano se registran temperaturas de hasta 28degC variando la
humedad relativa en estos periodos entre 70 a 90
22 GEOLOGIAY SISMICIDAD
221 Geologiacutea
Estudios realizados para la zona y aacutereas circundantes han determinado que la geologiacutea local estaacute representada por el afloramiento de secuencias litoloacutegicas
sedimentarias intrusivas y depoacutesitos eoacutelicos El escenario del estudio se encuentra enmarcado dentro del cuadro morfotectoacutenico de la costa y el borde
occidental andino habiendo sido afectado por la tectoacutenica desarrollada durante
la orogeacutenesis andina la misma que dio lugar a una deformacioacuten con
plegamientos entre los que destaca el Sinclinal de Pachacamac se trata de un
ldquoDeterminaaoacuten del awficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 14
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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS YPAtaacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
pliegue abierto con un plano axial vertical ligeramente inclinado al Sureste y un
eje de direccioacuten N30degO Las rocas en las cuales se ha desarrollado
corresponden a la Formacioacuten Pamplona de composicioacuten arcillo-calcaacuterea por lo
tanto plaacutesticas Al Sur del Cerro Lomo de Cocina y a la altura del grifo Conchaacuten
se tiene afloramientos del flanco occidental Gran parte de este sinclinal se
encuentra cubierto por depoacutesitos eoacutelicos Cuaternarios Estratigrafiacutea Las
unidades litoestratigraacuteficas que afloran en el Cerro Lomo de Corvina y
alrededores estaacuten conformados por rocas sedimentarias del cretaacuteceo inferior
representados por la Formacioacuten Pamplona depoacutesitos inconsolidados del
Cuaternario de origen marino aluviales y eoacutelicos
A Cretaacuteceo Inferior
Formacioacuten Pamplona esta secuencia se manifiesta por presentar paquetes de
calizas de color gris a oscuras iacutenterestratificadas con delgados horizontes de
color rojizo por la presencia de fierro tambieacuten se manifiestan afloramientos de
lutitas gris verdosas y margas intercalados con lutitas limoliacuteticas amarillo a
rojizas por correlacioacuten estratigraacutefica se le ha asignado una edad cretaacuteceo
inferior
B Cuaternario
Pleistoceno
Depoacutesitos Eoacutelicos Los depoacutesitos eoacutelicos pleistocenicos estaacuten conformados por
acumulaciones eoacutelicas antiguas y que en la actualidad se hallan estabilizadas
conformando lomadas y cerros de arena como el Cerro Lomo de Corvina
extendieacutendose al NE hasta la Tablada de Luriacuten donde ahora se asienta la poblacioacuten de Villa El Salvador cubierto por otros depoacutesitos eoacutelicos maacutes recientes
Depoacutesitos Aluviales Este tipo de depoacutesitos se posicionan al sur del Cerro Lomo
de Corvina en la cuenca del riacuteo Luriacuten y esta constituidos por material acarreado
cantos y gravas subredondeadas de diferentes tipos de roca de composicioacuten
intrusita y volcaacutenica en una matriz areno limosa o arcillosa con buena seleccioacuten
tiene espesores que alcanzan decenas de metros sobre los que se asientan
algunos centros urbanos y terrenos de agricultura por lo que adquieren una significativa importancia para la regioacuten ya que ellos contienen acuiacuteferos notables
que dan vida a nuacutemeros pobladores y gran parte de la agricultura La edad de
Determinadoacuten del ctoficlente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes Olnras 15
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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
estos depoacutesitos es desconocida sin embargo dado su gran volumen es evidente
que su deposicioacuten viene desde el Pleistoceno
Reciente
Depoacutesitos Eoacutelicos Estaacuten conformados por arenas moacuteviles que proceden de las
diversas playas del litoral como Conchaacuten y Luriacuten en su movimiento adoptan
variadas formas como mantos dunas y barcanes
2211 Caracteriacutesticas Geomorfoloacutegicas
Los rasgos geomorfoloacutegicos presentes en el aacuterea son el resultado del proceso
tectoacutenico y plutogravenico sobre impuesto los procesos de geodinaacutemica que han
modelado el rasgo morfo-estructural de la regioacuten Asiacute mismo la erosioacuten la
inclinacioacuten por el drenaje del Rio Luriacuten y la acumulacioacuten de arena eogravelica sobre
grandes extensiones de la zona han dado la configuracioacuten actual
Borde Litoral aacuterea de tierra firme adyacente a la liacutenea litoral expuesta a la
accioacuten de las olas marinas que forman playas abiertas por acumulacioacuten de
arenas a traveacutes de corrientes litorales
Planicies Costaneras y Conos Deyectivos Es la zona comprendida entre el
borde litoral y las estribaciones de la Cordillera Occidental constituida por una
faja angosta de territorio paralela a la liacutenea de costa adquiriendo mayor
amplitud en el Valle de Luriacuten Constituyen superficies cubiertas por gravas y
arenas provenientes del transporte y sedimentacioacuten del riacuteo Luriacuten y por arena
proveniente del acarreo eogravelico desde las playas por vientos que corren con direccioacuten SO a NE
Lomas y Cerros Testigos
Valles y Quebradas
Estribaciones andinas occidentales
Zonas andinas
Deterrninaaoacuten del c o c ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de arclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s O liw s 16
UNIWRSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil
CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAMETROS EN VILLA EL MLVADOR
De las arriba mencionadas unidades geomorfoloacutegicos la que estaacute directamente
relacionada con el terreno estudiado es la c) Planicies Costaneras y Conos
Deyectivos
2212 Geodinaacutemica Externa
Durante la visita efectuada a la zona no se han detectado fenoacutemenos de
geodinaacutemica externa reciente como levantamientos yo hundimientos ni
desplazamientos de la formacioacuten sedimentaria existente en la zona
222 Sismicidad
Desde el punto de vista siacutesmico el territorio Peruano pertenece al Ciacuterculo
Circumpaciacutefico que comprende las zonas de mayor actividad siacutesmica en el
mundo y por lo tanto se encuentra sometido con frecuencia a movimientos
teluacutericos Pero dentro del territorio nacional existen varias zonas que se
diferencian por su mayor o menor frecuencia de estos movimientos asiacute tenemos
que las Normas Sismo Resistente del Reglamento Nacional de Construcciones
divide al paiacutes en tres zonas
Zona 1- Comprende la ciudad de Iquitos y parte del Departamento de
Iquitos parte del Departamento de Ucayali y Madre de Dios en esta regioacuten la
sismicidad es baja
Zona 2- En esta zona la sismicidad es mediacutea Comprende el resto de la regioacuten
de la selva Puno Madre de Dios y parte del Cusco En esta regioacuten los sismos se presentan con mucha frecuencia pero no son percibidos por las personas en la mayoriacutea de las veces
Determinaaoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jraeacute Antonio P a rce s O liw s 17
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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
Zona 3- Es la zona de maacutes alta sismicidad Comprende toda la costa peruana
de Tumbes a Tacna la sierra norte y central asiacute como parte de ceja de selva
es la zona maacutes afectada por los fenoacutemenos teluacutericos
La ciudad en estudio se encuentra en la Zona 3 de alta Sismicidad A pesar de
ello en sus caracteriacutesticas estructurales no se identifican rasgos sobre
fenoacutemenos de tectonismo que hayan influido en la estructura geoloacutegica de la
zona
2221 Paraacutemetros de Disentildeo Sismo Resistente
De acuerdo al reglamento nacional de construcciones y a la Norma
Teacutecnica de edificacioacuten E-030-Disentildeo Sismo resistente se deberaacute tomar los
siguientes valores
(a) Factor de Zona Z = 04 n
(b) Condiciones Geoteacutecnicas
El suelo investigado pertenece al perfil Tipo S3 que corresponde a un
Suelo Flexible
(c) Periodo de Vibracioacuten del Suelo To = 09 seg
(d) Factor de Amplificacioacuten del Suelo S = 14
(e) Factor de Amplificacioacuten Siacutesmica (C)
Se calcularaacute en base a la siguiente expresioacuten
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 18
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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS YPAMMETROS EN VILLA EL SALVADOR
n El aacuterea en estudio corresponde a la Zona 3 el factor de zona se interpreta
como la aceleracioacuten maacutexima del terreno con una probabilidad de 10 de ser
excedida en 50 antildeos
23 E T^A S DEL ESTUDIO
Los trabajos se efectuaron en 03 etapas
231 Fase de Campo
Se efectuaron trabajos de exploracioacuten con el fin de conocer el tipo y
caracteriacutesticas resistentes del sub-suelo
232 Fase de Laboratorio
Las muestras obtenidas en el campo se llevaran al laboratorio con el objeto
de determinar sus propiedades fiacutesicas y mecaacutenicas
233 Fase de Gabinete
A partir de los resultados en Campo y Laboratorio se obtendraacuten los paraacutemetros
geoteacutecnicos del suelo en estudio
2 4 T R ^ ^ O S EFECTUADOS
241 Trabajos de Campo
Las investigaciones de Campo estaraacuten iacutentimamente ligadas al suelo encontrado
La exploracioacuten se realizoacute mediante 01 Sondeo a cielo abierto ubicado
estrateacutegicamente lo cual cubre razonablemente el aacuterea a investigar
Las profundidades maacuteximas alcanzadas seraacuten de 1145m computados a partir del nivel del terreno natural lo que nos permitiraacute visualizar la estratigrafiacutea y
determinar el tipo de ensayos de laboratorio a ejecutar de cada uno de los estratos de suelos a encontrarse de las muestras disturbadas representativas
D eteroinaaoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 19
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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAMETROS EN VILLA EL SALVADOR
2411 Sondaje
Se ha efectuado 01 sondaje SPT y ensayos con posteadora manual (IWAN
AUGER) y Ensayos SPT cada metro de profundidad registraacutendose el nuacutemero de
golpes N necesarios para penetrar cada 15cm de un total de 45cm del
penetroacute metro
El equipo de Penetracioacuten Estaacutendar consta de un triacutepode y un motor el cual va
acondicionado para impulsar el martillo de 140 libras el cual cae libremente a
traveacutes de un tubo guiacutea desde una altura de 76 cm la cantildea partida es hincada en
las arenas compactas a semi compactas
La profundidad de sondajes se da en el Cuadro Ndeg01 Los resultados del
Ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar (SPT) se presenta en los Cuadros No02 y en el
Anexo I Registro de Sondaje y valores de ensayo SPT Anexo II Resultados de
ensayo de laboratorio y en el Anexo III Panel fotograacutefico
Cuadro Ndeg 01 PROFUNDIDAD DEL SONDAJE
Sondaje Profundidad (m)
SPT-01 1145
Cuadro Ndeg 02 RESULTADOS DEL ENSAYO DE PENETRACIOacuteN ESTANDAR SPT-01
SONDAJE SPT-01
Prof(m) 500-545 600-645 700-745 800-845
Primeros 15cm se descarta - 14 17 16
Primeros 15cm de prueba - 18 23 34
Uacuteltimos 15cm de prueba - 25 28 40
Valor ldquoNrdquo - 43 51 74
Determinaaoacuten del de fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dea l ia je Bachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 20
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SONDAJE SPT-01
Prof(m) 900-945 1000-1045 1100-1145
Primeros 15cm se descarta 32 39 20
Primeros 15cm de prueba 38 44 5011
Uacuteltimos 15cm de prueba 5014 5010 509
Valor ldquoN 88 94 100
N (Numero de golpes) (Longitud hincada)
2412 Muestreo Disturbado
Se tomaron muestras disturbadas de cada uno de los tipos de suelos
encontrados y extraiacutedos mediante la recuperacioacuten del sondaje a traveacutes de la
cuchara partida en cantidad suficiente como para realizar los ensayos de
clasificacioacuten e identificacioacuten asiacute como tambieacuten los anaacutelisis quiacutemicos
2413 Registro de Sondajes
Se realizoacute el registro de sondajes anotaacutendose las principales caracteriacutesticas de
los estratos encontrados tales como humedad compacidad consistencia NF plasticidad clasificacioacuten saturacioacuten etc
Figura 03 Recuperacioacuten de muestra en cantildea partida
Determlnadoacuten del ctoficlente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller J toeacute Antonio Partoes O li^ s 21
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242 Ensayos de laboratorio
Con las muestras recuperadas se realizaron los siguientes ensayos
gt 03 Anaacutelisis Granulomeacutetrico ASTM D-422
gt 03 Humedades Naturales ASTM D-2216
gt 03 Densidades maacuteximas ASTM D-4253
gt 03 Densidades miacutenimas ASTM D-4254
gt 03 Ensayo Corte Directo
gt 01 Anaacutelisis Quiacutemico
gt 01 Contenido de Sales Totales MTCE-219
gt 01 Contenido de Sulfatos ASTM D-516
gt 01 Contenido de Cloruros ASTM D-512
243 Clasificacioacuten de Suelos
Se realizaron los ensayos para la clasificacioacuten de acuerdo al Sistema Unificado
de Clasificacioacuten de Suelos (SUCS) en el laboratorio N0 2 de Mecaacutenica de Suelos
y Pavimentos de la Universidad Nacional de Ingenieriacutea Ver Cuadro N0 03
Cuadro Ndeg 03 CLASIFICACIOacuteN DE SUELOS
SONDAJE SPT-01 SPT-01 SPT-01
Prof(m) 7 00 -7 45 900-945 1100-1145Ret N0 4 000 000 010
Pasa N0 200 800 1200 1300LL() NP NP NPIP() NP NP NPSUCS SP-SM SW-SM SM
DescripcioacutenArena limosa pobremente
gradada
Arena limosa bien gradada Arena limosa
Corte directo (0) 2870o 2990o 2810degCohesioacuten(Kgcm2) 000 000 001
PesoUnitario(gcm3) 1534 1581 1596
Determinadoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte umtano entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes Olnres 22
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25 PERFIL ESTRATIGRAFICO
De acuerdo a la exploracioacuten efectuada mediante el sondeo tal como se
observaraacute en el reacutecord del estudio de exploracioacuten asiacute como en los resultados de
Laboratorio adjuntados en conformidad con las labores de campo ensayos de
laboratorio se tiene el siguiente perfil estratigraacutefico del sub suelo
- Desde OOOm hasta los 500m es una arena limosa mal gradada de baja
compacidad
- A partir de los 500m hasta los 745m de profundidad el sondaje se encontroacute
una arena limosa mal gradada color gris claro de mediana compacidad
- Desde los 745m viene seguida por una arena limosa bien gradada de color
gris amarillento densa subyace hasta una profundidad de 1145m una arena
limosa muy densa de color gris amarillento
Durante la exploracioacuten se realizoacute ensayos de SPT a partir de la profundidad de
500m
El nivel freaacutetico no se encontroacute
26 ANALISIS DE LOS RESULTADOS DE LABORATORIO
Del cuadro de propiedades iacutendices y paraacutemetros deducidos del estrato de
sustentacioacuten las arenas finas pobremente graduadas se observara lo siguiente
261 Anaacutelisis Quiacutemico
Del resultado del Anaacutelisis Fiacutesico Quiacutemico efectuado en una muestra
representativa proveniente del sondaje SPT-01 se tiene el cuadro Ndeg04
Determinacioacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller J toeacute Antonio Partoes O liw s 23
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Cuadro Ndeg 04 ANAacuteLISIS QUIacuteMICO
SondajeNdeg
Profundidad(m)
Sales Solubles Totales
PPM
ClorurosPPM
SulfatosPPM
SPT-01 600-1145 93100 21071 8392
Dichos valores de sulfatos NO ocasionan un ataque quiacutemico al concreto de la
cimentacioacuten debieacutendose de utilizar Cemento Poacutertlan Tipo I en la preparacioacuten del
concreto en los cimientos Seguacuten Design and Control of Concrete Mixtures
Capitulo II Paacuteg 20 Tabla 2-2 Poacutertland Cement PCA Asociacioacuten
262 Densidad Maacutexima Miacutenima y Relativa
A continuacioacuten se detalla los resultados de las densidades maacuteximas y miacutenimas
asiacute como las densidades relativas para cada profundidad a partir del sexto metro
Dp - IacutePd ~ P ldquo ) x l W Pd ( P raquo P^i )
^rndeDr r e l ^ a ()fe Dtosidad del en el terteno (k^m5)
DtosMad mirnma Dcradad rcca m ^im a (k ty i^ )
Cuadro Ndeg 05 CALCULO DE LA DENSIDAD NATURAL
Prof (m) N DR()(grcm3)
^min(grcm3)
Pd(grcm3)
600-645 43 58 1628 1441 1544
700-745 51 64 1628 1441 1544
800-845 74 83 1708 1454 1607
900-945 88 91 1708 1454 1607
1000-1045 94 93 1726 1467 1656
1100-1145 100 95 1726 1467 1656
Det^m inaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes Oliros 24
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Con la finalidad de asumir paraacutemetros de caacutelculo que correspondan a las
caracteriacutesticas inspeccionadas en el campo presentamos a continuacioacuten la
Cuadro N0 06 de denominacioacuten de arenas de acuerdo a su estado de
compacidad y los correspondientes rangos de densidad relativa seguacuten Lambe amp
Whitman (1969) y su correlacioacuten con la resistencia a la penetracioacuten estaacutendar
seguacuten Terzaghi y Peck (1948) modificada porskempton (1986)
Cuadro Ndeg 06- DESCRIPCIOacuteN DEL SUELO SEGUacuteN LA DENCIDAD
DESCRIPCION DENSIDAD RELATIVA PENETRACIOacuteN ESTAacuteNDARDR() N (GolpesPie)
Muy Suelta 0 - 1 5 0 - 4Suelta 1 5 - 3 5 4 - 1 0
Mediana 3 5 - 6 5 10 - 30Compacta 6 5 - 8 5 3 0 - 5 0
Muy Compacta 85 - 100 gt 50
ldquoFuente Lambe amp Whitman 1969rdquo
Tambieacuten es necesario tomar en cuenta que los granos angulosos encajan
unos con otros maacutes perfectamente que los redondeados y por esto las
arenas de granos angulosos tendriacutean un mayor aacutengulo de friccioacuten A
continuacioacuten se muestra una tabla que refleja esta influencia de la angulosidad y
de la granulometriacutea sobre el aacutengulo de friccioacuten maacuteximo presentada por Sowers y Sowers (1951) Cuadro Ndeg 07
Cuadro Ndeg 07- CORRELACIOacuteN ENTRE LA FORMA GRANULOMEacuteTRICA Y EL AacuteNGULO DE
FRICCIOacuteN INTERNA
FORMA
GRANULOMEacuteTRICA
AacuteNGULO DE FRICCIOacuteN MAacuteXIMO
SUELTA COMPACTA
Redondeada uniforme GJ O o 37o
Redondeada bien graduada 34deg 40deg
Angulosa uniforme 35deg 43deg
Angulosa bien graduada 39deg 45deg
ldquoFuente Sow^s y Sow^s (1951 )rdquo
Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes O liw s 25
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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
Por otro lado se muestra una correlacioacuten empiacuterica aproximada seguacuten Peck
Harrison y Thornbum (1953) de los estados de compacidad y los aacutengulos de
friccioacuten propuesta en base a ensayos de penetracioacuten estaacutendar Tal como se
muestra en la Cuadro N0 08
Cuadro Ndeg 08- CORRELACION ENTRE LA PENETRACION ESTANDAR Y EL ANGULO DE
FRICCIOacuteN INTERNA
PENETRACION ESTANDAR ANGULO DE FRICCION
N (Golpespie) (Grados)
0 - 4 2 8 - 2 9
4 - 1 0 2 9 - 3 0
1 0 - 30 3 0 - 3 6
3 0 - 50 36-41
gt 50 41 -45
ldquoFuente Peck Harrison yThornbum (1953)rsquorsquo
De acuerdo con estas referencias podemos asumir paraacutemetros con valores de
acuerdo a las inspecciones de campo de tal forma de estar del lado de la
seguridad
Como ensayo determinante se ha realizado ensayos de corte directo sobre
muestra remoldeada y drenada para hallar los paraacutemetros de Cohesioacuten (C) y
Angulo de friccioacuten 0 Los ensayos se realizaron en el laboratorio N0 2 de Mecaacutenica
de suelos y pavimentos de la Universidad Nacional de Ingenieriacutea
Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute ^ ito m o Partoes O liw s 26
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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARA DISENtildeO DEANCLAJES
31 CONDICIONES GEOLOacuteGICAS GEOTEacuteCNICAS
El perfil estratigraacutefico del suelo donde se realizoacute el estudio de mecaacutenica de suelo
presenta las siguientes caracteriacutesticas de suelo
- De OOOm a 900m Material encontrado es una arena limosa mal gradada de color gris claro (SP-SM)
- De 900m a 1100m (SW-SM) Se trata de una arena limosa bien gradada
compacta
- De 1100m a 1200m (SM) Arena limosa de densidad compacta
De acuerdo al estudio realizado in situ se determina los valores de la densidad
natural y el aacutengulo de friccioacuten para el lugar especiacutefico de Villa el Salvador de la
ciudad de Lima consideraremos el valor de cohesioacuten nula en el estudio y se
tomara dicho valor por ser un valor aun conservador para esta zona (Cuadro N0
09)
Seguacuten el estudio realizado no se encontroacute napa freaacutetica indicando que la
profundidad debe estar considerablemente maacutes abajo que la cota de cimentacioacuten
del proyecto (aproximadamente a 5000 m de profundidad)
Cuadro Ndeg 09 ESTRATIGRAFIacuteA DEL SUELO EN ZONA DE ESTUDIO DE VILLA EL
SALVADOR
Material Profundidad(m)
Nomenclaturasues Ytalt
(KNm3)Cohesioacuten
KPaAngulo de
Friccioacuten ($)
ArenaLimosa 0 0 0 -8 5 0 SP-SM 1534 0 287
ArenaLimosa 8 50 -11 00 SW-SM 1581 0 299
ArenaLimosa 1100-1150 SM 1596 1 281
Cabe sentildealar que para un disentildeo final de la estabilidad del talud con muro
pantalla anclada se recomienda la revisioacuten de la armadura de acero del muro
Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla jersquofech ille rJ re eacute ^ ito m o Paredes O liw s 27
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CAPITULO iexcln PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
que absorberaacute los esfuerzos del empuje del subsuelo para lo que se estaraacute a
disposicioacuten para las aclaraciones requeridas para el detalle respectivo
32 ESTABILIDAD DE CAPACIDAD DE CARGA DE PANTALLAS
ANCLADAS EN SUELOS
321 Introduccioacuten
El comportamiento de un anclaje en el suelo se rige principalmente por el
mecanismo de transferencia de la carga soportada por el anclaje al suelo masivo
a traveacutes de interacciones en la interfase suelo de bulbo (Figura 31) Este
mecanismo de interaccioacuten resulta en un aumento de la tensioacuten normal efectiva
del suelo y por consiguiente aumentando su resistencia a la cizalladura y el
factor de seguridad contra la rotura
En el disentildeo de una cortina atirantado la hipoacutetesis baacutesica es que las fuerzas
horizontales generadas por las presiones de contacto en la estructura del suelo
deben ser equilibradas por puntales mientras que el alivio de las tensiones
normales verticales causadas por la excavacioacuten por supuesto no Con esto los
valores de la tensioacuten de cizallamiento inducido por el proceso de excavacioacuten
aumentan significativamente con la profundidad de este
La tendencia de la cortina se mueve dentro de la excavacioacuten de la represioacuten
inducida por el suelo a lo largo de la superficie del suelo Pero pretensado la
primera liacutenea de las barras de cortina presiona contra las paredes de la
excavacioacuten sujetaacutendola al punto de anclaje Con el avance de la excavacioacuten la
estructura ahora tiende a girar alrededor de la primera liacutenea de amarre
causando desplazamientos laterales en el nuevo nivel de la excavacioacuten a su
vez de nuevo seraacute restringido por la aplicacioacuten de pretensado en la siguiente
liacutenea de anclaje Por lo tanto el movimiento de la cortina medida que avanza la
excavacioacuten se forma por una combinacioacuten de rotacioacuten y traslacioacuten influenciada
por un nuacutemero de factores tales como la cortina de incrustaciones en el terreno
de cimentacioacuten la inclinacioacuten varillas el grosor y rigidez de la estructura valores
de la distribucioacuten hipoacutetesis de sobrecarga de presiones de contacto en la interfaz suelopantalla etc La figura 04 ilustra las fuerzas que actuacutean sobre las bandas
Determinadoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute ta t to io Paredes O liw s 28
UNI^RSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil
CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
y las tensiones de cizallamiento en la interface suelo-pantalla que se desarrollan
en la excavacioacuten que se lleva a cabo
tFigura 04 Mecanismo de transferencia de carga en anclajes (Juran e Elias 1991)
Superficie de terreno
Figura 05 Sistema idealizado de fuerzas sobre pantallas atirantadas (Hanna 1982)
322 Modos de falla de pantallas ancladas en suelos
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes O liw s 29
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CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Hay varios mecanismos posibles de falla de los muros anclados Estas fallas
comuacutenmente son causadas por exceso de carga sobre un ancla Las cargas de
exceso pueden estar relacionadas con la carga de pre-tensionamiento la
secuencia de excavaciones las fuerzas del agua y fuerzas siacutesmicas entre otras
Los mecanismos de falla pueden involucrar los tendones la masa de suelo el
bulbo o las estructuras superficiales
Los principales tipos de falla son los siguientes de acuerdo con la figura 06
Figura 06 Tipos de ruptura de una pantalla anclada en suelo (GeoRio 2000)
a) Punzonamiento en la base - el suelo de fundacioacuten que soporta la base de
la pantalla tiene una capacidad de carga baja de menos de 20 kPa con iacutendice de resistencia a penetracioacuten NSPT lt 10
b) Rotura en fondo de la excavacioacuten - puede ocurrir cuando existe una capa de terreno blando debajo del nivel de excavacioacuten
Determinadoacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 30
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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
c) Ruptura Global - romper la cuntildea en mayor riesgo durante el proceso de
excavacioacuten o disturbacion generalizado de profundidad (veacutease tambieacuten
la Figura 07)
d) Deformacioacuten Excesiva - puede ocurrir durante la construccioacuten antes de
que el pretensado de los anclajes
e) Rotura del tirante - se puede producir si los componentes del sistema son
individualmente atirantado inadecuadamente o debido a la ocurrencia de
la sobrecarga de los anclajes durante la construccioacuten cuando no todos
los niveles de anclaje tambieacuten se instalaron
f) Rotura de la pantalla - ocurrencia de ruptura en flexioacuten debido al disentildeo
estructural inadecuado o ruptura de perforacioacuten anclas
Rupftra laquom cunha Ruptura generalizada
Figura 07 Tipos de ruptura global cuntildea y generalizada (GeoRio 2000)
323 Estimacioacuten de la capacidad de carga de anclaje en suelos
La mejor estimacioacuten de la capacidad de carga de los anclajes en suelos se
determina mediante la realizacioacuten de pruebas preliminares de anclaje construido
con la misma tecnologiacutea y mano de obra en el futuro emplazamiento de la obra
ya que no es teoacutericamente posible incorporar meacutetodos para el caacutelculo de la
influencia de diversos factores determinantes tales como proceso de perforacioacuten la calidad de mano de obra el proceso de inyeccioacuten etc
^ te rm in a c ioacute n del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes OIiacutetos 31
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CAPITULO lli PARAMETROS GEOTECNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
En general los meacutetodos disponibles para la determinacioacuten de la capacidad de
carga de los anclajes en suelo consideran que la resistencia del anclaje se debe
exclusivamente a la resistencia al corte desarrollado en la interface suelo-bulbo
sin tomar en consideracioacuten de los efectos del proceso de construccioacuten
incluyendo la influencia de procedimiento de inyeccioacuten soacutelo cualitativamente
3231 Norma Brasileiacutera NBR-5629
La NBR-5629 recomienda la estimacioacuten preliminar de liacutemite de capacidad de
carga anclada usando las siguientes expresiones
Suelos Granulares
Suelos Cohesivos r = a 0 UXb sO O M
Doacutende
Capacidad de carga limite o ultima
G Tensioacuten vertical efectiva en el punto medio del anclaje
U Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje
K f Coeficiente de anclaje dado en la Cuadro Ndeg 10
Lb Longitud del bulbo del anclaje
o Coeficiente de reduccioacuten de resistencia al corte no drenada Su
a 0 = 075 para Su s 40 kPa yPara suelos cohesivos
a 0 = 035 para Su s 100 kPa
lsquo Determinadoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de arcla|eBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliros 32
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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Cuadro Ndeg 10 COEFICIENTE Kr DE SUELOS GRANULARES
Suelo Compacidad
Suelta Compacta Muy CompactaLimo 010 040 100
Arena Fina 020 060 150
Arena Media 050 120 200
Gruesa y Pedr^ones 100 200 300
ldquoFuente Norma Brasilera NBR-5629
Este meacutetodo no tiene en cuenta los efectos de la presioacuten de inyeccioacuten El NBR-
5629 reconoce que la inyeccioacuten del bulbo de anclaje de la lechada puede ser del
tipo simple con flujo ascendente y de una sola etapa o por medio de vaacutelvulas y
en etapas sucesivas a criterio de la empresa ejecutora siempre que esteacuten
garantizados el llenado completo del agujero abierto en el suelo y la capacidad
de carga para el anclaje
3232 Meacutetodo de Ostermayer (1974)
Propone aacutebacos que relaciona la longitud de la zona de anclaje (bulbo) con la
capacidad de carga maacutexima de anclaje basado en el anaacutelisis de los resultados
de aproximadamente 300 ensayos en Alemania en anclajes con diaacutemetro de
perforacioacuten entre 10 y 20 cm y cobertura del suelo superior a 4m
La Figura 08 muestra las correlaciones sugeridas por Ostermayer para suelos
granulares sin especificacioacuten del procedimiento de inyeccioacuten o los valores de la presioacuten de inyeccioacuten
D e te ^ in a d oacute n del creficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato la je Bachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 33
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CAPITULO PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOSPARADISENtildeO DE ANCLAJES
laquoen
9laquo
O
mdash g pedregulho arenoso
areia meacutedia a grossa com pedregulho
Figura 08 Capacidad liacutemite de carga de anclaje en suelos granulares seguacuten Ostermayer (1974)
Para suelos cohesivos (limos y arcillas plaacutesticas medianas arcillas altamente
plaacutesticas) Ostermayer (1974) tambieacuten presento en la Figura 09 la variacioacuten con
la longitud de bulbo de la resistencia al cizallamiento en la interface suelobulbo
por unidad de longitud para anclajes realizados con y sin reinyeccioacuten En la
Figura 10 la variacioacuten en la resistencia al corte se muestra como una funcioacuten de
la reinyeccioacuten de presioacuten con lechada de cemento en la relacioacuten agua cemento
preparado = 04
ldquoDeterminaaoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jraeacute Antonio P a rce s OIitos 34
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CAPITULO IIIrsquo PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Figura 09 Resistencia a la rotura por unidad de longitud de los anclajes en suelos cohesivos
(Ostermayer 1974)
400
300
19 ancoragens executadas em argila de mediacutea a alta plasticidade Wl = 48a58 lp = 25 a35 le =11 a12
2001
Perfura^aacuteo
15(4M|
1510)
com reve^mento seco sem revestlmento seco sem revestimento com lavagem 15(420) - diagravemetro do furo- 15cm
-420 Kg de cimento consumido nareinjepao
1000 2000 3000 4000
Pressaacuteo de iacutenjegaacuteo (kPa)
Figura 10 Influencia de la presioacuten de inyeccioacuten en la resistencia al corte en suelos cohesivos
(Ostermayer 1974)
Determinacioacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio Paredes O liw s 35
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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
3233 Meacutetodo de Bustamante amp Doix (1985)
Basado en 120 pruebas de carga realizadas en Francia Bustamante y Doix
(1985) sugieren un meacutetodo para el dimensionamiento de los anclajes los cuales
consideran la influencia de la teacutecnica de inyeccioacuten presioacuten de inyeccioacuten y
volumen de pulverizacioacuten de cemento inyectado La capacidad de carga liacutemite de
anclaje Tmax se puede determinar por
Tmm Capacidad de carga limite o ultima
De Diaacutemetro medio para el tramo anclado
Dp Diaacutemetro perforado para el tramo anclado
P Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten
Lb Longitud del tramo anclado
qs Resistencia al cizallamiento o cortante
Cuadro Ndeg 11 COEFICIENTE 0 PARA SUELOS
Tipo de Suelo Coeficiente 0
Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten
Grava 180 13-14
Grava Arenosa 1 6-1 8 12-14
Arena con Grava 1 5-1 6 12-13
Arena Gruesa 1 4-1 5 11 -1 2
Arena Media 1 4 -1 5 11 -1 2
Arena Fina 1 4-1 5 11 -1 2
Arena Limosa 14- 15 11 -1 2
Limo 14-1 6 11 -12
Arcilla
OcitCO 12
Marga 18-21 11 -12
Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11
Determlnaaoacuten del c o c ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio P a rce s OIiacutetos 36
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CAPITULO un PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
El cuadro N011 presenta los valores de p que es el coeficiente de escala para
varios tipos de suelo teniendo en cuenta las dos teacutecnicas de inyeccioacuten (con y sin
reinyeccioacuten) suponiendo que el volumen inyectado es de al menos 15 veces el
volumen perforado para llegar a los valores de p en la tabla Como era de
esperar los valores maacutes altos del coeficiente se producen para los anclajes
reinyectadas
Los graacuteficos de correlaciones empiacutericas para estimar los qs coeficientes para
anclajes con y sin reinyeccioacuten se presentan para las arenas y gravas en la
Figura 11 y de limos y arcillas en la Figura 12 construida sobre la base de los
resultados de Doix y Bustamante (1985) Fujita (1977) Ostermayer y Scheele
(1977) Ostermayer (1974) Koreck (1978) y Jones (1980 1984) En abscisas la
cantidad Pl se refiere al liacutemite de presioacuten de inyeccioacuten y N el nuacutemero de golpes
de la prueba SPT
0 0 9 i f i 15 20 U 30 39 40 4 fl 3 0 S5 90 6S 7 0
Pl (MPa)1 _____i _______ i _____ i______ i _______ i _____i______ i _______ l __ mdasha--------- a--------- J-----------1---------- 1---------- 1
0 K O 30 D 90 laquo m laquo) tu M) no t raquo 1U 1WN
Figura 11 Correlaciones empiacutericas para la fuerza de cizallamiento por unidad longitud en la arena I
grava (Bustamante y Doix 1985)
lsquo Determlnadoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para diserto dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 37
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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Las correlaciones muestran que en comparacioacuten con una sola inyeccioacuten de los
efectos de la reinyeccioacuten en fases sucesivas son aparentemente maacutes
pronunciada para las arcillas limos (Figura 12) que para la arena grava (Figura
11) contradiciendo las pruebas experimentales que indican que los suelos
arenosos son de mayor inyectabilidad y maacutes susceptibles a los efectos de la
sucesiva reinyeccioacuten a alta presioacuten Este comportamiento puede deberse a otros
factores no considerados por Bustamante y Doix (1985) en la interpretacioacuten
empiacuterica de los resultados de las pruebas de carga (Novaacuteis Souza 2001)
-------------1-------------1------------T---------- ---F-------- ---------------- ~lo 10 20 30 40 W 60
N
Figura 12 correlaciones empiacutericas para la resistencia al corte por unidad de longitud en arcillas
limos (Bustamante y Doix 1985)
3234 Meacutetodo de Costa Nunes (1987)
Similar al meacutetodo de Bustamante y Doix (1985) fue propuesto por Costa Nunes
(1987) pero con la importante diferencia de que la influencia de la presioacuten de inyeccioacuten puede ser analizada cuantitativamente no soacutelo cualitativamente como en el meacutetodo de Bustamante y Doix (1985)
La capacidad de carga del liacutemite del anclaje estaacute dada por
bullDetermigravenatigraveoacuten del e ffic iente de resistencia al corte unitagraverio entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralaleBachiller Jreeacute Antonio Partoes OIiacutetos 38
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CAPITULO lli PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOS P A MDISENtildeO DE ANCLAJES
= c + +(TI
r M Capacidad de carga limite o ultima
D Diaacutemetro medio del bulboe
nd Coeficiente de aumento del diaacutemetro debido a la presioacuten de inyeccioacuten
nl Coeficiente de reduccioacuten de longitud por la presioacuten no uniforme
Lb Longitud del tramo anclado
r Resistencia al cizallamiento en la interface bulbo - suelo
Para determinar la resistencia al cizallamiento en la interface suelo-bulbo Costa
Nunes (1987) considera el criterio de rotura de Mohr-Coulomb suponiendo una
inyeccioacuten a presioacuten residual a rsquor estimada en un 50 la presioacuten inyeccioacuten dada
c Cohesioacuten
Yc Peso especiacutefico del suelo a una profundidad al centro del bulbo
h Profundidad al centro del bulbo
nh Reduccioacuten del factor de profundidad cuando es maacutes de 9m
0 Angulo de friccioacuten
a r 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten
Seguacuten Costa Nunes en la mayoriacutea de los casos se puede considerar nh = na = nb = 1
lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 39
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA AL CORTE
UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
41 PROCEDIMIENTO DE TRABAJO
El presente procedimiento comprende los trabajos requeridos para la correcta
ejecucioacuten de los anclajes en la zona determinada en villa el salvador
411 Secuencia de los trabajos
4111 Anclajes de cable
Los anclajes post-tensados son estructuras flexibles y lineales compuestos por
varios cordones de acero de alta resistencia los cuales se adhieren o fijan con
cemento dentro de roca o suelo estable (pasando el planode falla) Los anclajes
al tensarlos transmiten los esfuerzos desde el cabezal (extremo visible en la
superficie del talud) hasta el tramo anclado mitigando de esta forma los
movimientos del talud
Los anclajes estaraacuten conformado por cordones de acero grado 270 de baja
relajacioacuten con 58rdquo (1500 mm) de diaacutemetro acorde con los requerimientos del
ASTM A-416 Las caracteriacutesticas mecaacutenicas del acero grado 270 de baja relajacioacuten son
Esfuerzo miacutenimo a la rotura 18980 kgmm2 (18619 KNcm2)
Esfuerzo de fluencia 17082 kgmm2 (16757 KNcm2)
Moacutedulo de elasticidad 2780000 kg (195 KNmm2)
Seguacuten los requerimientos indicados en la norma ASTM A-416 los valores de resistencias miacutenimas del cable se indica a continuacioacuten
Diaacutemetro del cordoacuten 1524 mm (0600 in)
Deterninadoacuten del ^laquofic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 40
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Aacuterea de acero por cordoacuten 14000 mm2 (0153 in2)
Resistencia miacutenima a la rotura (Fr) 2657000 kg (2607 kN)
- Resistencia miacutenima a la fluencia (Sfc) 2391000 kg (2346 kN)
Con estas caracteriacutesticas se obtienen seguacuten los lineamientos para disentildeo
indicados en las recomendaciones del Instituto del Post-Tensado los siguientes valores para cada cable de acero de 06rdquo de diaacutemetro (1524 mm)
- Carga de disentildeo o trabajo (060 F r ) 1595040 kg (15642 KN) Ftr
- Carga de ensayo (120 Ftr) 1914007 kg (18770 KN)
- Carga de incorporacioacuten (105 Ftr) 1674782 kg (16424 KN)
lsquo Porcentaje sugerido para los ensayos en anclajes temporales
a) Armado de Anclajes
La preparacioacuten de los anclajes ha sido realizado sobre una plataforma provisional para el montaje primero se prepararaacute el tubo de inyeccioacuten de PVC
clase 10 con diaacutemetro de 1rdquo donde se ejecutaraacuten los agujeros para la inyeccioacuten
(vaacutelvula-manguito) Luego alrededor del tubo de inyeccioacuten se colocaraacuten los
cables de acero sobre separadores y cortados seguacuten la longitud definitiva del
anclaje
Los cables requeridos fueron suministrados y montados en campo el tramo del
cable de acero correspondiente al bulbo del anclaje ha sido preparado previamente y en la zona de transicioacuten del tramo libre al anclado el cable fue
sellado con cinta plaacutestica para evitar la entrada de lechada de cemento al tramo libre el tramo libre se protegioacute (aisloacute) con una manguera de polietileno actuando
como un forro
lsquo Deterrnnadoacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes Olitos 41
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Figura 13 Armado de anclaje de cable
b) Perforacioacuten
El objetivo de las perforaciones para anclajes es la obtencioacuten de un agujero con
la mayor linealidad posible El diaacutemetro de la perforacioacuten debe permitir la instalacioacuten del anclaje de cable del modo maacutes faacutecil posible
Baacutesicamente existen dos sistemas de perforacioacuten que pueden ser utilizados en
la ejecucioacuten de anclajes El primero es el sistema rotativo convencional y el segundo ha roto percusioacuten
Para la ejecucioacuten de la perforacioacuten se ha empleado el meacutetodo rotativo con el uso de una zapata tipo widia
El sistema que se ha aplicado es de perforacioacuten a rotacioacuten con tuberiacutea HQ hasta la profundidad requerida una vez llegado a la cota se perfora con tuberiacutea de
revestimiento HW (rimando en la zona exterior de la tuberiacutea HQ) hasta llegar a la cota de fondo donde se colocaraacute el anclaje
Se procede a limpiar el sondeo con agua y se retira la tuberiacutea interior HQ una vez retirada toda la tuberiacutea HQ se procede a colocar el anclaje de cable
Bachllldrsquo Jeacute Antonio Paredes Oliws 42
Determinadoacuten del crofidente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclaje
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Colocado el anclaje de cable se procede a retirar la tuberiacutea de revestimiento HW
para despueacutes inyectar el anclaje con lechada de cemento
Figura 14 Colocado de anclaje de cable en sondeo
c) Inyeccioacuten
Los anclajes fueron fijados en el terreno a traveacutes de lechada de cemento compuesta por una mezcla de agua limpia con cemento Portland comuacuten tipo I
La gran mayoriacutea de las recomendaciones y praacutecticas existentes situacutean la relacioacuten
aguacemento entre 045 y 055 en peso
En nuestro caso se ha usado la relacioacuten ac de 050 mezcla que garantiza una
resistencia a la compresioacuten simple de 210 kgcm2 a los 7 diacuteas
Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enve la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 43
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Figura 15 Inyeccioacuten de anclaje de cable
d) Tensado
Todos los anclajes fueron tesados una vez que la lechada de cemento del
anclaje obtuvo la resistencia adecuada (210 kgcm2) se estimoacute en 7 diacuteas como miacutenimo en cada caso
El tesado de los anclajes se realizoacute con gato hidraacuteulico de hasta 100Tn de carga
de trabajo y con una carrera en el pistoacuten de hasta 10rdquo ademaacutes permitioacute tesar
los cables del anclaje en conjunto el tesado se realizoacute hasta llegar al arranque del bulbo
4112 Equipos y Materiales
Relacioacuten de equipos y materiales utilizados
Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Antonio Paredes O liw s 44
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Cuadro Ndeg 12 EQUIPOS UTILIZADOS
ITEM DESCRIPCION CANTIDAD
1 B O M B A DE LO D O S C M O T O R L IS TE R P E T TE R 100
2 B O M B A P A R A TE N S A D O E N E R P A C 100
3 G A T A H ID R A U L IC A E N E R P A C DE 10000 PSI 100
4 E Q U IP O DE P E R F O R A C IO N R O T A T IV O D IA M A N TIN O 100
5 B O M B A DE IN Y E C C IO N DE C E M E N T O 100
6 TU B E R IA DE P E R F O R A C IO N HQ y H W 100
7 TU B E R IA DE IN Y E C C IO N C O N O B T U R A D O R 100
8 E Q U IP O DE SPT 100
42 ESTIMACIOacuteN DE LA CAPACIDAD DE CARGA SEGUacuteN LOS DATOS OBTENIDOS EN EL ESTUDIO DE MECAacuteNICA DE SUELOS
De acuerdo a los datos obtenidos en el estudio de mecaacutenica de suelos se tiene
lo siguiente
Cuadro Ndeg 13 DATOS REALES DEL ESTUDIO
DATOS
Del estudio de mecaacutenica de suelos De los anclajes
Paraacutemetros Unidad Paraacutemetros Unidad
Cohesioacuten 0 Carga de Anclaje NA
Angulo de friccioacuten 2870o Profundidad del bulbo de anclaje 950m
Peso Unitario 1476 KNm3 Diaacutemetro del bulbo 0114m
Clasificacioacuten SUCS Arena limosa gradada SP-SM
Longitud del Bulbo de Anclaje 40 50 y 60m
Factor de seguridad Presioacuten de iny^cioacuten 60 kgcm2
Habiendo obtenido todos los paraacutemetros necesarios se puede estimar las capacidades de cargas de acuerdo a los meacutetodos mencionados en el capiacutetulo anterior(Capiexcltulo III 323)
Deterrntoadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 45
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gt Norma Brasilera NBR 5629
gt Bustamante y Doix 1985
gt Meacutetodo Costa Nunes 1985
421 Norma Brasilera NBR 5629
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son las longitudes
ancladas que 40 50 y 60m asiacute como el valor Itf igual a 15 valor que se
obtiene del tipo de suelo del cuadro Ndeg 10
Cuadro Ndeg 10 - Coeficiente Kf de suelos granulares NBR-5629
Suelo Compacidad
Suelta Compacta Muy Compacta
Limo 010 040 100
Arena Fina 020 060 150
Arena Media 050 120 200
Gruesa y Pedr^ones 100 200 300
2 - M C T O D O D E L A N O R M A B R A S I L E R A - 5 6 2 9
_ J 7 -T = 0 -7 U t L r K s Para suelos granularesmax Z b f
T (max) =
az =
Capacidad de carga limite o ultima TN
Esfuerzo vertical efectivo en el punto medio del anclaje KNm2
O
CIl
II II Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje m
Longitud del bulbo del anclaje m
coeficiente de anclaje dado en la Tabla Ndeg M
Cuadro Ndeg 14 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BR-5629
y e
(K N m 2 )
z
iexclm )
D
(m )
a z
(K N m 2 )
U
( m )
Lb
(m )
K f T ( m a x )
lt trade l
14 8 7 0 01 103 32 0 4 3 4 0 9 15 27 23 _
14 8 65 0 1 9 5 9 4 0 4 3 5 0 15 V 3 1 6 1 ___
14 8 6 0 H 0 1 8 8 5 6 0 4 3 6 0 B U 15 35 01
Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de arolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes Ouumltos 46
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422 Meacutetodo Bustamante y Doix 1985
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son la parte anclada
40 50 y 60m el diaacutemetro perforado 0114m el coeficiente p que es el
coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo seguacuten el tipo de inyeccioacuten para
nuestro caso es el 14 derivaacutendose este valor del estudio de suelo (Cuadro Ndeg
11) El coeficiente qs (resistencia cortante) toma valores de 02 y 025 Mpa
Cuadro Ndeg 11 - Coeficiente p para suelos
Tipo de Suelo Coeficiente P
Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten
Grava 180 13 -14
Grava Arenosa 1 6 -1 8 12 -14
Arena con Grava 1 5 -1 6 12-13
Arena Gruesa 14- 15 11 - 12
Arena Media 1 4 -1 5 11 - 12
Arena Fina 14 -1 5 11 -12
Arena Limosa 14- 15 1 1 -1 2
Limo 14- 16 1 1-1 2
Arcilla 1 8 -2 0 12
Marga 18- 21 11 - 12
Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11
3- METODO DE BUSTAMANTE Y DOIX 1985
T(max) = Capacidad de carga limite o ultima TN
De= Diaacutemetro medio para el tramo anclado m
Dp = Diaacutemetro perforado para el tramo anclado mLb= Longitud del tramo anclado m
P = Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten qs= Resistencia al cizallamiento o cortante Mpa
ldquoDeterminadoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo de anclajerdquoBachiller Jraeacute Antonio Paredes Oliws
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Cuadro Ndeg 15 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BUSTAMANTE DOIX 1985
p Dp
(m)De(m)
Lb(m)
qs
(Mpa)
T (max)
(TN)130 011 0149 40 025 4759130 011 0149 50 02 4759130 011 0149 60 02 5710
423 Meacutetodo Costa Nunes 1985
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada necesarios son la
longitud de la parte anclada 40 50 y 60m el diaacutemetro perforado para el tramo
anclado 0114m ademaacutes el coeficiente de reduccioacuten por la presioacuten no uniforme
ni el coeficiente de aumento de diaacutemetro nd por la presioacuten de inyeccioacuten estos
dos uacuteltimos coeficientes toman valores de 1 otro dato de entrada importante
seguacuten Costa Nunes es la resistencia cortante t que es calculada con la
expresioacuten
T f = c + (c rsquo+CT rsquo 0 SUELOSGRANUWRES
r f = c + (y chnh +CTr )tan0 SUELOS COHESIVOS
C = Cohesioacuten del suelo KNm2yc= Peso especifico del suelo a una profundidad al centro del bulbo KNm3 h = Profundidad al centro del bulbo m
nh = Factorde correccioacuten cuando esta a una superior a 9m 0 = Angulo de friccioacuten
or= 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten KNm2
Para mayoriade asos nh = nb = nd = 10 De acuerdo a Costa Nunes
Cuadro Ndeg 16 RESISTENCIA CORTANTE SEGUacuteN DATOS
C ye h nh 0 OT T
(KNm2) (KNm3) (m) (0 ) (KNm2) (KNm2)
00 148 70 10 287 4000 2756
00 148 65 10 287 4000 2715
00 148 60 10 287 4000 2675
techlllerJtoeacute Antonio Parces Oliws 4 8
Deteminadoacuten del (E fic ien te de resistencia al corte unitario ende la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquo
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
La resistencia cortante hallada de esta ecuacioacuten depende de los paraacutemetros
mostrados en la figura superior asiacute como la presioacuten de inyeccioacuten que se usa no
supera los 8 a 10 Kgcm2 con estos datos se halla el esfuerzo cortante que es
un valor de 3924 KNm2 El diaacutemetro medio de la perforacioacuten es de 0137m
1- METODO DE COSTA NUNES
T(max) = C a pa c idad d e ca rga l im i te o u l t im a TN
D e = D ia m e tro m e d io d e l b u lb o m
nd= C o e f ic ie n te d e a u m e n to d e l d ia m e tro d e b id o a la p re s ioacute n d e in y e c c ioacute n
^ = L o n g itu d d e l t ra m o a n c la d o m
nl = C o e f ic ie n te d e re d u c c ioacute n d e lo n g itu d p o r la p re s ioacute n n o u n ifo rm e
x = R e s is te n c ia al c iz a lla m ie n to e n la In te r fa s e b u lb o s u e lo K N m 2
Cuadro Ndeg17 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO COSTA NUNES 1985
ni Lb nd De Tmax(m) (m) (TN)
10 40 10 011 403
10 50 10 011 497
10 60 10 011 587
Aplicado estos tres meacutetodos para calcular la capacidad de carga uacuteltima podemos elaborar el siguiente cuadro Ndeg 18
Cuadro Ndeg 18 CUADRO RESUMEN PARA LAS DIFERENTES LONGITUDES DE BULBOS
ANCLAJE METODO NBR-5629 BUSTAMANTE Y DOIX COSTA NUNES
BULBO T (Max) T (Max) T (Max)
(m) (TN) (TN) (TN)
40 27-23I M t 4759 4030
50 3161 4759 4970
60 3501 5710 5870
D e t^m ito a oacute n del ^laquo fic ien te de resistencia al to rte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 49
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
43 RESISTENCIA ENTRE EL BULBO Y EL SUELO
La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las
propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y
la presioacuten de inyeccioacuten (Cuadro N0 11)
El esfuerzo al cortante en el anclaje puede ser calculado por la expresioacuten
(Littlejohn y Bruce 1975)
Ecuacioacuten (10)
Doacutende
T = Fuerza de tensioacuten de disentildeo
D h = Diaacutemetro del hueco
r a = Esfuerzo de cortante permitido
Lb = Longitud cementada del bulbo
Determ l^raoacuten del ctoficiente de resistencia al torte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje Bachiller Jraeacute Antonio Partoes O lilaquo s 50
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Cuadro N0 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuerzos en bulbos de diaacutemetro
pequentildeo (Sabatini y otros 1999)
Tipo de SueloFactor Suelo Granular Suelo Cohesivo
Propiedades del sueloAngulo de friccioacuten tamantildeo y distribucioacuten de los agriados Mheslon Indice plastico
l^todo de perforacioacuten El uso de tuberiacutea de revestimiento aumenta los esfuereos normales y de friccioacuten
El uso de lodos en la ^rforacioacuten disminuye la capacidad
Longitud del bulto
La resistencia aumenta al aumentar la longitud del bulbo hasta los 6 metros con incrementos moderados hasta los 12 metros y muy ^co Incremento despueacutes de los 12 m
Incrementos continuos en suelos con resistencia no drenada menor de 96 kPa
1 ----mdash r
Aumenta la resistencia hasta un diaacutemetro de 30 centiacutemetros
Diaacutemetro del bulboAumenta la resistencia al aumentarel diaacutemetro hasta 10 centiacutemetros y muy poco a partir de ese diaacutemetro
i
La capacidad del ancla aumenta al aumentar la presioacuten de inyeccioacutenPresioacuten de Inyeccioacuten
La capacidad del ancla aumenta solamente con inyeccioacuten por etapas Presiones iniciales muy altas deben evltarse
En el Cuadro N0 20 se muestran algunos valores del esfuerzo de cortante permitido para anclajes en roca y en suelos Los tendones deben separarse
entre siacute utilizando espaciadores para asegurar la adherencia total de cada uno
de ellos a la mezcla cementante en toda la longitud del bulbo Adicionalmente
deben colocarse centralizadores para garantizar que existe un cubrimiento de mezcla de miacutenimo 10mm
Determinadoacuten del cw ficlente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliras 51
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo
interface a lo largo del bulbo (Modificado de PTI
de anclaje y el material en la
1996)
R esistencia Uacute ltim a al C ortan te R es is tenc ia Uacute ltim a alen tre el Bulbo y el ^ t e r ia l en la C ortan te entre el B u lto y el
T ipo de ^ t e r ia l In tertace P eriacutem etra l del B u lto ^ t e r i a l en la Interfacepara Iny toc ione s por P eriacutem etra l del B u lto para
G ravedad Inyecciones a P resioacuten
Kpa Kpa
G ranito y basa lto 1700 a 3100
C aliza do lom fflca 1 4 0 0 a 2 1 0 0
C aliza blanda 1000 a 1ltW0
P izarras y lutitas duras 800 a 1400
Lutrias blandas 200 a 800
Aren iscas 800 a 1700
Aren iscas m e tto riza d a s 700 a 800
C reta 200 a 1100
^ r g a m eteorizada 150 a 250
C oncre to 1400 a 2 8 0 0
Arcilla lim osa blanda30 a 70
Arcilla lim osa30 a 70
Arcilla dura de p lastic idad m edia a alta
30 a 70 30 a 100
Arcilla m uy dura de p lastic idad m edia a alta
70 a 170
Arcilla m u y dura lim osa de p lastic idad m edia
270 a 370
Arena de grano m edio a fino dens idad m edia a alta
80 a 370
Arena de grano grueso con grava densidad media
100 a 600
Arena de grano g rueso con grava densidad densa a m uy densa
70 a 140 250 a 900
Arenas lim osas170 a 400
D etritos g lac ia les densos300 a 500
Grava arenosa densidad m edia200 a 1300
Grava arenosa densa a m uy densa 270 a 1300
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario en te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 52
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil
CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga en bulbos de anclas preshy
tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatini y otros 1999)
Tipo de Suelo
DensidadRelativa
(SPT)
Transferencia Estirada en
kNmmdashf---------------------- 1
Suelta 145^ en a y l^d ia densa 220grava Densa 290
Suelta 100^ en a l^dia densa 145
Densa 190
Suelta 70^ en a y l^d ia densa 100limos Densa 130
I^zcla de arenay arcilla Dura 30de baja l^ y Dura 60plasticidad
Suelta SPT = 4 a 15^ d ia densa SPT = 15 a 30
Densa SPT = mas de 30
431 Calculo de la adherencia
La resistencia a la adherencia muy raramente se mide en el laboratorio y no existe un procedimiento estaacutendar para calcularla La mayoriacutea de los disentildeos se basan en estimativos ldquocrudosrdquo de la resistencia entre el suelo o roca y el bulbo
por correlacioacuten con casos similares tablas de resistencias tiacutepicas o por la
experiencia local
La carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar SPT como se
indica en la Cuadro Ndeg 20 (Sabatini y otros 1999) El factor de seguridad recomendado debe ser mayor de 20
La suposicioacuten de la resistencia entre el bulbo y el suelo genera una gran incertidumbre en el disentildeo y en ocasiones se ha llegado a fracasos
Determlnaaoacuten del cw fic iente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 53
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil
CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILM EL SALVADOR
Como solucioacuten a la incertidumbre generada por la suposicioacuten de la adherencia
entre el bulbo y el suelo se acostumbra a realizar pruebas de carga de anclajes
con el objeto de verificar en campo los valores supuestos y si es necesario
modificar las longitudes del bulbo o las cargas aplicadas
Estos ensayos son muy importantes al inicio del proceso de construccioacuten de los
anclajes Despueacutes de realizados los ensayos de carga se procede a revisar y
actualizar el disentildeo en lo relacionado con los bulbos de anclaje especialmente
cuando se requiere aumentar su longitud
44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE EL BULBO Y EL
SUELO EN VILLA EL SALVADOR
441 Tensado de anclajes
Los anclajes han sido tensados hasta llegar al arranque del bulbo para esto se
detalla a continuacioacuten los resultados de la prueba de tensado
Cuadro Ndeg 22 CARGA DE ARRANQUE DE BULBOS EN VILLA EL SALVADOR
Anclaje Longitud Bulbo (m) Carga Tesado (TN)
A-I 40 3646
A-ll 50 4215
A-lll () 60 4404
() Para el anclaje A-lll no se llegoacute al arranque
Con los datos obtenidos procedemos a calcular el esfuerzo de corte en la
interaccioacuten bulbo - suelo para esto nos apoyamos con la Ecuacioacuten (10)
Seguacuten la ecuacioacuten se tiene
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller J toeacute Antonio Paredes OHtos 54
NIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA Facultad de Ingenieriacutea Civil
CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
T
nDhLb
Cuadro Ndeg 23 ESFUERZO DE CORTE ENTRE BULBO - SUELO EN VILLA EL SALVADOR
ANCLAJE T(TN) Dh (m) Lb(m) T a (KNm2)
A-I 3646 01143 40 24902
A-ll 4215 01143 50 23030
A-lll () 4404 01143 60 20053
lsquo to te rm in^oacuten del ctoficlente de resistencia al torte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 55
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Ciril OBTENIDOS
CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS
51 Capacidad de Carga Ultima Obtenido
La capacidad de carga ultima obtenida en campo para los anclajes A-I y A-ll se
verifica cuando el bulbo falla por arrancamiento mientras que para el anclaje A- III el bulbo no falla por arrancamiento sin embargo se ensaya hasta llegar al
liacutemite de fluencia
De acuerdo al cuadro N0 22 para los anclajes A-I y A-ll se ha llegado a la carga
ultima mientras que para el anclaje A-lll se ha llegado a la carga miacutenima de
fluencia
El cuadro N0 23 nos indica el esfuerzo de corte real que existe entre el bulbo y
el suelo de la zona en estudio los valores de ^ a para los anclajes A-I y A-ll son
calculados de acuerdo a la Ecuacioacuten (10)
52 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido
De los valores obtenidos con referencia a los anclajes A-I y A-ll se puede
comparar con los valores del Cuadro Ndeg 20 por consiguiente para las arenas
limosas se tiene un rango de valores que pudiera tomar ^ a (170 KNm2 - 400
KNm2) el cual estaacute dentro de ese rango nuestros valores hallados para nuestro
tipo de suelo en estudio seguacuten el Cuadro Ndeg 23
Haciendo un graacutefico comparativo con los resultados obtenidos del Cuadro Ndeg 23
y los datos que nos brinda el Cuadro Ndeg 20 de acuerdo al rango de valores se
tiene el Figura Ndeg 16
En la Figura Ndeg 16 podemos visualizar los valores obtenidos que se encuentran
dentro del rango de valores de Resistencia Uacuteltima al Cortante entre el Bulbo y el
suelo arenoso
Determinacioacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 56
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Civil OBTENIDOS
Figura Ndeg 16 Valores resistencia uacuteltima
Tambieacuten se pudo observar que los diaacutemetros reales fueron mayores en
comparacioacuten con el diaacutemetro de perforacioacuten tal como se muestra en el cuadro
N0 24 -
Cuadro Ndeg 24 DIAacuteMETROS REALES EN CAMPO Y EL EN AUMENTO
ANCLAJE D Teoacuterico (m)D Real de
Anclaje (m)() Aumento
A-I 01143 0141 2336
A-ll 01143 0147 2860
A-lll () 01143 0151 3211
lsquo Deteroinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte uniterio e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jw eacute Antonio Paredes O liw s 57
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
61 CONCLUSIONES
1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de
valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se
realizoacute la prueba (Villa el Salvador)
2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de
resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso
para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar
en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de
suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador
3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada
4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)
debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo
previamente calibrado
5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo
tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de
Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros
meacutetodos estimativos
6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga
requerida
7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten
8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58
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Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi c o n c l u s io n e s y r e c o m e n d a c io n e s
62 RECOMENDACIONES
1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de
verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del
comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio
2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con
precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las
longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea
evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de
perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria
de los anclajes
3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en
cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser
mayores
4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable
controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten
los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos
lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil B IB L IO G R A F IA
BIBLIOGRAFIacuteA
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Determlnatiacuteoacuten del c iacutec le n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de anclajetachlller Jraeacute Antonio Paredes Oliws 60
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CAPITULO II ESTUDIO DE I^ S CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOS
ARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
21 UBICACION Y CONDICIONES CLIMATICAS
211 Ubicacioacuten
El terreno del estudio se encuentra ubicado en la Interseccioacuten de la Av El Sol y
la Av Pachacutec en la Mz C Lt 06 en el distrito de Villa El Salvador
Provincia Lima Departamento Lima siendo una zona netamente industrial
212 toceso al Aacuterea en Estudio
El acceso a la zona en estudio es a traveacutes de transporte puacuteblico (Oacutemnibus) por la
Av Pachacutec arteriacutea importante del Distrito de Villa el Salvador hasta llegar
con la interseccioacuten de la Av El Sol tambieacuten se puede llegar al lugar viacutea el tren
eleacutectrico hasta el paradero El sol (Av El Sol) y llegar hasta la interseccioacuten con la
Av Pachacutec (ver Figura 01 y 02)
Figura 01 Ubicacioacuten de zona en estudio
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Partoes O liw s 13
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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
Figura 02 Vista frontal del lugar en estudio
213 Condicioacuten Climaacutetica
Esta aacuterea del estudio estaacute sometido a la accioacuten microclimaacutetica de la Costa
y se le conoce como semiaacuterido limitado con afloramientos rocosos del complejo
basal de la costa
Las precipitaciones son irregulares y en forma de garuacuteas las que se presentan
en invierno siendo tambieacuten frecuentes por las tardes La temperatura en estos
periodos alcanza valores miacutenimos de hasta 11degC
Durante el verano se registran temperaturas de hasta 28degC variando la
humedad relativa en estos periodos entre 70 a 90
22 GEOLOGIAY SISMICIDAD
221 Geologiacutea
Estudios realizados para la zona y aacutereas circundantes han determinado que la geologiacutea local estaacute representada por el afloramiento de secuencias litoloacutegicas
sedimentarias intrusivas y depoacutesitos eoacutelicos El escenario del estudio se encuentra enmarcado dentro del cuadro morfotectoacutenico de la costa y el borde
occidental andino habiendo sido afectado por la tectoacutenica desarrollada durante
la orogeacutenesis andina la misma que dio lugar a una deformacioacuten con
plegamientos entre los que destaca el Sinclinal de Pachacamac se trata de un
ldquoDeterminaaoacuten del awficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 14
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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS YPAtaacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
pliegue abierto con un plano axial vertical ligeramente inclinado al Sureste y un
eje de direccioacuten N30degO Las rocas en las cuales se ha desarrollado
corresponden a la Formacioacuten Pamplona de composicioacuten arcillo-calcaacuterea por lo
tanto plaacutesticas Al Sur del Cerro Lomo de Cocina y a la altura del grifo Conchaacuten
se tiene afloramientos del flanco occidental Gran parte de este sinclinal se
encuentra cubierto por depoacutesitos eoacutelicos Cuaternarios Estratigrafiacutea Las
unidades litoestratigraacuteficas que afloran en el Cerro Lomo de Corvina y
alrededores estaacuten conformados por rocas sedimentarias del cretaacuteceo inferior
representados por la Formacioacuten Pamplona depoacutesitos inconsolidados del
Cuaternario de origen marino aluviales y eoacutelicos
A Cretaacuteceo Inferior
Formacioacuten Pamplona esta secuencia se manifiesta por presentar paquetes de
calizas de color gris a oscuras iacutenterestratificadas con delgados horizontes de
color rojizo por la presencia de fierro tambieacuten se manifiestan afloramientos de
lutitas gris verdosas y margas intercalados con lutitas limoliacuteticas amarillo a
rojizas por correlacioacuten estratigraacutefica se le ha asignado una edad cretaacuteceo
inferior
B Cuaternario
Pleistoceno
Depoacutesitos Eoacutelicos Los depoacutesitos eoacutelicos pleistocenicos estaacuten conformados por
acumulaciones eoacutelicas antiguas y que en la actualidad se hallan estabilizadas
conformando lomadas y cerros de arena como el Cerro Lomo de Corvina
extendieacutendose al NE hasta la Tablada de Luriacuten donde ahora se asienta la poblacioacuten de Villa El Salvador cubierto por otros depoacutesitos eoacutelicos maacutes recientes
Depoacutesitos Aluviales Este tipo de depoacutesitos se posicionan al sur del Cerro Lomo
de Corvina en la cuenca del riacuteo Luriacuten y esta constituidos por material acarreado
cantos y gravas subredondeadas de diferentes tipos de roca de composicioacuten
intrusita y volcaacutenica en una matriz areno limosa o arcillosa con buena seleccioacuten
tiene espesores que alcanzan decenas de metros sobre los que se asientan
algunos centros urbanos y terrenos de agricultura por lo que adquieren una significativa importancia para la regioacuten ya que ellos contienen acuiacuteferos notables
que dan vida a nuacutemeros pobladores y gran parte de la agricultura La edad de
Determinadoacuten del ctoficlente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes Olnras 15
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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
estos depoacutesitos es desconocida sin embargo dado su gran volumen es evidente
que su deposicioacuten viene desde el Pleistoceno
Reciente
Depoacutesitos Eoacutelicos Estaacuten conformados por arenas moacuteviles que proceden de las
diversas playas del litoral como Conchaacuten y Luriacuten en su movimiento adoptan
variadas formas como mantos dunas y barcanes
2211 Caracteriacutesticas Geomorfoloacutegicas
Los rasgos geomorfoloacutegicos presentes en el aacuterea son el resultado del proceso
tectoacutenico y plutogravenico sobre impuesto los procesos de geodinaacutemica que han
modelado el rasgo morfo-estructural de la regioacuten Asiacute mismo la erosioacuten la
inclinacioacuten por el drenaje del Rio Luriacuten y la acumulacioacuten de arena eogravelica sobre
grandes extensiones de la zona han dado la configuracioacuten actual
Borde Litoral aacuterea de tierra firme adyacente a la liacutenea litoral expuesta a la
accioacuten de las olas marinas que forman playas abiertas por acumulacioacuten de
arenas a traveacutes de corrientes litorales
Planicies Costaneras y Conos Deyectivos Es la zona comprendida entre el
borde litoral y las estribaciones de la Cordillera Occidental constituida por una
faja angosta de territorio paralela a la liacutenea de costa adquiriendo mayor
amplitud en el Valle de Luriacuten Constituyen superficies cubiertas por gravas y
arenas provenientes del transporte y sedimentacioacuten del riacuteo Luriacuten y por arena
proveniente del acarreo eogravelico desde las playas por vientos que corren con direccioacuten SO a NE
Lomas y Cerros Testigos
Valles y Quebradas
Estribaciones andinas occidentales
Zonas andinas
Deterrninaaoacuten del c o c ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de arclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s O liw s 16
UNIWRSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil
CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAMETROS EN VILLA EL MLVADOR
De las arriba mencionadas unidades geomorfoloacutegicos la que estaacute directamente
relacionada con el terreno estudiado es la c) Planicies Costaneras y Conos
Deyectivos
2212 Geodinaacutemica Externa
Durante la visita efectuada a la zona no se han detectado fenoacutemenos de
geodinaacutemica externa reciente como levantamientos yo hundimientos ni
desplazamientos de la formacioacuten sedimentaria existente en la zona
222 Sismicidad
Desde el punto de vista siacutesmico el territorio Peruano pertenece al Ciacuterculo
Circumpaciacutefico que comprende las zonas de mayor actividad siacutesmica en el
mundo y por lo tanto se encuentra sometido con frecuencia a movimientos
teluacutericos Pero dentro del territorio nacional existen varias zonas que se
diferencian por su mayor o menor frecuencia de estos movimientos asiacute tenemos
que las Normas Sismo Resistente del Reglamento Nacional de Construcciones
divide al paiacutes en tres zonas
Zona 1- Comprende la ciudad de Iquitos y parte del Departamento de
Iquitos parte del Departamento de Ucayali y Madre de Dios en esta regioacuten la
sismicidad es baja
Zona 2- En esta zona la sismicidad es mediacutea Comprende el resto de la regioacuten
de la selva Puno Madre de Dios y parte del Cusco En esta regioacuten los sismos se presentan con mucha frecuencia pero no son percibidos por las personas en la mayoriacutea de las veces
Determinaaoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jraeacute Antonio P a rce s O liw s 17
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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
Zona 3- Es la zona de maacutes alta sismicidad Comprende toda la costa peruana
de Tumbes a Tacna la sierra norte y central asiacute como parte de ceja de selva
es la zona maacutes afectada por los fenoacutemenos teluacutericos
La ciudad en estudio se encuentra en la Zona 3 de alta Sismicidad A pesar de
ello en sus caracteriacutesticas estructurales no se identifican rasgos sobre
fenoacutemenos de tectonismo que hayan influido en la estructura geoloacutegica de la
zona
2221 Paraacutemetros de Disentildeo Sismo Resistente
De acuerdo al reglamento nacional de construcciones y a la Norma
Teacutecnica de edificacioacuten E-030-Disentildeo Sismo resistente se deberaacute tomar los
siguientes valores
(a) Factor de Zona Z = 04 n
(b) Condiciones Geoteacutecnicas
El suelo investigado pertenece al perfil Tipo S3 que corresponde a un
Suelo Flexible
(c) Periodo de Vibracioacuten del Suelo To = 09 seg
(d) Factor de Amplificacioacuten del Suelo S = 14
(e) Factor de Amplificacioacuten Siacutesmica (C)
Se calcularaacute en base a la siguiente expresioacuten
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 18
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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS YPAMMETROS EN VILLA EL SALVADOR
n El aacuterea en estudio corresponde a la Zona 3 el factor de zona se interpreta
como la aceleracioacuten maacutexima del terreno con una probabilidad de 10 de ser
excedida en 50 antildeos
23 E T^A S DEL ESTUDIO
Los trabajos se efectuaron en 03 etapas
231 Fase de Campo
Se efectuaron trabajos de exploracioacuten con el fin de conocer el tipo y
caracteriacutesticas resistentes del sub-suelo
232 Fase de Laboratorio
Las muestras obtenidas en el campo se llevaran al laboratorio con el objeto
de determinar sus propiedades fiacutesicas y mecaacutenicas
233 Fase de Gabinete
A partir de los resultados en Campo y Laboratorio se obtendraacuten los paraacutemetros
geoteacutecnicos del suelo en estudio
2 4 T R ^ ^ O S EFECTUADOS
241 Trabajos de Campo
Las investigaciones de Campo estaraacuten iacutentimamente ligadas al suelo encontrado
La exploracioacuten se realizoacute mediante 01 Sondeo a cielo abierto ubicado
estrateacutegicamente lo cual cubre razonablemente el aacuterea a investigar
Las profundidades maacuteximas alcanzadas seraacuten de 1145m computados a partir del nivel del terreno natural lo que nos permitiraacute visualizar la estratigrafiacutea y
determinar el tipo de ensayos de laboratorio a ejecutar de cada uno de los estratos de suelos a encontrarse de las muestras disturbadas representativas
D eteroinaaoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 19
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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAMETROS EN VILLA EL SALVADOR
2411 Sondaje
Se ha efectuado 01 sondaje SPT y ensayos con posteadora manual (IWAN
AUGER) y Ensayos SPT cada metro de profundidad registraacutendose el nuacutemero de
golpes N necesarios para penetrar cada 15cm de un total de 45cm del
penetroacute metro
El equipo de Penetracioacuten Estaacutendar consta de un triacutepode y un motor el cual va
acondicionado para impulsar el martillo de 140 libras el cual cae libremente a
traveacutes de un tubo guiacutea desde una altura de 76 cm la cantildea partida es hincada en
las arenas compactas a semi compactas
La profundidad de sondajes se da en el Cuadro Ndeg01 Los resultados del
Ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar (SPT) se presenta en los Cuadros No02 y en el
Anexo I Registro de Sondaje y valores de ensayo SPT Anexo II Resultados de
ensayo de laboratorio y en el Anexo III Panel fotograacutefico
Cuadro Ndeg 01 PROFUNDIDAD DEL SONDAJE
Sondaje Profundidad (m)
SPT-01 1145
Cuadro Ndeg 02 RESULTADOS DEL ENSAYO DE PENETRACIOacuteN ESTANDAR SPT-01
SONDAJE SPT-01
Prof(m) 500-545 600-645 700-745 800-845
Primeros 15cm se descarta - 14 17 16
Primeros 15cm de prueba - 18 23 34
Uacuteltimos 15cm de prueba - 25 28 40
Valor ldquoNrdquo - 43 51 74
Determinaaoacuten del de fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dea l ia je Bachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 20
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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
SONDAJE SPT-01
Prof(m) 900-945 1000-1045 1100-1145
Primeros 15cm se descarta 32 39 20
Primeros 15cm de prueba 38 44 5011
Uacuteltimos 15cm de prueba 5014 5010 509
Valor ldquoN 88 94 100
N (Numero de golpes) (Longitud hincada)
2412 Muestreo Disturbado
Se tomaron muestras disturbadas de cada uno de los tipos de suelos
encontrados y extraiacutedos mediante la recuperacioacuten del sondaje a traveacutes de la
cuchara partida en cantidad suficiente como para realizar los ensayos de
clasificacioacuten e identificacioacuten asiacute como tambieacuten los anaacutelisis quiacutemicos
2413 Registro de Sondajes
Se realizoacute el registro de sondajes anotaacutendose las principales caracteriacutesticas de
los estratos encontrados tales como humedad compacidad consistencia NF plasticidad clasificacioacuten saturacioacuten etc
Figura 03 Recuperacioacuten de muestra en cantildea partida
Determlnadoacuten del ctoficlente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller J toeacute Antonio Partoes O li^ s 21
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242 Ensayos de laboratorio
Con las muestras recuperadas se realizaron los siguientes ensayos
gt 03 Anaacutelisis Granulomeacutetrico ASTM D-422
gt 03 Humedades Naturales ASTM D-2216
gt 03 Densidades maacuteximas ASTM D-4253
gt 03 Densidades miacutenimas ASTM D-4254
gt 03 Ensayo Corte Directo
gt 01 Anaacutelisis Quiacutemico
gt 01 Contenido de Sales Totales MTCE-219
gt 01 Contenido de Sulfatos ASTM D-516
gt 01 Contenido de Cloruros ASTM D-512
243 Clasificacioacuten de Suelos
Se realizaron los ensayos para la clasificacioacuten de acuerdo al Sistema Unificado
de Clasificacioacuten de Suelos (SUCS) en el laboratorio N0 2 de Mecaacutenica de Suelos
y Pavimentos de la Universidad Nacional de Ingenieriacutea Ver Cuadro N0 03
Cuadro Ndeg 03 CLASIFICACIOacuteN DE SUELOS
SONDAJE SPT-01 SPT-01 SPT-01
Prof(m) 7 00 -7 45 900-945 1100-1145Ret N0 4 000 000 010
Pasa N0 200 800 1200 1300LL() NP NP NPIP() NP NP NPSUCS SP-SM SW-SM SM
DescripcioacutenArena limosa pobremente
gradada
Arena limosa bien gradada Arena limosa
Corte directo (0) 2870o 2990o 2810degCohesioacuten(Kgcm2) 000 000 001
PesoUnitario(gcm3) 1534 1581 1596
Determinadoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte umtano entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes Olnres 22
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25 PERFIL ESTRATIGRAFICO
De acuerdo a la exploracioacuten efectuada mediante el sondeo tal como se
observaraacute en el reacutecord del estudio de exploracioacuten asiacute como en los resultados de
Laboratorio adjuntados en conformidad con las labores de campo ensayos de
laboratorio se tiene el siguiente perfil estratigraacutefico del sub suelo
- Desde OOOm hasta los 500m es una arena limosa mal gradada de baja
compacidad
- A partir de los 500m hasta los 745m de profundidad el sondaje se encontroacute
una arena limosa mal gradada color gris claro de mediana compacidad
- Desde los 745m viene seguida por una arena limosa bien gradada de color
gris amarillento densa subyace hasta una profundidad de 1145m una arena
limosa muy densa de color gris amarillento
Durante la exploracioacuten se realizoacute ensayos de SPT a partir de la profundidad de
500m
El nivel freaacutetico no se encontroacute
26 ANALISIS DE LOS RESULTADOS DE LABORATORIO
Del cuadro de propiedades iacutendices y paraacutemetros deducidos del estrato de
sustentacioacuten las arenas finas pobremente graduadas se observara lo siguiente
261 Anaacutelisis Quiacutemico
Del resultado del Anaacutelisis Fiacutesico Quiacutemico efectuado en una muestra
representativa proveniente del sondaje SPT-01 se tiene el cuadro Ndeg04
Determinacioacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller J toeacute Antonio Partoes O liw s 23
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Cuadro Ndeg 04 ANAacuteLISIS QUIacuteMICO
SondajeNdeg
Profundidad(m)
Sales Solubles Totales
PPM
ClorurosPPM
SulfatosPPM
SPT-01 600-1145 93100 21071 8392
Dichos valores de sulfatos NO ocasionan un ataque quiacutemico al concreto de la
cimentacioacuten debieacutendose de utilizar Cemento Poacutertlan Tipo I en la preparacioacuten del
concreto en los cimientos Seguacuten Design and Control of Concrete Mixtures
Capitulo II Paacuteg 20 Tabla 2-2 Poacutertland Cement PCA Asociacioacuten
262 Densidad Maacutexima Miacutenima y Relativa
A continuacioacuten se detalla los resultados de las densidades maacuteximas y miacutenimas
asiacute como las densidades relativas para cada profundidad a partir del sexto metro
Dp - IacutePd ~ P ldquo ) x l W Pd ( P raquo P^i )
^rndeDr r e l ^ a ()fe Dtosidad del en el terteno (k^m5)
DtosMad mirnma Dcradad rcca m ^im a (k ty i^ )
Cuadro Ndeg 05 CALCULO DE LA DENSIDAD NATURAL
Prof (m) N DR()(grcm3)
^min(grcm3)
Pd(grcm3)
600-645 43 58 1628 1441 1544
700-745 51 64 1628 1441 1544
800-845 74 83 1708 1454 1607
900-945 88 91 1708 1454 1607
1000-1045 94 93 1726 1467 1656
1100-1145 100 95 1726 1467 1656
Det^m inaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes Oliros 24
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Con la finalidad de asumir paraacutemetros de caacutelculo que correspondan a las
caracteriacutesticas inspeccionadas en el campo presentamos a continuacioacuten la
Cuadro N0 06 de denominacioacuten de arenas de acuerdo a su estado de
compacidad y los correspondientes rangos de densidad relativa seguacuten Lambe amp
Whitman (1969) y su correlacioacuten con la resistencia a la penetracioacuten estaacutendar
seguacuten Terzaghi y Peck (1948) modificada porskempton (1986)
Cuadro Ndeg 06- DESCRIPCIOacuteN DEL SUELO SEGUacuteN LA DENCIDAD
DESCRIPCION DENSIDAD RELATIVA PENETRACIOacuteN ESTAacuteNDARDR() N (GolpesPie)
Muy Suelta 0 - 1 5 0 - 4Suelta 1 5 - 3 5 4 - 1 0
Mediana 3 5 - 6 5 10 - 30Compacta 6 5 - 8 5 3 0 - 5 0
Muy Compacta 85 - 100 gt 50
ldquoFuente Lambe amp Whitman 1969rdquo
Tambieacuten es necesario tomar en cuenta que los granos angulosos encajan
unos con otros maacutes perfectamente que los redondeados y por esto las
arenas de granos angulosos tendriacutean un mayor aacutengulo de friccioacuten A
continuacioacuten se muestra una tabla que refleja esta influencia de la angulosidad y
de la granulometriacutea sobre el aacutengulo de friccioacuten maacuteximo presentada por Sowers y Sowers (1951) Cuadro Ndeg 07
Cuadro Ndeg 07- CORRELACIOacuteN ENTRE LA FORMA GRANULOMEacuteTRICA Y EL AacuteNGULO DE
FRICCIOacuteN INTERNA
FORMA
GRANULOMEacuteTRICA
AacuteNGULO DE FRICCIOacuteN MAacuteXIMO
SUELTA COMPACTA
Redondeada uniforme GJ O o 37o
Redondeada bien graduada 34deg 40deg
Angulosa uniforme 35deg 43deg
Angulosa bien graduada 39deg 45deg
ldquoFuente Sow^s y Sow^s (1951 )rdquo
Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes O liw s 25
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Por otro lado se muestra una correlacioacuten empiacuterica aproximada seguacuten Peck
Harrison y Thornbum (1953) de los estados de compacidad y los aacutengulos de
friccioacuten propuesta en base a ensayos de penetracioacuten estaacutendar Tal como se
muestra en la Cuadro N0 08
Cuadro Ndeg 08- CORRELACION ENTRE LA PENETRACION ESTANDAR Y EL ANGULO DE
FRICCIOacuteN INTERNA
PENETRACION ESTANDAR ANGULO DE FRICCION
N (Golpespie) (Grados)
0 - 4 2 8 - 2 9
4 - 1 0 2 9 - 3 0
1 0 - 30 3 0 - 3 6
3 0 - 50 36-41
gt 50 41 -45
ldquoFuente Peck Harrison yThornbum (1953)rsquorsquo
De acuerdo con estas referencias podemos asumir paraacutemetros con valores de
acuerdo a las inspecciones de campo de tal forma de estar del lado de la
seguridad
Como ensayo determinante se ha realizado ensayos de corte directo sobre
muestra remoldeada y drenada para hallar los paraacutemetros de Cohesioacuten (C) y
Angulo de friccioacuten 0 Los ensayos se realizaron en el laboratorio N0 2 de Mecaacutenica
de suelos y pavimentos de la Universidad Nacional de Ingenieriacutea
Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute ^ ito m o Partoes O liw s 26
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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARA DISENtildeO DEANCLAJES
31 CONDICIONES GEOLOacuteGICAS GEOTEacuteCNICAS
El perfil estratigraacutefico del suelo donde se realizoacute el estudio de mecaacutenica de suelo
presenta las siguientes caracteriacutesticas de suelo
- De OOOm a 900m Material encontrado es una arena limosa mal gradada de color gris claro (SP-SM)
- De 900m a 1100m (SW-SM) Se trata de una arena limosa bien gradada
compacta
- De 1100m a 1200m (SM) Arena limosa de densidad compacta
De acuerdo al estudio realizado in situ se determina los valores de la densidad
natural y el aacutengulo de friccioacuten para el lugar especiacutefico de Villa el Salvador de la
ciudad de Lima consideraremos el valor de cohesioacuten nula en el estudio y se
tomara dicho valor por ser un valor aun conservador para esta zona (Cuadro N0
09)
Seguacuten el estudio realizado no se encontroacute napa freaacutetica indicando que la
profundidad debe estar considerablemente maacutes abajo que la cota de cimentacioacuten
del proyecto (aproximadamente a 5000 m de profundidad)
Cuadro Ndeg 09 ESTRATIGRAFIacuteA DEL SUELO EN ZONA DE ESTUDIO DE VILLA EL
SALVADOR
Material Profundidad(m)
Nomenclaturasues Ytalt
(KNm3)Cohesioacuten
KPaAngulo de
Friccioacuten ($)
ArenaLimosa 0 0 0 -8 5 0 SP-SM 1534 0 287
ArenaLimosa 8 50 -11 00 SW-SM 1581 0 299
ArenaLimosa 1100-1150 SM 1596 1 281
Cabe sentildealar que para un disentildeo final de la estabilidad del talud con muro
pantalla anclada se recomienda la revisioacuten de la armadura de acero del muro
Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla jersquofech ille rJ re eacute ^ ito m o Paredes O liw s 27
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CAPITULO iexcln PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
que absorberaacute los esfuerzos del empuje del subsuelo para lo que se estaraacute a
disposicioacuten para las aclaraciones requeridas para el detalle respectivo
32 ESTABILIDAD DE CAPACIDAD DE CARGA DE PANTALLAS
ANCLADAS EN SUELOS
321 Introduccioacuten
El comportamiento de un anclaje en el suelo se rige principalmente por el
mecanismo de transferencia de la carga soportada por el anclaje al suelo masivo
a traveacutes de interacciones en la interfase suelo de bulbo (Figura 31) Este
mecanismo de interaccioacuten resulta en un aumento de la tensioacuten normal efectiva
del suelo y por consiguiente aumentando su resistencia a la cizalladura y el
factor de seguridad contra la rotura
En el disentildeo de una cortina atirantado la hipoacutetesis baacutesica es que las fuerzas
horizontales generadas por las presiones de contacto en la estructura del suelo
deben ser equilibradas por puntales mientras que el alivio de las tensiones
normales verticales causadas por la excavacioacuten por supuesto no Con esto los
valores de la tensioacuten de cizallamiento inducido por el proceso de excavacioacuten
aumentan significativamente con la profundidad de este
La tendencia de la cortina se mueve dentro de la excavacioacuten de la represioacuten
inducida por el suelo a lo largo de la superficie del suelo Pero pretensado la
primera liacutenea de las barras de cortina presiona contra las paredes de la
excavacioacuten sujetaacutendola al punto de anclaje Con el avance de la excavacioacuten la
estructura ahora tiende a girar alrededor de la primera liacutenea de amarre
causando desplazamientos laterales en el nuevo nivel de la excavacioacuten a su
vez de nuevo seraacute restringido por la aplicacioacuten de pretensado en la siguiente
liacutenea de anclaje Por lo tanto el movimiento de la cortina medida que avanza la
excavacioacuten se forma por una combinacioacuten de rotacioacuten y traslacioacuten influenciada
por un nuacutemero de factores tales como la cortina de incrustaciones en el terreno
de cimentacioacuten la inclinacioacuten varillas el grosor y rigidez de la estructura valores
de la distribucioacuten hipoacutetesis de sobrecarga de presiones de contacto en la interfaz suelopantalla etc La figura 04 ilustra las fuerzas que actuacutean sobre las bandas
Determinadoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute ta t to io Paredes O liw s 28
UNI^RSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil
CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
y las tensiones de cizallamiento en la interface suelo-pantalla que se desarrollan
en la excavacioacuten que se lleva a cabo
tFigura 04 Mecanismo de transferencia de carga en anclajes (Juran e Elias 1991)
Superficie de terreno
Figura 05 Sistema idealizado de fuerzas sobre pantallas atirantadas (Hanna 1982)
322 Modos de falla de pantallas ancladas en suelos
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes O liw s 29
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CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Hay varios mecanismos posibles de falla de los muros anclados Estas fallas
comuacutenmente son causadas por exceso de carga sobre un ancla Las cargas de
exceso pueden estar relacionadas con la carga de pre-tensionamiento la
secuencia de excavaciones las fuerzas del agua y fuerzas siacutesmicas entre otras
Los mecanismos de falla pueden involucrar los tendones la masa de suelo el
bulbo o las estructuras superficiales
Los principales tipos de falla son los siguientes de acuerdo con la figura 06
Figura 06 Tipos de ruptura de una pantalla anclada en suelo (GeoRio 2000)
a) Punzonamiento en la base - el suelo de fundacioacuten que soporta la base de
la pantalla tiene una capacidad de carga baja de menos de 20 kPa con iacutendice de resistencia a penetracioacuten NSPT lt 10
b) Rotura en fondo de la excavacioacuten - puede ocurrir cuando existe una capa de terreno blando debajo del nivel de excavacioacuten
Determinadoacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 30
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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
c) Ruptura Global - romper la cuntildea en mayor riesgo durante el proceso de
excavacioacuten o disturbacion generalizado de profundidad (veacutease tambieacuten
la Figura 07)
d) Deformacioacuten Excesiva - puede ocurrir durante la construccioacuten antes de
que el pretensado de los anclajes
e) Rotura del tirante - se puede producir si los componentes del sistema son
individualmente atirantado inadecuadamente o debido a la ocurrencia de
la sobrecarga de los anclajes durante la construccioacuten cuando no todos
los niveles de anclaje tambieacuten se instalaron
f) Rotura de la pantalla - ocurrencia de ruptura en flexioacuten debido al disentildeo
estructural inadecuado o ruptura de perforacioacuten anclas
Rupftra laquom cunha Ruptura generalizada
Figura 07 Tipos de ruptura global cuntildea y generalizada (GeoRio 2000)
323 Estimacioacuten de la capacidad de carga de anclaje en suelos
La mejor estimacioacuten de la capacidad de carga de los anclajes en suelos se
determina mediante la realizacioacuten de pruebas preliminares de anclaje construido
con la misma tecnologiacutea y mano de obra en el futuro emplazamiento de la obra
ya que no es teoacutericamente posible incorporar meacutetodos para el caacutelculo de la
influencia de diversos factores determinantes tales como proceso de perforacioacuten la calidad de mano de obra el proceso de inyeccioacuten etc
^ te rm in a c ioacute n del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes OIiacutetos 31
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CAPITULO lli PARAMETROS GEOTECNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
En general los meacutetodos disponibles para la determinacioacuten de la capacidad de
carga de los anclajes en suelo consideran que la resistencia del anclaje se debe
exclusivamente a la resistencia al corte desarrollado en la interface suelo-bulbo
sin tomar en consideracioacuten de los efectos del proceso de construccioacuten
incluyendo la influencia de procedimiento de inyeccioacuten soacutelo cualitativamente
3231 Norma Brasileiacutera NBR-5629
La NBR-5629 recomienda la estimacioacuten preliminar de liacutemite de capacidad de
carga anclada usando las siguientes expresiones
Suelos Granulares
Suelos Cohesivos r = a 0 UXb sO O M
Doacutende
Capacidad de carga limite o ultima
G Tensioacuten vertical efectiva en el punto medio del anclaje
U Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje
K f Coeficiente de anclaje dado en la Cuadro Ndeg 10
Lb Longitud del bulbo del anclaje
o Coeficiente de reduccioacuten de resistencia al corte no drenada Su
a 0 = 075 para Su s 40 kPa yPara suelos cohesivos
a 0 = 035 para Su s 100 kPa
lsquo Determinadoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de arcla|eBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliros 32
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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Cuadro Ndeg 10 COEFICIENTE Kr DE SUELOS GRANULARES
Suelo Compacidad
Suelta Compacta Muy CompactaLimo 010 040 100
Arena Fina 020 060 150
Arena Media 050 120 200
Gruesa y Pedr^ones 100 200 300
ldquoFuente Norma Brasilera NBR-5629
Este meacutetodo no tiene en cuenta los efectos de la presioacuten de inyeccioacuten El NBR-
5629 reconoce que la inyeccioacuten del bulbo de anclaje de la lechada puede ser del
tipo simple con flujo ascendente y de una sola etapa o por medio de vaacutelvulas y
en etapas sucesivas a criterio de la empresa ejecutora siempre que esteacuten
garantizados el llenado completo del agujero abierto en el suelo y la capacidad
de carga para el anclaje
3232 Meacutetodo de Ostermayer (1974)
Propone aacutebacos que relaciona la longitud de la zona de anclaje (bulbo) con la
capacidad de carga maacutexima de anclaje basado en el anaacutelisis de los resultados
de aproximadamente 300 ensayos en Alemania en anclajes con diaacutemetro de
perforacioacuten entre 10 y 20 cm y cobertura del suelo superior a 4m
La Figura 08 muestra las correlaciones sugeridas por Ostermayer para suelos
granulares sin especificacioacuten del procedimiento de inyeccioacuten o los valores de la presioacuten de inyeccioacuten
D e te ^ in a d oacute n del creficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato la je Bachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 33
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CAPITULO PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOSPARADISENtildeO DE ANCLAJES
laquoen
9laquo
O
mdash g pedregulho arenoso
areia meacutedia a grossa com pedregulho
Figura 08 Capacidad liacutemite de carga de anclaje en suelos granulares seguacuten Ostermayer (1974)
Para suelos cohesivos (limos y arcillas plaacutesticas medianas arcillas altamente
plaacutesticas) Ostermayer (1974) tambieacuten presento en la Figura 09 la variacioacuten con
la longitud de bulbo de la resistencia al cizallamiento en la interface suelobulbo
por unidad de longitud para anclajes realizados con y sin reinyeccioacuten En la
Figura 10 la variacioacuten en la resistencia al corte se muestra como una funcioacuten de
la reinyeccioacuten de presioacuten con lechada de cemento en la relacioacuten agua cemento
preparado = 04
ldquoDeterminaaoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jraeacute Antonio P a rce s OIitos 34
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CAPITULO IIIrsquo PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Figura 09 Resistencia a la rotura por unidad de longitud de los anclajes en suelos cohesivos
(Ostermayer 1974)
400
300
19 ancoragens executadas em argila de mediacutea a alta plasticidade Wl = 48a58 lp = 25 a35 le =11 a12
2001
Perfura^aacuteo
15(4M|
1510)
com reve^mento seco sem revestlmento seco sem revestimento com lavagem 15(420) - diagravemetro do furo- 15cm
-420 Kg de cimento consumido nareinjepao
1000 2000 3000 4000
Pressaacuteo de iacutenjegaacuteo (kPa)
Figura 10 Influencia de la presioacuten de inyeccioacuten en la resistencia al corte en suelos cohesivos
(Ostermayer 1974)
Determinacioacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio Paredes O liw s 35
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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
3233 Meacutetodo de Bustamante amp Doix (1985)
Basado en 120 pruebas de carga realizadas en Francia Bustamante y Doix
(1985) sugieren un meacutetodo para el dimensionamiento de los anclajes los cuales
consideran la influencia de la teacutecnica de inyeccioacuten presioacuten de inyeccioacuten y
volumen de pulverizacioacuten de cemento inyectado La capacidad de carga liacutemite de
anclaje Tmax se puede determinar por
Tmm Capacidad de carga limite o ultima
De Diaacutemetro medio para el tramo anclado
Dp Diaacutemetro perforado para el tramo anclado
P Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten
Lb Longitud del tramo anclado
qs Resistencia al cizallamiento o cortante
Cuadro Ndeg 11 COEFICIENTE 0 PARA SUELOS
Tipo de Suelo Coeficiente 0
Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten
Grava 180 13-14
Grava Arenosa 1 6-1 8 12-14
Arena con Grava 1 5-1 6 12-13
Arena Gruesa 1 4-1 5 11 -1 2
Arena Media 1 4 -1 5 11 -1 2
Arena Fina 1 4-1 5 11 -1 2
Arena Limosa 14- 15 11 -1 2
Limo 14-1 6 11 -12
Arcilla
OcitCO 12
Marga 18-21 11 -12
Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11
Determlnaaoacuten del c o c ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio P a rce s OIiacutetos 36
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CAPITULO un PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
El cuadro N011 presenta los valores de p que es el coeficiente de escala para
varios tipos de suelo teniendo en cuenta las dos teacutecnicas de inyeccioacuten (con y sin
reinyeccioacuten) suponiendo que el volumen inyectado es de al menos 15 veces el
volumen perforado para llegar a los valores de p en la tabla Como era de
esperar los valores maacutes altos del coeficiente se producen para los anclajes
reinyectadas
Los graacuteficos de correlaciones empiacutericas para estimar los qs coeficientes para
anclajes con y sin reinyeccioacuten se presentan para las arenas y gravas en la
Figura 11 y de limos y arcillas en la Figura 12 construida sobre la base de los
resultados de Doix y Bustamante (1985) Fujita (1977) Ostermayer y Scheele
(1977) Ostermayer (1974) Koreck (1978) y Jones (1980 1984) En abscisas la
cantidad Pl se refiere al liacutemite de presioacuten de inyeccioacuten y N el nuacutemero de golpes
de la prueba SPT
0 0 9 i f i 15 20 U 30 39 40 4 fl 3 0 S5 90 6S 7 0
Pl (MPa)1 _____i _______ i _____ i______ i _______ i _____i______ i _______ l __ mdasha--------- a--------- J-----------1---------- 1---------- 1
0 K O 30 D 90 laquo m laquo) tu M) no t raquo 1U 1WN
Figura 11 Correlaciones empiacutericas para la fuerza de cizallamiento por unidad longitud en la arena I
grava (Bustamante y Doix 1985)
lsquo Determlnadoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para diserto dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 37
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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Las correlaciones muestran que en comparacioacuten con una sola inyeccioacuten de los
efectos de la reinyeccioacuten en fases sucesivas son aparentemente maacutes
pronunciada para las arcillas limos (Figura 12) que para la arena grava (Figura
11) contradiciendo las pruebas experimentales que indican que los suelos
arenosos son de mayor inyectabilidad y maacutes susceptibles a los efectos de la
sucesiva reinyeccioacuten a alta presioacuten Este comportamiento puede deberse a otros
factores no considerados por Bustamante y Doix (1985) en la interpretacioacuten
empiacuterica de los resultados de las pruebas de carga (Novaacuteis Souza 2001)
-------------1-------------1------------T---------- ---F-------- ---------------- ~lo 10 20 30 40 W 60
N
Figura 12 correlaciones empiacutericas para la resistencia al corte por unidad de longitud en arcillas
limos (Bustamante y Doix 1985)
3234 Meacutetodo de Costa Nunes (1987)
Similar al meacutetodo de Bustamante y Doix (1985) fue propuesto por Costa Nunes
(1987) pero con la importante diferencia de que la influencia de la presioacuten de inyeccioacuten puede ser analizada cuantitativamente no soacutelo cualitativamente como en el meacutetodo de Bustamante y Doix (1985)
La capacidad de carga del liacutemite del anclaje estaacute dada por
bullDetermigravenatigraveoacuten del e ffic iente de resistencia al corte unitagraverio entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralaleBachiller Jreeacute Antonio Partoes OIiacutetos 38
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CAPITULO lli PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOS P A MDISENtildeO DE ANCLAJES
= c + +(TI
r M Capacidad de carga limite o ultima
D Diaacutemetro medio del bulboe
nd Coeficiente de aumento del diaacutemetro debido a la presioacuten de inyeccioacuten
nl Coeficiente de reduccioacuten de longitud por la presioacuten no uniforme
Lb Longitud del tramo anclado
r Resistencia al cizallamiento en la interface bulbo - suelo
Para determinar la resistencia al cizallamiento en la interface suelo-bulbo Costa
Nunes (1987) considera el criterio de rotura de Mohr-Coulomb suponiendo una
inyeccioacuten a presioacuten residual a rsquor estimada en un 50 la presioacuten inyeccioacuten dada
c Cohesioacuten
Yc Peso especiacutefico del suelo a una profundidad al centro del bulbo
h Profundidad al centro del bulbo
nh Reduccioacuten del factor de profundidad cuando es maacutes de 9m
0 Angulo de friccioacuten
a r 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten
Seguacuten Costa Nunes en la mayoriacutea de los casos se puede considerar nh = na = nb = 1
lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 39
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UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
41 PROCEDIMIENTO DE TRABAJO
El presente procedimiento comprende los trabajos requeridos para la correcta
ejecucioacuten de los anclajes en la zona determinada en villa el salvador
411 Secuencia de los trabajos
4111 Anclajes de cable
Los anclajes post-tensados son estructuras flexibles y lineales compuestos por
varios cordones de acero de alta resistencia los cuales se adhieren o fijan con
cemento dentro de roca o suelo estable (pasando el planode falla) Los anclajes
al tensarlos transmiten los esfuerzos desde el cabezal (extremo visible en la
superficie del talud) hasta el tramo anclado mitigando de esta forma los
movimientos del talud
Los anclajes estaraacuten conformado por cordones de acero grado 270 de baja
relajacioacuten con 58rdquo (1500 mm) de diaacutemetro acorde con los requerimientos del
ASTM A-416 Las caracteriacutesticas mecaacutenicas del acero grado 270 de baja relajacioacuten son
Esfuerzo miacutenimo a la rotura 18980 kgmm2 (18619 KNcm2)
Esfuerzo de fluencia 17082 kgmm2 (16757 KNcm2)
Moacutedulo de elasticidad 2780000 kg (195 KNmm2)
Seguacuten los requerimientos indicados en la norma ASTM A-416 los valores de resistencias miacutenimas del cable se indica a continuacioacuten
Diaacutemetro del cordoacuten 1524 mm (0600 in)
Deterninadoacuten del ^laquofic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 40
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Aacuterea de acero por cordoacuten 14000 mm2 (0153 in2)
Resistencia miacutenima a la rotura (Fr) 2657000 kg (2607 kN)
- Resistencia miacutenima a la fluencia (Sfc) 2391000 kg (2346 kN)
Con estas caracteriacutesticas se obtienen seguacuten los lineamientos para disentildeo
indicados en las recomendaciones del Instituto del Post-Tensado los siguientes valores para cada cable de acero de 06rdquo de diaacutemetro (1524 mm)
- Carga de disentildeo o trabajo (060 F r ) 1595040 kg (15642 KN) Ftr
- Carga de ensayo (120 Ftr) 1914007 kg (18770 KN)
- Carga de incorporacioacuten (105 Ftr) 1674782 kg (16424 KN)
lsquo Porcentaje sugerido para los ensayos en anclajes temporales
a) Armado de Anclajes
La preparacioacuten de los anclajes ha sido realizado sobre una plataforma provisional para el montaje primero se prepararaacute el tubo de inyeccioacuten de PVC
clase 10 con diaacutemetro de 1rdquo donde se ejecutaraacuten los agujeros para la inyeccioacuten
(vaacutelvula-manguito) Luego alrededor del tubo de inyeccioacuten se colocaraacuten los
cables de acero sobre separadores y cortados seguacuten la longitud definitiva del
anclaje
Los cables requeridos fueron suministrados y montados en campo el tramo del
cable de acero correspondiente al bulbo del anclaje ha sido preparado previamente y en la zona de transicioacuten del tramo libre al anclado el cable fue
sellado con cinta plaacutestica para evitar la entrada de lechada de cemento al tramo libre el tramo libre se protegioacute (aisloacute) con una manguera de polietileno actuando
como un forro
lsquo Deterrnnadoacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes Olitos 41
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Figura 13 Armado de anclaje de cable
b) Perforacioacuten
El objetivo de las perforaciones para anclajes es la obtencioacuten de un agujero con
la mayor linealidad posible El diaacutemetro de la perforacioacuten debe permitir la instalacioacuten del anclaje de cable del modo maacutes faacutecil posible
Baacutesicamente existen dos sistemas de perforacioacuten que pueden ser utilizados en
la ejecucioacuten de anclajes El primero es el sistema rotativo convencional y el segundo ha roto percusioacuten
Para la ejecucioacuten de la perforacioacuten se ha empleado el meacutetodo rotativo con el uso de una zapata tipo widia
El sistema que se ha aplicado es de perforacioacuten a rotacioacuten con tuberiacutea HQ hasta la profundidad requerida una vez llegado a la cota se perfora con tuberiacutea de
revestimiento HW (rimando en la zona exterior de la tuberiacutea HQ) hasta llegar a la cota de fondo donde se colocaraacute el anclaje
Se procede a limpiar el sondeo con agua y se retira la tuberiacutea interior HQ una vez retirada toda la tuberiacutea HQ se procede a colocar el anclaje de cable
Bachllldrsquo Jeacute Antonio Paredes Oliws 42
Determinadoacuten del crofidente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclaje
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Colocado el anclaje de cable se procede a retirar la tuberiacutea de revestimiento HW
para despueacutes inyectar el anclaje con lechada de cemento
Figura 14 Colocado de anclaje de cable en sondeo
c) Inyeccioacuten
Los anclajes fueron fijados en el terreno a traveacutes de lechada de cemento compuesta por una mezcla de agua limpia con cemento Portland comuacuten tipo I
La gran mayoriacutea de las recomendaciones y praacutecticas existentes situacutean la relacioacuten
aguacemento entre 045 y 055 en peso
En nuestro caso se ha usado la relacioacuten ac de 050 mezcla que garantiza una
resistencia a la compresioacuten simple de 210 kgcm2 a los 7 diacuteas
Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enve la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 43
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Figura 15 Inyeccioacuten de anclaje de cable
d) Tensado
Todos los anclajes fueron tesados una vez que la lechada de cemento del
anclaje obtuvo la resistencia adecuada (210 kgcm2) se estimoacute en 7 diacuteas como miacutenimo en cada caso
El tesado de los anclajes se realizoacute con gato hidraacuteulico de hasta 100Tn de carga
de trabajo y con una carrera en el pistoacuten de hasta 10rdquo ademaacutes permitioacute tesar
los cables del anclaje en conjunto el tesado se realizoacute hasta llegar al arranque del bulbo
4112 Equipos y Materiales
Relacioacuten de equipos y materiales utilizados
Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Antonio Paredes O liw s 44
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Cuadro Ndeg 12 EQUIPOS UTILIZADOS
ITEM DESCRIPCION CANTIDAD
1 B O M B A DE LO D O S C M O T O R L IS TE R P E T TE R 100
2 B O M B A P A R A TE N S A D O E N E R P A C 100
3 G A T A H ID R A U L IC A E N E R P A C DE 10000 PSI 100
4 E Q U IP O DE P E R F O R A C IO N R O T A T IV O D IA M A N TIN O 100
5 B O M B A DE IN Y E C C IO N DE C E M E N T O 100
6 TU B E R IA DE P E R F O R A C IO N HQ y H W 100
7 TU B E R IA DE IN Y E C C IO N C O N O B T U R A D O R 100
8 E Q U IP O DE SPT 100
42 ESTIMACIOacuteN DE LA CAPACIDAD DE CARGA SEGUacuteN LOS DATOS OBTENIDOS EN EL ESTUDIO DE MECAacuteNICA DE SUELOS
De acuerdo a los datos obtenidos en el estudio de mecaacutenica de suelos se tiene
lo siguiente
Cuadro Ndeg 13 DATOS REALES DEL ESTUDIO
DATOS
Del estudio de mecaacutenica de suelos De los anclajes
Paraacutemetros Unidad Paraacutemetros Unidad
Cohesioacuten 0 Carga de Anclaje NA
Angulo de friccioacuten 2870o Profundidad del bulbo de anclaje 950m
Peso Unitario 1476 KNm3 Diaacutemetro del bulbo 0114m
Clasificacioacuten SUCS Arena limosa gradada SP-SM
Longitud del Bulbo de Anclaje 40 50 y 60m
Factor de seguridad Presioacuten de iny^cioacuten 60 kgcm2
Habiendo obtenido todos los paraacutemetros necesarios se puede estimar las capacidades de cargas de acuerdo a los meacutetodos mencionados en el capiacutetulo anterior(Capiexcltulo III 323)
Deterrntoadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 45
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gt Norma Brasilera NBR 5629
gt Bustamante y Doix 1985
gt Meacutetodo Costa Nunes 1985
421 Norma Brasilera NBR 5629
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son las longitudes
ancladas que 40 50 y 60m asiacute como el valor Itf igual a 15 valor que se
obtiene del tipo de suelo del cuadro Ndeg 10
Cuadro Ndeg 10 - Coeficiente Kf de suelos granulares NBR-5629
Suelo Compacidad
Suelta Compacta Muy Compacta
Limo 010 040 100
Arena Fina 020 060 150
Arena Media 050 120 200
Gruesa y Pedr^ones 100 200 300
2 - M C T O D O D E L A N O R M A B R A S I L E R A - 5 6 2 9
_ J 7 -T = 0 -7 U t L r K s Para suelos granularesmax Z b f
T (max) =
az =
Capacidad de carga limite o ultima TN
Esfuerzo vertical efectivo en el punto medio del anclaje KNm2
O
CIl
II II Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje m
Longitud del bulbo del anclaje m
coeficiente de anclaje dado en la Tabla Ndeg M
Cuadro Ndeg 14 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BR-5629
y e
(K N m 2 )
z
iexclm )
D
(m )
a z
(K N m 2 )
U
( m )
Lb
(m )
K f T ( m a x )
lt trade l
14 8 7 0 01 103 32 0 4 3 4 0 9 15 27 23 _
14 8 65 0 1 9 5 9 4 0 4 3 5 0 15 V 3 1 6 1 ___
14 8 6 0 H 0 1 8 8 5 6 0 4 3 6 0 B U 15 35 01
Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de arolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes Ouumltos 46
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422 Meacutetodo Bustamante y Doix 1985
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son la parte anclada
40 50 y 60m el diaacutemetro perforado 0114m el coeficiente p que es el
coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo seguacuten el tipo de inyeccioacuten para
nuestro caso es el 14 derivaacutendose este valor del estudio de suelo (Cuadro Ndeg
11) El coeficiente qs (resistencia cortante) toma valores de 02 y 025 Mpa
Cuadro Ndeg 11 - Coeficiente p para suelos
Tipo de Suelo Coeficiente P
Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten
Grava 180 13 -14
Grava Arenosa 1 6 -1 8 12 -14
Arena con Grava 1 5 -1 6 12-13
Arena Gruesa 14- 15 11 - 12
Arena Media 1 4 -1 5 11 - 12
Arena Fina 14 -1 5 11 -12
Arena Limosa 14- 15 1 1 -1 2
Limo 14- 16 1 1-1 2
Arcilla 1 8 -2 0 12
Marga 18- 21 11 - 12
Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11
3- METODO DE BUSTAMANTE Y DOIX 1985
T(max) = Capacidad de carga limite o ultima TN
De= Diaacutemetro medio para el tramo anclado m
Dp = Diaacutemetro perforado para el tramo anclado mLb= Longitud del tramo anclado m
P = Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten qs= Resistencia al cizallamiento o cortante Mpa
ldquoDeterminadoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo de anclajerdquoBachiller Jraeacute Antonio Paredes Oliws
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Cuadro Ndeg 15 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BUSTAMANTE DOIX 1985
p Dp
(m)De(m)
Lb(m)
qs
(Mpa)
T (max)
(TN)130 011 0149 40 025 4759130 011 0149 50 02 4759130 011 0149 60 02 5710
423 Meacutetodo Costa Nunes 1985
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada necesarios son la
longitud de la parte anclada 40 50 y 60m el diaacutemetro perforado para el tramo
anclado 0114m ademaacutes el coeficiente de reduccioacuten por la presioacuten no uniforme
ni el coeficiente de aumento de diaacutemetro nd por la presioacuten de inyeccioacuten estos
dos uacuteltimos coeficientes toman valores de 1 otro dato de entrada importante
seguacuten Costa Nunes es la resistencia cortante t que es calculada con la
expresioacuten
T f = c + (c rsquo+CT rsquo 0 SUELOSGRANUWRES
r f = c + (y chnh +CTr )tan0 SUELOS COHESIVOS
C = Cohesioacuten del suelo KNm2yc= Peso especifico del suelo a una profundidad al centro del bulbo KNm3 h = Profundidad al centro del bulbo m
nh = Factorde correccioacuten cuando esta a una superior a 9m 0 = Angulo de friccioacuten
or= 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten KNm2
Para mayoriade asos nh = nb = nd = 10 De acuerdo a Costa Nunes
Cuadro Ndeg 16 RESISTENCIA CORTANTE SEGUacuteN DATOS
C ye h nh 0 OT T
(KNm2) (KNm3) (m) (0 ) (KNm2) (KNm2)
00 148 70 10 287 4000 2756
00 148 65 10 287 4000 2715
00 148 60 10 287 4000 2675
techlllerJtoeacute Antonio Parces Oliws 4 8
Deteminadoacuten del (E fic ien te de resistencia al corte unitario ende la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquo
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La resistencia cortante hallada de esta ecuacioacuten depende de los paraacutemetros
mostrados en la figura superior asiacute como la presioacuten de inyeccioacuten que se usa no
supera los 8 a 10 Kgcm2 con estos datos se halla el esfuerzo cortante que es
un valor de 3924 KNm2 El diaacutemetro medio de la perforacioacuten es de 0137m
1- METODO DE COSTA NUNES
T(max) = C a pa c idad d e ca rga l im i te o u l t im a TN
D e = D ia m e tro m e d io d e l b u lb o m
nd= C o e f ic ie n te d e a u m e n to d e l d ia m e tro d e b id o a la p re s ioacute n d e in y e c c ioacute n
^ = L o n g itu d d e l t ra m o a n c la d o m
nl = C o e f ic ie n te d e re d u c c ioacute n d e lo n g itu d p o r la p re s ioacute n n o u n ifo rm e
x = R e s is te n c ia al c iz a lla m ie n to e n la In te r fa s e b u lb o s u e lo K N m 2
Cuadro Ndeg17 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO COSTA NUNES 1985
ni Lb nd De Tmax(m) (m) (TN)
10 40 10 011 403
10 50 10 011 497
10 60 10 011 587
Aplicado estos tres meacutetodos para calcular la capacidad de carga uacuteltima podemos elaborar el siguiente cuadro Ndeg 18
Cuadro Ndeg 18 CUADRO RESUMEN PARA LAS DIFERENTES LONGITUDES DE BULBOS
ANCLAJE METODO NBR-5629 BUSTAMANTE Y DOIX COSTA NUNES
BULBO T (Max) T (Max) T (Max)
(m) (TN) (TN) (TN)
40 27-23I M t 4759 4030
50 3161 4759 4970
60 3501 5710 5870
D e t^m ito a oacute n del ^laquo fic ien te de resistencia al to rte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 49
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43 RESISTENCIA ENTRE EL BULBO Y EL SUELO
La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las
propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y
la presioacuten de inyeccioacuten (Cuadro N0 11)
El esfuerzo al cortante en el anclaje puede ser calculado por la expresioacuten
(Littlejohn y Bruce 1975)
Ecuacioacuten (10)
Doacutende
T = Fuerza de tensioacuten de disentildeo
D h = Diaacutemetro del hueco
r a = Esfuerzo de cortante permitido
Lb = Longitud cementada del bulbo
Determ l^raoacuten del ctoficiente de resistencia al torte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje Bachiller Jraeacute Antonio Partoes O lilaquo s 50
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Cuadro N0 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuerzos en bulbos de diaacutemetro
pequentildeo (Sabatini y otros 1999)
Tipo de SueloFactor Suelo Granular Suelo Cohesivo
Propiedades del sueloAngulo de friccioacuten tamantildeo y distribucioacuten de los agriados Mheslon Indice plastico
l^todo de perforacioacuten El uso de tuberiacutea de revestimiento aumenta los esfuereos normales y de friccioacuten
El uso de lodos en la ^rforacioacuten disminuye la capacidad
Longitud del bulto
La resistencia aumenta al aumentar la longitud del bulbo hasta los 6 metros con incrementos moderados hasta los 12 metros y muy ^co Incremento despueacutes de los 12 m
Incrementos continuos en suelos con resistencia no drenada menor de 96 kPa
1 ----mdash r
Aumenta la resistencia hasta un diaacutemetro de 30 centiacutemetros
Diaacutemetro del bulboAumenta la resistencia al aumentarel diaacutemetro hasta 10 centiacutemetros y muy poco a partir de ese diaacutemetro
i
La capacidad del ancla aumenta al aumentar la presioacuten de inyeccioacutenPresioacuten de Inyeccioacuten
La capacidad del ancla aumenta solamente con inyeccioacuten por etapas Presiones iniciales muy altas deben evltarse
En el Cuadro N0 20 se muestran algunos valores del esfuerzo de cortante permitido para anclajes en roca y en suelos Los tendones deben separarse
entre siacute utilizando espaciadores para asegurar la adherencia total de cada uno
de ellos a la mezcla cementante en toda la longitud del bulbo Adicionalmente
deben colocarse centralizadores para garantizar que existe un cubrimiento de mezcla de miacutenimo 10mm
Determinadoacuten del cw ficlente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliras 51
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Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo
interface a lo largo del bulbo (Modificado de PTI
de anclaje y el material en la
1996)
R esistencia Uacute ltim a al C ortan te R es is tenc ia Uacute ltim a alen tre el Bulbo y el ^ t e r ia l en la C ortan te entre el B u lto y el
T ipo de ^ t e r ia l In tertace P eriacutem etra l del B u lto ^ t e r i a l en la Interfacepara Iny toc ione s por P eriacutem etra l del B u lto para
G ravedad Inyecciones a P resioacuten
Kpa Kpa
G ranito y basa lto 1700 a 3100
C aliza do lom fflca 1 4 0 0 a 2 1 0 0
C aliza blanda 1000 a 1ltW0
P izarras y lutitas duras 800 a 1400
Lutrias blandas 200 a 800
Aren iscas 800 a 1700
Aren iscas m e tto riza d a s 700 a 800
C reta 200 a 1100
^ r g a m eteorizada 150 a 250
C oncre to 1400 a 2 8 0 0
Arcilla lim osa blanda30 a 70
Arcilla lim osa30 a 70
Arcilla dura de p lastic idad m edia a alta
30 a 70 30 a 100
Arcilla m uy dura de p lastic idad m edia a alta
70 a 170
Arcilla m u y dura lim osa de p lastic idad m edia
270 a 370
Arena de grano m edio a fino dens idad m edia a alta
80 a 370
Arena de grano grueso con grava densidad media
100 a 600
Arena de grano g rueso con grava densidad densa a m uy densa
70 a 140 250 a 900
Arenas lim osas170 a 400
D etritos g lac ia les densos300 a 500
Grava arenosa densidad m edia200 a 1300
Grava arenosa densa a m uy densa 270 a 1300
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario en te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 52
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga en bulbos de anclas preshy
tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatini y otros 1999)
Tipo de Suelo
DensidadRelativa
(SPT)
Transferencia Estirada en
kNmmdashf---------------------- 1
Suelta 145^ en a y l^d ia densa 220grava Densa 290
Suelta 100^ en a l^dia densa 145
Densa 190
Suelta 70^ en a y l^d ia densa 100limos Densa 130
I^zcla de arenay arcilla Dura 30de baja l^ y Dura 60plasticidad
Suelta SPT = 4 a 15^ d ia densa SPT = 15 a 30
Densa SPT = mas de 30
431 Calculo de la adherencia
La resistencia a la adherencia muy raramente se mide en el laboratorio y no existe un procedimiento estaacutendar para calcularla La mayoriacutea de los disentildeos se basan en estimativos ldquocrudosrdquo de la resistencia entre el suelo o roca y el bulbo
por correlacioacuten con casos similares tablas de resistencias tiacutepicas o por la
experiencia local
La carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar SPT como se
indica en la Cuadro Ndeg 20 (Sabatini y otros 1999) El factor de seguridad recomendado debe ser mayor de 20
La suposicioacuten de la resistencia entre el bulbo y el suelo genera una gran incertidumbre en el disentildeo y en ocasiones se ha llegado a fracasos
Determlnaaoacuten del cw fic iente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 53
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil
CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILM EL SALVADOR
Como solucioacuten a la incertidumbre generada por la suposicioacuten de la adherencia
entre el bulbo y el suelo se acostumbra a realizar pruebas de carga de anclajes
con el objeto de verificar en campo los valores supuestos y si es necesario
modificar las longitudes del bulbo o las cargas aplicadas
Estos ensayos son muy importantes al inicio del proceso de construccioacuten de los
anclajes Despueacutes de realizados los ensayos de carga se procede a revisar y
actualizar el disentildeo en lo relacionado con los bulbos de anclaje especialmente
cuando se requiere aumentar su longitud
44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE EL BULBO Y EL
SUELO EN VILLA EL SALVADOR
441 Tensado de anclajes
Los anclajes han sido tensados hasta llegar al arranque del bulbo para esto se
detalla a continuacioacuten los resultados de la prueba de tensado
Cuadro Ndeg 22 CARGA DE ARRANQUE DE BULBOS EN VILLA EL SALVADOR
Anclaje Longitud Bulbo (m) Carga Tesado (TN)
A-I 40 3646
A-ll 50 4215
A-lll () 60 4404
() Para el anclaje A-lll no se llegoacute al arranque
Con los datos obtenidos procedemos a calcular el esfuerzo de corte en la
interaccioacuten bulbo - suelo para esto nos apoyamos con la Ecuacioacuten (10)
Seguacuten la ecuacioacuten se tiene
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller J toeacute Antonio Paredes OHtos 54
NIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA Facultad de Ingenieriacutea Civil
CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
T
nDhLb
Cuadro Ndeg 23 ESFUERZO DE CORTE ENTRE BULBO - SUELO EN VILLA EL SALVADOR
ANCLAJE T(TN) Dh (m) Lb(m) T a (KNm2)
A-I 3646 01143 40 24902
A-ll 4215 01143 50 23030
A-lll () 4404 01143 60 20053
lsquo to te rm in^oacuten del ctoficlente de resistencia al torte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 55
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Ciril OBTENIDOS
CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS
51 Capacidad de Carga Ultima Obtenido
La capacidad de carga ultima obtenida en campo para los anclajes A-I y A-ll se
verifica cuando el bulbo falla por arrancamiento mientras que para el anclaje A- III el bulbo no falla por arrancamiento sin embargo se ensaya hasta llegar al
liacutemite de fluencia
De acuerdo al cuadro N0 22 para los anclajes A-I y A-ll se ha llegado a la carga
ultima mientras que para el anclaje A-lll se ha llegado a la carga miacutenima de
fluencia
El cuadro N0 23 nos indica el esfuerzo de corte real que existe entre el bulbo y
el suelo de la zona en estudio los valores de ^ a para los anclajes A-I y A-ll son
calculados de acuerdo a la Ecuacioacuten (10)
52 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido
De los valores obtenidos con referencia a los anclajes A-I y A-ll se puede
comparar con los valores del Cuadro Ndeg 20 por consiguiente para las arenas
limosas se tiene un rango de valores que pudiera tomar ^ a (170 KNm2 - 400
KNm2) el cual estaacute dentro de ese rango nuestros valores hallados para nuestro
tipo de suelo en estudio seguacuten el Cuadro Ndeg 23
Haciendo un graacutefico comparativo con los resultados obtenidos del Cuadro Ndeg 23
y los datos que nos brinda el Cuadro Ndeg 20 de acuerdo al rango de valores se
tiene el Figura Ndeg 16
En la Figura Ndeg 16 podemos visualizar los valores obtenidos que se encuentran
dentro del rango de valores de Resistencia Uacuteltima al Cortante entre el Bulbo y el
suelo arenoso
Determinacioacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 56
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Civil OBTENIDOS
Figura Ndeg 16 Valores resistencia uacuteltima
Tambieacuten se pudo observar que los diaacutemetros reales fueron mayores en
comparacioacuten con el diaacutemetro de perforacioacuten tal como se muestra en el cuadro
N0 24 -
Cuadro Ndeg 24 DIAacuteMETROS REALES EN CAMPO Y EL EN AUMENTO
ANCLAJE D Teoacuterico (m)D Real de
Anclaje (m)() Aumento
A-I 01143 0141 2336
A-ll 01143 0147 2860
A-lll () 01143 0151 3211
lsquo Deteroinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte uniterio e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jw eacute Antonio Paredes O liw s 57
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
61 CONCLUSIONES
1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de
valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se
realizoacute la prueba (Villa el Salvador)
2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de
resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso
para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar
en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de
suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador
3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada
4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)
debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo
previamente calibrado
5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo
tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de
Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros
meacutetodos estimativos
6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga
requerida
7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten
8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58
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Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi c o n c l u s io n e s y r e c o m e n d a c io n e s
62 RECOMENDACIONES
1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de
verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del
comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio
2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con
precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las
longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea
evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de
perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria
de los anclajes
3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en
cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser
mayores
4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable
controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten
los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos
lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil B IB L IO G R A F IA
BIBLIOGRAFIacuteA
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Suarez Jaime Deslizamientos Teacutecnicas de Remediacioacuten Volumen II
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Determlnatiacuteoacuten del c iacutec le n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de anclajetachlller Jraeacute Antonio Paredes Oliws 60
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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
Figura 02 Vista frontal del lugar en estudio
213 Condicioacuten Climaacutetica
Esta aacuterea del estudio estaacute sometido a la accioacuten microclimaacutetica de la Costa
y se le conoce como semiaacuterido limitado con afloramientos rocosos del complejo
basal de la costa
Las precipitaciones son irregulares y en forma de garuacuteas las que se presentan
en invierno siendo tambieacuten frecuentes por las tardes La temperatura en estos
periodos alcanza valores miacutenimos de hasta 11degC
Durante el verano se registran temperaturas de hasta 28degC variando la
humedad relativa en estos periodos entre 70 a 90
22 GEOLOGIAY SISMICIDAD
221 Geologiacutea
Estudios realizados para la zona y aacutereas circundantes han determinado que la geologiacutea local estaacute representada por el afloramiento de secuencias litoloacutegicas
sedimentarias intrusivas y depoacutesitos eoacutelicos El escenario del estudio se encuentra enmarcado dentro del cuadro morfotectoacutenico de la costa y el borde
occidental andino habiendo sido afectado por la tectoacutenica desarrollada durante
la orogeacutenesis andina la misma que dio lugar a una deformacioacuten con
plegamientos entre los que destaca el Sinclinal de Pachacamac se trata de un
ldquoDeterminaaoacuten del awficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 14
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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS YPAtaacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
pliegue abierto con un plano axial vertical ligeramente inclinado al Sureste y un
eje de direccioacuten N30degO Las rocas en las cuales se ha desarrollado
corresponden a la Formacioacuten Pamplona de composicioacuten arcillo-calcaacuterea por lo
tanto plaacutesticas Al Sur del Cerro Lomo de Cocina y a la altura del grifo Conchaacuten
se tiene afloramientos del flanco occidental Gran parte de este sinclinal se
encuentra cubierto por depoacutesitos eoacutelicos Cuaternarios Estratigrafiacutea Las
unidades litoestratigraacuteficas que afloran en el Cerro Lomo de Corvina y
alrededores estaacuten conformados por rocas sedimentarias del cretaacuteceo inferior
representados por la Formacioacuten Pamplona depoacutesitos inconsolidados del
Cuaternario de origen marino aluviales y eoacutelicos
A Cretaacuteceo Inferior
Formacioacuten Pamplona esta secuencia se manifiesta por presentar paquetes de
calizas de color gris a oscuras iacutenterestratificadas con delgados horizontes de
color rojizo por la presencia de fierro tambieacuten se manifiestan afloramientos de
lutitas gris verdosas y margas intercalados con lutitas limoliacuteticas amarillo a
rojizas por correlacioacuten estratigraacutefica se le ha asignado una edad cretaacuteceo
inferior
B Cuaternario
Pleistoceno
Depoacutesitos Eoacutelicos Los depoacutesitos eoacutelicos pleistocenicos estaacuten conformados por
acumulaciones eoacutelicas antiguas y que en la actualidad se hallan estabilizadas
conformando lomadas y cerros de arena como el Cerro Lomo de Corvina
extendieacutendose al NE hasta la Tablada de Luriacuten donde ahora se asienta la poblacioacuten de Villa El Salvador cubierto por otros depoacutesitos eoacutelicos maacutes recientes
Depoacutesitos Aluviales Este tipo de depoacutesitos se posicionan al sur del Cerro Lomo
de Corvina en la cuenca del riacuteo Luriacuten y esta constituidos por material acarreado
cantos y gravas subredondeadas de diferentes tipos de roca de composicioacuten
intrusita y volcaacutenica en una matriz areno limosa o arcillosa con buena seleccioacuten
tiene espesores que alcanzan decenas de metros sobre los que se asientan
algunos centros urbanos y terrenos de agricultura por lo que adquieren una significativa importancia para la regioacuten ya que ellos contienen acuiacuteferos notables
que dan vida a nuacutemeros pobladores y gran parte de la agricultura La edad de
Determinadoacuten del ctoficlente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes Olnras 15
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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
estos depoacutesitos es desconocida sin embargo dado su gran volumen es evidente
que su deposicioacuten viene desde el Pleistoceno
Reciente
Depoacutesitos Eoacutelicos Estaacuten conformados por arenas moacuteviles que proceden de las
diversas playas del litoral como Conchaacuten y Luriacuten en su movimiento adoptan
variadas formas como mantos dunas y barcanes
2211 Caracteriacutesticas Geomorfoloacutegicas
Los rasgos geomorfoloacutegicos presentes en el aacuterea son el resultado del proceso
tectoacutenico y plutogravenico sobre impuesto los procesos de geodinaacutemica que han
modelado el rasgo morfo-estructural de la regioacuten Asiacute mismo la erosioacuten la
inclinacioacuten por el drenaje del Rio Luriacuten y la acumulacioacuten de arena eogravelica sobre
grandes extensiones de la zona han dado la configuracioacuten actual
Borde Litoral aacuterea de tierra firme adyacente a la liacutenea litoral expuesta a la
accioacuten de las olas marinas que forman playas abiertas por acumulacioacuten de
arenas a traveacutes de corrientes litorales
Planicies Costaneras y Conos Deyectivos Es la zona comprendida entre el
borde litoral y las estribaciones de la Cordillera Occidental constituida por una
faja angosta de territorio paralela a la liacutenea de costa adquiriendo mayor
amplitud en el Valle de Luriacuten Constituyen superficies cubiertas por gravas y
arenas provenientes del transporte y sedimentacioacuten del riacuteo Luriacuten y por arena
proveniente del acarreo eogravelico desde las playas por vientos que corren con direccioacuten SO a NE
Lomas y Cerros Testigos
Valles y Quebradas
Estribaciones andinas occidentales
Zonas andinas
Deterrninaaoacuten del c o c ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de arclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s O liw s 16
UNIWRSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil
CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAMETROS EN VILLA EL MLVADOR
De las arriba mencionadas unidades geomorfoloacutegicos la que estaacute directamente
relacionada con el terreno estudiado es la c) Planicies Costaneras y Conos
Deyectivos
2212 Geodinaacutemica Externa
Durante la visita efectuada a la zona no se han detectado fenoacutemenos de
geodinaacutemica externa reciente como levantamientos yo hundimientos ni
desplazamientos de la formacioacuten sedimentaria existente en la zona
222 Sismicidad
Desde el punto de vista siacutesmico el territorio Peruano pertenece al Ciacuterculo
Circumpaciacutefico que comprende las zonas de mayor actividad siacutesmica en el
mundo y por lo tanto se encuentra sometido con frecuencia a movimientos
teluacutericos Pero dentro del territorio nacional existen varias zonas que se
diferencian por su mayor o menor frecuencia de estos movimientos asiacute tenemos
que las Normas Sismo Resistente del Reglamento Nacional de Construcciones
divide al paiacutes en tres zonas
Zona 1- Comprende la ciudad de Iquitos y parte del Departamento de
Iquitos parte del Departamento de Ucayali y Madre de Dios en esta regioacuten la
sismicidad es baja
Zona 2- En esta zona la sismicidad es mediacutea Comprende el resto de la regioacuten
de la selva Puno Madre de Dios y parte del Cusco En esta regioacuten los sismos se presentan con mucha frecuencia pero no son percibidos por las personas en la mayoriacutea de las veces
Determinaaoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jraeacute Antonio P a rce s O liw s 17
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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
Zona 3- Es la zona de maacutes alta sismicidad Comprende toda la costa peruana
de Tumbes a Tacna la sierra norte y central asiacute como parte de ceja de selva
es la zona maacutes afectada por los fenoacutemenos teluacutericos
La ciudad en estudio se encuentra en la Zona 3 de alta Sismicidad A pesar de
ello en sus caracteriacutesticas estructurales no se identifican rasgos sobre
fenoacutemenos de tectonismo que hayan influido en la estructura geoloacutegica de la
zona
2221 Paraacutemetros de Disentildeo Sismo Resistente
De acuerdo al reglamento nacional de construcciones y a la Norma
Teacutecnica de edificacioacuten E-030-Disentildeo Sismo resistente se deberaacute tomar los
siguientes valores
(a) Factor de Zona Z = 04 n
(b) Condiciones Geoteacutecnicas
El suelo investigado pertenece al perfil Tipo S3 que corresponde a un
Suelo Flexible
(c) Periodo de Vibracioacuten del Suelo To = 09 seg
(d) Factor de Amplificacioacuten del Suelo S = 14
(e) Factor de Amplificacioacuten Siacutesmica (C)
Se calcularaacute en base a la siguiente expresioacuten
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 18
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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS YPAMMETROS EN VILLA EL SALVADOR
n El aacuterea en estudio corresponde a la Zona 3 el factor de zona se interpreta
como la aceleracioacuten maacutexima del terreno con una probabilidad de 10 de ser
excedida en 50 antildeos
23 E T^A S DEL ESTUDIO
Los trabajos se efectuaron en 03 etapas
231 Fase de Campo
Se efectuaron trabajos de exploracioacuten con el fin de conocer el tipo y
caracteriacutesticas resistentes del sub-suelo
232 Fase de Laboratorio
Las muestras obtenidas en el campo se llevaran al laboratorio con el objeto
de determinar sus propiedades fiacutesicas y mecaacutenicas
233 Fase de Gabinete
A partir de los resultados en Campo y Laboratorio se obtendraacuten los paraacutemetros
geoteacutecnicos del suelo en estudio
2 4 T R ^ ^ O S EFECTUADOS
241 Trabajos de Campo
Las investigaciones de Campo estaraacuten iacutentimamente ligadas al suelo encontrado
La exploracioacuten se realizoacute mediante 01 Sondeo a cielo abierto ubicado
estrateacutegicamente lo cual cubre razonablemente el aacuterea a investigar
Las profundidades maacuteximas alcanzadas seraacuten de 1145m computados a partir del nivel del terreno natural lo que nos permitiraacute visualizar la estratigrafiacutea y
determinar el tipo de ensayos de laboratorio a ejecutar de cada uno de los estratos de suelos a encontrarse de las muestras disturbadas representativas
D eteroinaaoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 19
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2411 Sondaje
Se ha efectuado 01 sondaje SPT y ensayos con posteadora manual (IWAN
AUGER) y Ensayos SPT cada metro de profundidad registraacutendose el nuacutemero de
golpes N necesarios para penetrar cada 15cm de un total de 45cm del
penetroacute metro
El equipo de Penetracioacuten Estaacutendar consta de un triacutepode y un motor el cual va
acondicionado para impulsar el martillo de 140 libras el cual cae libremente a
traveacutes de un tubo guiacutea desde una altura de 76 cm la cantildea partida es hincada en
las arenas compactas a semi compactas
La profundidad de sondajes se da en el Cuadro Ndeg01 Los resultados del
Ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar (SPT) se presenta en los Cuadros No02 y en el
Anexo I Registro de Sondaje y valores de ensayo SPT Anexo II Resultados de
ensayo de laboratorio y en el Anexo III Panel fotograacutefico
Cuadro Ndeg 01 PROFUNDIDAD DEL SONDAJE
Sondaje Profundidad (m)
SPT-01 1145
Cuadro Ndeg 02 RESULTADOS DEL ENSAYO DE PENETRACIOacuteN ESTANDAR SPT-01
SONDAJE SPT-01
Prof(m) 500-545 600-645 700-745 800-845
Primeros 15cm se descarta - 14 17 16
Primeros 15cm de prueba - 18 23 34
Uacuteltimos 15cm de prueba - 25 28 40
Valor ldquoNrdquo - 43 51 74
Determinaaoacuten del de fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dea l ia je Bachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 20
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SONDAJE SPT-01
Prof(m) 900-945 1000-1045 1100-1145
Primeros 15cm se descarta 32 39 20
Primeros 15cm de prueba 38 44 5011
Uacuteltimos 15cm de prueba 5014 5010 509
Valor ldquoN 88 94 100
N (Numero de golpes) (Longitud hincada)
2412 Muestreo Disturbado
Se tomaron muestras disturbadas de cada uno de los tipos de suelos
encontrados y extraiacutedos mediante la recuperacioacuten del sondaje a traveacutes de la
cuchara partida en cantidad suficiente como para realizar los ensayos de
clasificacioacuten e identificacioacuten asiacute como tambieacuten los anaacutelisis quiacutemicos
2413 Registro de Sondajes
Se realizoacute el registro de sondajes anotaacutendose las principales caracteriacutesticas de
los estratos encontrados tales como humedad compacidad consistencia NF plasticidad clasificacioacuten saturacioacuten etc
Figura 03 Recuperacioacuten de muestra en cantildea partida
Determlnadoacuten del ctoficlente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller J toeacute Antonio Partoes O li^ s 21
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242 Ensayos de laboratorio
Con las muestras recuperadas se realizaron los siguientes ensayos
gt 03 Anaacutelisis Granulomeacutetrico ASTM D-422
gt 03 Humedades Naturales ASTM D-2216
gt 03 Densidades maacuteximas ASTM D-4253
gt 03 Densidades miacutenimas ASTM D-4254
gt 03 Ensayo Corte Directo
gt 01 Anaacutelisis Quiacutemico
gt 01 Contenido de Sales Totales MTCE-219
gt 01 Contenido de Sulfatos ASTM D-516
gt 01 Contenido de Cloruros ASTM D-512
243 Clasificacioacuten de Suelos
Se realizaron los ensayos para la clasificacioacuten de acuerdo al Sistema Unificado
de Clasificacioacuten de Suelos (SUCS) en el laboratorio N0 2 de Mecaacutenica de Suelos
y Pavimentos de la Universidad Nacional de Ingenieriacutea Ver Cuadro N0 03
Cuadro Ndeg 03 CLASIFICACIOacuteN DE SUELOS
SONDAJE SPT-01 SPT-01 SPT-01
Prof(m) 7 00 -7 45 900-945 1100-1145Ret N0 4 000 000 010
Pasa N0 200 800 1200 1300LL() NP NP NPIP() NP NP NPSUCS SP-SM SW-SM SM
DescripcioacutenArena limosa pobremente
gradada
Arena limosa bien gradada Arena limosa
Corte directo (0) 2870o 2990o 2810degCohesioacuten(Kgcm2) 000 000 001
PesoUnitario(gcm3) 1534 1581 1596
Determinadoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte umtano entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes Olnres 22
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25 PERFIL ESTRATIGRAFICO
De acuerdo a la exploracioacuten efectuada mediante el sondeo tal como se
observaraacute en el reacutecord del estudio de exploracioacuten asiacute como en los resultados de
Laboratorio adjuntados en conformidad con las labores de campo ensayos de
laboratorio se tiene el siguiente perfil estratigraacutefico del sub suelo
- Desde OOOm hasta los 500m es una arena limosa mal gradada de baja
compacidad
- A partir de los 500m hasta los 745m de profundidad el sondaje se encontroacute
una arena limosa mal gradada color gris claro de mediana compacidad
- Desde los 745m viene seguida por una arena limosa bien gradada de color
gris amarillento densa subyace hasta una profundidad de 1145m una arena
limosa muy densa de color gris amarillento
Durante la exploracioacuten se realizoacute ensayos de SPT a partir de la profundidad de
500m
El nivel freaacutetico no se encontroacute
26 ANALISIS DE LOS RESULTADOS DE LABORATORIO
Del cuadro de propiedades iacutendices y paraacutemetros deducidos del estrato de
sustentacioacuten las arenas finas pobremente graduadas se observara lo siguiente
261 Anaacutelisis Quiacutemico
Del resultado del Anaacutelisis Fiacutesico Quiacutemico efectuado en una muestra
representativa proveniente del sondaje SPT-01 se tiene el cuadro Ndeg04
Determinacioacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller J toeacute Antonio Partoes O liw s 23
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Cuadro Ndeg 04 ANAacuteLISIS QUIacuteMICO
SondajeNdeg
Profundidad(m)
Sales Solubles Totales
PPM
ClorurosPPM
SulfatosPPM
SPT-01 600-1145 93100 21071 8392
Dichos valores de sulfatos NO ocasionan un ataque quiacutemico al concreto de la
cimentacioacuten debieacutendose de utilizar Cemento Poacutertlan Tipo I en la preparacioacuten del
concreto en los cimientos Seguacuten Design and Control of Concrete Mixtures
Capitulo II Paacuteg 20 Tabla 2-2 Poacutertland Cement PCA Asociacioacuten
262 Densidad Maacutexima Miacutenima y Relativa
A continuacioacuten se detalla los resultados de las densidades maacuteximas y miacutenimas
asiacute como las densidades relativas para cada profundidad a partir del sexto metro
Dp - IacutePd ~ P ldquo ) x l W Pd ( P raquo P^i )
^rndeDr r e l ^ a ()fe Dtosidad del en el terteno (k^m5)
DtosMad mirnma Dcradad rcca m ^im a (k ty i^ )
Cuadro Ndeg 05 CALCULO DE LA DENSIDAD NATURAL
Prof (m) N DR()(grcm3)
^min(grcm3)
Pd(grcm3)
600-645 43 58 1628 1441 1544
700-745 51 64 1628 1441 1544
800-845 74 83 1708 1454 1607
900-945 88 91 1708 1454 1607
1000-1045 94 93 1726 1467 1656
1100-1145 100 95 1726 1467 1656
Det^m inaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes Oliros 24
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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
Con la finalidad de asumir paraacutemetros de caacutelculo que correspondan a las
caracteriacutesticas inspeccionadas en el campo presentamos a continuacioacuten la
Cuadro N0 06 de denominacioacuten de arenas de acuerdo a su estado de
compacidad y los correspondientes rangos de densidad relativa seguacuten Lambe amp
Whitman (1969) y su correlacioacuten con la resistencia a la penetracioacuten estaacutendar
seguacuten Terzaghi y Peck (1948) modificada porskempton (1986)
Cuadro Ndeg 06- DESCRIPCIOacuteN DEL SUELO SEGUacuteN LA DENCIDAD
DESCRIPCION DENSIDAD RELATIVA PENETRACIOacuteN ESTAacuteNDARDR() N (GolpesPie)
Muy Suelta 0 - 1 5 0 - 4Suelta 1 5 - 3 5 4 - 1 0
Mediana 3 5 - 6 5 10 - 30Compacta 6 5 - 8 5 3 0 - 5 0
Muy Compacta 85 - 100 gt 50
ldquoFuente Lambe amp Whitman 1969rdquo
Tambieacuten es necesario tomar en cuenta que los granos angulosos encajan
unos con otros maacutes perfectamente que los redondeados y por esto las
arenas de granos angulosos tendriacutean un mayor aacutengulo de friccioacuten A
continuacioacuten se muestra una tabla que refleja esta influencia de la angulosidad y
de la granulometriacutea sobre el aacutengulo de friccioacuten maacuteximo presentada por Sowers y Sowers (1951) Cuadro Ndeg 07
Cuadro Ndeg 07- CORRELACIOacuteN ENTRE LA FORMA GRANULOMEacuteTRICA Y EL AacuteNGULO DE
FRICCIOacuteN INTERNA
FORMA
GRANULOMEacuteTRICA
AacuteNGULO DE FRICCIOacuteN MAacuteXIMO
SUELTA COMPACTA
Redondeada uniforme GJ O o 37o
Redondeada bien graduada 34deg 40deg
Angulosa uniforme 35deg 43deg
Angulosa bien graduada 39deg 45deg
ldquoFuente Sow^s y Sow^s (1951 )rdquo
Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes O liw s 25
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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
Por otro lado se muestra una correlacioacuten empiacuterica aproximada seguacuten Peck
Harrison y Thornbum (1953) de los estados de compacidad y los aacutengulos de
friccioacuten propuesta en base a ensayos de penetracioacuten estaacutendar Tal como se
muestra en la Cuadro N0 08
Cuadro Ndeg 08- CORRELACION ENTRE LA PENETRACION ESTANDAR Y EL ANGULO DE
FRICCIOacuteN INTERNA
PENETRACION ESTANDAR ANGULO DE FRICCION
N (Golpespie) (Grados)
0 - 4 2 8 - 2 9
4 - 1 0 2 9 - 3 0
1 0 - 30 3 0 - 3 6
3 0 - 50 36-41
gt 50 41 -45
ldquoFuente Peck Harrison yThornbum (1953)rsquorsquo
De acuerdo con estas referencias podemos asumir paraacutemetros con valores de
acuerdo a las inspecciones de campo de tal forma de estar del lado de la
seguridad
Como ensayo determinante se ha realizado ensayos de corte directo sobre
muestra remoldeada y drenada para hallar los paraacutemetros de Cohesioacuten (C) y
Angulo de friccioacuten 0 Los ensayos se realizaron en el laboratorio N0 2 de Mecaacutenica
de suelos y pavimentos de la Universidad Nacional de Ingenieriacutea
Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute ^ ito m o Partoes O liw s 26
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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARA DISENtildeO DEANCLAJES
31 CONDICIONES GEOLOacuteGICAS GEOTEacuteCNICAS
El perfil estratigraacutefico del suelo donde se realizoacute el estudio de mecaacutenica de suelo
presenta las siguientes caracteriacutesticas de suelo
- De OOOm a 900m Material encontrado es una arena limosa mal gradada de color gris claro (SP-SM)
- De 900m a 1100m (SW-SM) Se trata de una arena limosa bien gradada
compacta
- De 1100m a 1200m (SM) Arena limosa de densidad compacta
De acuerdo al estudio realizado in situ se determina los valores de la densidad
natural y el aacutengulo de friccioacuten para el lugar especiacutefico de Villa el Salvador de la
ciudad de Lima consideraremos el valor de cohesioacuten nula en el estudio y se
tomara dicho valor por ser un valor aun conservador para esta zona (Cuadro N0
09)
Seguacuten el estudio realizado no se encontroacute napa freaacutetica indicando que la
profundidad debe estar considerablemente maacutes abajo que la cota de cimentacioacuten
del proyecto (aproximadamente a 5000 m de profundidad)
Cuadro Ndeg 09 ESTRATIGRAFIacuteA DEL SUELO EN ZONA DE ESTUDIO DE VILLA EL
SALVADOR
Material Profundidad(m)
Nomenclaturasues Ytalt
(KNm3)Cohesioacuten
KPaAngulo de
Friccioacuten ($)
ArenaLimosa 0 0 0 -8 5 0 SP-SM 1534 0 287
ArenaLimosa 8 50 -11 00 SW-SM 1581 0 299
ArenaLimosa 1100-1150 SM 1596 1 281
Cabe sentildealar que para un disentildeo final de la estabilidad del talud con muro
pantalla anclada se recomienda la revisioacuten de la armadura de acero del muro
Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla jersquofech ille rJ re eacute ^ ito m o Paredes O liw s 27
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CAPITULO iexcln PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
que absorberaacute los esfuerzos del empuje del subsuelo para lo que se estaraacute a
disposicioacuten para las aclaraciones requeridas para el detalle respectivo
32 ESTABILIDAD DE CAPACIDAD DE CARGA DE PANTALLAS
ANCLADAS EN SUELOS
321 Introduccioacuten
El comportamiento de un anclaje en el suelo se rige principalmente por el
mecanismo de transferencia de la carga soportada por el anclaje al suelo masivo
a traveacutes de interacciones en la interfase suelo de bulbo (Figura 31) Este
mecanismo de interaccioacuten resulta en un aumento de la tensioacuten normal efectiva
del suelo y por consiguiente aumentando su resistencia a la cizalladura y el
factor de seguridad contra la rotura
En el disentildeo de una cortina atirantado la hipoacutetesis baacutesica es que las fuerzas
horizontales generadas por las presiones de contacto en la estructura del suelo
deben ser equilibradas por puntales mientras que el alivio de las tensiones
normales verticales causadas por la excavacioacuten por supuesto no Con esto los
valores de la tensioacuten de cizallamiento inducido por el proceso de excavacioacuten
aumentan significativamente con la profundidad de este
La tendencia de la cortina se mueve dentro de la excavacioacuten de la represioacuten
inducida por el suelo a lo largo de la superficie del suelo Pero pretensado la
primera liacutenea de las barras de cortina presiona contra las paredes de la
excavacioacuten sujetaacutendola al punto de anclaje Con el avance de la excavacioacuten la
estructura ahora tiende a girar alrededor de la primera liacutenea de amarre
causando desplazamientos laterales en el nuevo nivel de la excavacioacuten a su
vez de nuevo seraacute restringido por la aplicacioacuten de pretensado en la siguiente
liacutenea de anclaje Por lo tanto el movimiento de la cortina medida que avanza la
excavacioacuten se forma por una combinacioacuten de rotacioacuten y traslacioacuten influenciada
por un nuacutemero de factores tales como la cortina de incrustaciones en el terreno
de cimentacioacuten la inclinacioacuten varillas el grosor y rigidez de la estructura valores
de la distribucioacuten hipoacutetesis de sobrecarga de presiones de contacto en la interfaz suelopantalla etc La figura 04 ilustra las fuerzas que actuacutean sobre las bandas
Determinadoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute ta t to io Paredes O liw s 28
UNI^RSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil
CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
y las tensiones de cizallamiento en la interface suelo-pantalla que se desarrollan
en la excavacioacuten que se lleva a cabo
tFigura 04 Mecanismo de transferencia de carga en anclajes (Juran e Elias 1991)
Superficie de terreno
Figura 05 Sistema idealizado de fuerzas sobre pantallas atirantadas (Hanna 1982)
322 Modos de falla de pantallas ancladas en suelos
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes O liw s 29
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CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Hay varios mecanismos posibles de falla de los muros anclados Estas fallas
comuacutenmente son causadas por exceso de carga sobre un ancla Las cargas de
exceso pueden estar relacionadas con la carga de pre-tensionamiento la
secuencia de excavaciones las fuerzas del agua y fuerzas siacutesmicas entre otras
Los mecanismos de falla pueden involucrar los tendones la masa de suelo el
bulbo o las estructuras superficiales
Los principales tipos de falla son los siguientes de acuerdo con la figura 06
Figura 06 Tipos de ruptura de una pantalla anclada en suelo (GeoRio 2000)
a) Punzonamiento en la base - el suelo de fundacioacuten que soporta la base de
la pantalla tiene una capacidad de carga baja de menos de 20 kPa con iacutendice de resistencia a penetracioacuten NSPT lt 10
b) Rotura en fondo de la excavacioacuten - puede ocurrir cuando existe una capa de terreno blando debajo del nivel de excavacioacuten
Determinadoacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 30
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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
c) Ruptura Global - romper la cuntildea en mayor riesgo durante el proceso de
excavacioacuten o disturbacion generalizado de profundidad (veacutease tambieacuten
la Figura 07)
d) Deformacioacuten Excesiva - puede ocurrir durante la construccioacuten antes de
que el pretensado de los anclajes
e) Rotura del tirante - se puede producir si los componentes del sistema son
individualmente atirantado inadecuadamente o debido a la ocurrencia de
la sobrecarga de los anclajes durante la construccioacuten cuando no todos
los niveles de anclaje tambieacuten se instalaron
f) Rotura de la pantalla - ocurrencia de ruptura en flexioacuten debido al disentildeo
estructural inadecuado o ruptura de perforacioacuten anclas
Rupftra laquom cunha Ruptura generalizada
Figura 07 Tipos de ruptura global cuntildea y generalizada (GeoRio 2000)
323 Estimacioacuten de la capacidad de carga de anclaje en suelos
La mejor estimacioacuten de la capacidad de carga de los anclajes en suelos se
determina mediante la realizacioacuten de pruebas preliminares de anclaje construido
con la misma tecnologiacutea y mano de obra en el futuro emplazamiento de la obra
ya que no es teoacutericamente posible incorporar meacutetodos para el caacutelculo de la
influencia de diversos factores determinantes tales como proceso de perforacioacuten la calidad de mano de obra el proceso de inyeccioacuten etc
^ te rm in a c ioacute n del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes OIiacutetos 31
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CAPITULO lli PARAMETROS GEOTECNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
En general los meacutetodos disponibles para la determinacioacuten de la capacidad de
carga de los anclajes en suelo consideran que la resistencia del anclaje se debe
exclusivamente a la resistencia al corte desarrollado en la interface suelo-bulbo
sin tomar en consideracioacuten de los efectos del proceso de construccioacuten
incluyendo la influencia de procedimiento de inyeccioacuten soacutelo cualitativamente
3231 Norma Brasileiacutera NBR-5629
La NBR-5629 recomienda la estimacioacuten preliminar de liacutemite de capacidad de
carga anclada usando las siguientes expresiones
Suelos Granulares
Suelos Cohesivos r = a 0 UXb sO O M
Doacutende
Capacidad de carga limite o ultima
G Tensioacuten vertical efectiva en el punto medio del anclaje
U Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje
K f Coeficiente de anclaje dado en la Cuadro Ndeg 10
Lb Longitud del bulbo del anclaje
o Coeficiente de reduccioacuten de resistencia al corte no drenada Su
a 0 = 075 para Su s 40 kPa yPara suelos cohesivos
a 0 = 035 para Su s 100 kPa
lsquo Determinadoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de arcla|eBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliros 32
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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Cuadro Ndeg 10 COEFICIENTE Kr DE SUELOS GRANULARES
Suelo Compacidad
Suelta Compacta Muy CompactaLimo 010 040 100
Arena Fina 020 060 150
Arena Media 050 120 200
Gruesa y Pedr^ones 100 200 300
ldquoFuente Norma Brasilera NBR-5629
Este meacutetodo no tiene en cuenta los efectos de la presioacuten de inyeccioacuten El NBR-
5629 reconoce que la inyeccioacuten del bulbo de anclaje de la lechada puede ser del
tipo simple con flujo ascendente y de una sola etapa o por medio de vaacutelvulas y
en etapas sucesivas a criterio de la empresa ejecutora siempre que esteacuten
garantizados el llenado completo del agujero abierto en el suelo y la capacidad
de carga para el anclaje
3232 Meacutetodo de Ostermayer (1974)
Propone aacutebacos que relaciona la longitud de la zona de anclaje (bulbo) con la
capacidad de carga maacutexima de anclaje basado en el anaacutelisis de los resultados
de aproximadamente 300 ensayos en Alemania en anclajes con diaacutemetro de
perforacioacuten entre 10 y 20 cm y cobertura del suelo superior a 4m
La Figura 08 muestra las correlaciones sugeridas por Ostermayer para suelos
granulares sin especificacioacuten del procedimiento de inyeccioacuten o los valores de la presioacuten de inyeccioacuten
D e te ^ in a d oacute n del creficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato la je Bachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 33
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CAPITULO PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOSPARADISENtildeO DE ANCLAJES
laquoen
9laquo
O
mdash g pedregulho arenoso
areia meacutedia a grossa com pedregulho
Figura 08 Capacidad liacutemite de carga de anclaje en suelos granulares seguacuten Ostermayer (1974)
Para suelos cohesivos (limos y arcillas plaacutesticas medianas arcillas altamente
plaacutesticas) Ostermayer (1974) tambieacuten presento en la Figura 09 la variacioacuten con
la longitud de bulbo de la resistencia al cizallamiento en la interface suelobulbo
por unidad de longitud para anclajes realizados con y sin reinyeccioacuten En la
Figura 10 la variacioacuten en la resistencia al corte se muestra como una funcioacuten de
la reinyeccioacuten de presioacuten con lechada de cemento en la relacioacuten agua cemento
preparado = 04
ldquoDeterminaaoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jraeacute Antonio P a rce s OIitos 34
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CAPITULO IIIrsquo PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Figura 09 Resistencia a la rotura por unidad de longitud de los anclajes en suelos cohesivos
(Ostermayer 1974)
400
300
19 ancoragens executadas em argila de mediacutea a alta plasticidade Wl = 48a58 lp = 25 a35 le =11 a12
2001
Perfura^aacuteo
15(4M|
1510)
com reve^mento seco sem revestlmento seco sem revestimento com lavagem 15(420) - diagravemetro do furo- 15cm
-420 Kg de cimento consumido nareinjepao
1000 2000 3000 4000
Pressaacuteo de iacutenjegaacuteo (kPa)
Figura 10 Influencia de la presioacuten de inyeccioacuten en la resistencia al corte en suelos cohesivos
(Ostermayer 1974)
Determinacioacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio Paredes O liw s 35
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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
3233 Meacutetodo de Bustamante amp Doix (1985)
Basado en 120 pruebas de carga realizadas en Francia Bustamante y Doix
(1985) sugieren un meacutetodo para el dimensionamiento de los anclajes los cuales
consideran la influencia de la teacutecnica de inyeccioacuten presioacuten de inyeccioacuten y
volumen de pulverizacioacuten de cemento inyectado La capacidad de carga liacutemite de
anclaje Tmax se puede determinar por
Tmm Capacidad de carga limite o ultima
De Diaacutemetro medio para el tramo anclado
Dp Diaacutemetro perforado para el tramo anclado
P Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten
Lb Longitud del tramo anclado
qs Resistencia al cizallamiento o cortante
Cuadro Ndeg 11 COEFICIENTE 0 PARA SUELOS
Tipo de Suelo Coeficiente 0
Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten
Grava 180 13-14
Grava Arenosa 1 6-1 8 12-14
Arena con Grava 1 5-1 6 12-13
Arena Gruesa 1 4-1 5 11 -1 2
Arena Media 1 4 -1 5 11 -1 2
Arena Fina 1 4-1 5 11 -1 2
Arena Limosa 14- 15 11 -1 2
Limo 14-1 6 11 -12
Arcilla
OcitCO 12
Marga 18-21 11 -12
Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11
Determlnaaoacuten del c o c ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio P a rce s OIiacutetos 36
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CAPITULO un PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
El cuadro N011 presenta los valores de p que es el coeficiente de escala para
varios tipos de suelo teniendo en cuenta las dos teacutecnicas de inyeccioacuten (con y sin
reinyeccioacuten) suponiendo que el volumen inyectado es de al menos 15 veces el
volumen perforado para llegar a los valores de p en la tabla Como era de
esperar los valores maacutes altos del coeficiente se producen para los anclajes
reinyectadas
Los graacuteficos de correlaciones empiacutericas para estimar los qs coeficientes para
anclajes con y sin reinyeccioacuten se presentan para las arenas y gravas en la
Figura 11 y de limos y arcillas en la Figura 12 construida sobre la base de los
resultados de Doix y Bustamante (1985) Fujita (1977) Ostermayer y Scheele
(1977) Ostermayer (1974) Koreck (1978) y Jones (1980 1984) En abscisas la
cantidad Pl se refiere al liacutemite de presioacuten de inyeccioacuten y N el nuacutemero de golpes
de la prueba SPT
0 0 9 i f i 15 20 U 30 39 40 4 fl 3 0 S5 90 6S 7 0
Pl (MPa)1 _____i _______ i _____ i______ i _______ i _____i______ i _______ l __ mdasha--------- a--------- J-----------1---------- 1---------- 1
0 K O 30 D 90 laquo m laquo) tu M) no t raquo 1U 1WN
Figura 11 Correlaciones empiacutericas para la fuerza de cizallamiento por unidad longitud en la arena I
grava (Bustamante y Doix 1985)
lsquo Determlnadoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para diserto dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 37
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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Las correlaciones muestran que en comparacioacuten con una sola inyeccioacuten de los
efectos de la reinyeccioacuten en fases sucesivas son aparentemente maacutes
pronunciada para las arcillas limos (Figura 12) que para la arena grava (Figura
11) contradiciendo las pruebas experimentales que indican que los suelos
arenosos son de mayor inyectabilidad y maacutes susceptibles a los efectos de la
sucesiva reinyeccioacuten a alta presioacuten Este comportamiento puede deberse a otros
factores no considerados por Bustamante y Doix (1985) en la interpretacioacuten
empiacuterica de los resultados de las pruebas de carga (Novaacuteis Souza 2001)
-------------1-------------1------------T---------- ---F-------- ---------------- ~lo 10 20 30 40 W 60
N
Figura 12 correlaciones empiacutericas para la resistencia al corte por unidad de longitud en arcillas
limos (Bustamante y Doix 1985)
3234 Meacutetodo de Costa Nunes (1987)
Similar al meacutetodo de Bustamante y Doix (1985) fue propuesto por Costa Nunes
(1987) pero con la importante diferencia de que la influencia de la presioacuten de inyeccioacuten puede ser analizada cuantitativamente no soacutelo cualitativamente como en el meacutetodo de Bustamante y Doix (1985)
La capacidad de carga del liacutemite del anclaje estaacute dada por
bullDetermigravenatigraveoacuten del e ffic iente de resistencia al corte unitagraverio entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralaleBachiller Jreeacute Antonio Partoes OIiacutetos 38
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CAPITULO lli PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOS P A MDISENtildeO DE ANCLAJES
= c + +(TI
r M Capacidad de carga limite o ultima
D Diaacutemetro medio del bulboe
nd Coeficiente de aumento del diaacutemetro debido a la presioacuten de inyeccioacuten
nl Coeficiente de reduccioacuten de longitud por la presioacuten no uniforme
Lb Longitud del tramo anclado
r Resistencia al cizallamiento en la interface bulbo - suelo
Para determinar la resistencia al cizallamiento en la interface suelo-bulbo Costa
Nunes (1987) considera el criterio de rotura de Mohr-Coulomb suponiendo una
inyeccioacuten a presioacuten residual a rsquor estimada en un 50 la presioacuten inyeccioacuten dada
c Cohesioacuten
Yc Peso especiacutefico del suelo a una profundidad al centro del bulbo
h Profundidad al centro del bulbo
nh Reduccioacuten del factor de profundidad cuando es maacutes de 9m
0 Angulo de friccioacuten
a r 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten
Seguacuten Costa Nunes en la mayoriacutea de los casos se puede considerar nh = na = nb = 1
lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 39
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA AL CORTE
UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
41 PROCEDIMIENTO DE TRABAJO
El presente procedimiento comprende los trabajos requeridos para la correcta
ejecucioacuten de los anclajes en la zona determinada en villa el salvador
411 Secuencia de los trabajos
4111 Anclajes de cable
Los anclajes post-tensados son estructuras flexibles y lineales compuestos por
varios cordones de acero de alta resistencia los cuales se adhieren o fijan con
cemento dentro de roca o suelo estable (pasando el planode falla) Los anclajes
al tensarlos transmiten los esfuerzos desde el cabezal (extremo visible en la
superficie del talud) hasta el tramo anclado mitigando de esta forma los
movimientos del talud
Los anclajes estaraacuten conformado por cordones de acero grado 270 de baja
relajacioacuten con 58rdquo (1500 mm) de diaacutemetro acorde con los requerimientos del
ASTM A-416 Las caracteriacutesticas mecaacutenicas del acero grado 270 de baja relajacioacuten son
Esfuerzo miacutenimo a la rotura 18980 kgmm2 (18619 KNcm2)
Esfuerzo de fluencia 17082 kgmm2 (16757 KNcm2)
Moacutedulo de elasticidad 2780000 kg (195 KNmm2)
Seguacuten los requerimientos indicados en la norma ASTM A-416 los valores de resistencias miacutenimas del cable se indica a continuacioacuten
Diaacutemetro del cordoacuten 1524 mm (0600 in)
Deterninadoacuten del ^laquofic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 40
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Aacuterea de acero por cordoacuten 14000 mm2 (0153 in2)
Resistencia miacutenima a la rotura (Fr) 2657000 kg (2607 kN)
- Resistencia miacutenima a la fluencia (Sfc) 2391000 kg (2346 kN)
Con estas caracteriacutesticas se obtienen seguacuten los lineamientos para disentildeo
indicados en las recomendaciones del Instituto del Post-Tensado los siguientes valores para cada cable de acero de 06rdquo de diaacutemetro (1524 mm)
- Carga de disentildeo o trabajo (060 F r ) 1595040 kg (15642 KN) Ftr
- Carga de ensayo (120 Ftr) 1914007 kg (18770 KN)
- Carga de incorporacioacuten (105 Ftr) 1674782 kg (16424 KN)
lsquo Porcentaje sugerido para los ensayos en anclajes temporales
a) Armado de Anclajes
La preparacioacuten de los anclajes ha sido realizado sobre una plataforma provisional para el montaje primero se prepararaacute el tubo de inyeccioacuten de PVC
clase 10 con diaacutemetro de 1rdquo donde se ejecutaraacuten los agujeros para la inyeccioacuten
(vaacutelvula-manguito) Luego alrededor del tubo de inyeccioacuten se colocaraacuten los
cables de acero sobre separadores y cortados seguacuten la longitud definitiva del
anclaje
Los cables requeridos fueron suministrados y montados en campo el tramo del
cable de acero correspondiente al bulbo del anclaje ha sido preparado previamente y en la zona de transicioacuten del tramo libre al anclado el cable fue
sellado con cinta plaacutestica para evitar la entrada de lechada de cemento al tramo libre el tramo libre se protegioacute (aisloacute) con una manguera de polietileno actuando
como un forro
lsquo Deterrnnadoacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes Olitos 41
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Figura 13 Armado de anclaje de cable
b) Perforacioacuten
El objetivo de las perforaciones para anclajes es la obtencioacuten de un agujero con
la mayor linealidad posible El diaacutemetro de la perforacioacuten debe permitir la instalacioacuten del anclaje de cable del modo maacutes faacutecil posible
Baacutesicamente existen dos sistemas de perforacioacuten que pueden ser utilizados en
la ejecucioacuten de anclajes El primero es el sistema rotativo convencional y el segundo ha roto percusioacuten
Para la ejecucioacuten de la perforacioacuten se ha empleado el meacutetodo rotativo con el uso de una zapata tipo widia
El sistema que se ha aplicado es de perforacioacuten a rotacioacuten con tuberiacutea HQ hasta la profundidad requerida una vez llegado a la cota se perfora con tuberiacutea de
revestimiento HW (rimando en la zona exterior de la tuberiacutea HQ) hasta llegar a la cota de fondo donde se colocaraacute el anclaje
Se procede a limpiar el sondeo con agua y se retira la tuberiacutea interior HQ una vez retirada toda la tuberiacutea HQ se procede a colocar el anclaje de cable
Bachllldrsquo Jeacute Antonio Paredes Oliws 42
Determinadoacuten del crofidente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclaje
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Colocado el anclaje de cable se procede a retirar la tuberiacutea de revestimiento HW
para despueacutes inyectar el anclaje con lechada de cemento
Figura 14 Colocado de anclaje de cable en sondeo
c) Inyeccioacuten
Los anclajes fueron fijados en el terreno a traveacutes de lechada de cemento compuesta por una mezcla de agua limpia con cemento Portland comuacuten tipo I
La gran mayoriacutea de las recomendaciones y praacutecticas existentes situacutean la relacioacuten
aguacemento entre 045 y 055 en peso
En nuestro caso se ha usado la relacioacuten ac de 050 mezcla que garantiza una
resistencia a la compresioacuten simple de 210 kgcm2 a los 7 diacuteas
Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enve la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 43
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Figura 15 Inyeccioacuten de anclaje de cable
d) Tensado
Todos los anclajes fueron tesados una vez que la lechada de cemento del
anclaje obtuvo la resistencia adecuada (210 kgcm2) se estimoacute en 7 diacuteas como miacutenimo en cada caso
El tesado de los anclajes se realizoacute con gato hidraacuteulico de hasta 100Tn de carga
de trabajo y con una carrera en el pistoacuten de hasta 10rdquo ademaacutes permitioacute tesar
los cables del anclaje en conjunto el tesado se realizoacute hasta llegar al arranque del bulbo
4112 Equipos y Materiales
Relacioacuten de equipos y materiales utilizados
Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Antonio Paredes O liw s 44
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Cuadro Ndeg 12 EQUIPOS UTILIZADOS
ITEM DESCRIPCION CANTIDAD
1 B O M B A DE LO D O S C M O T O R L IS TE R P E T TE R 100
2 B O M B A P A R A TE N S A D O E N E R P A C 100
3 G A T A H ID R A U L IC A E N E R P A C DE 10000 PSI 100
4 E Q U IP O DE P E R F O R A C IO N R O T A T IV O D IA M A N TIN O 100
5 B O M B A DE IN Y E C C IO N DE C E M E N T O 100
6 TU B E R IA DE P E R F O R A C IO N HQ y H W 100
7 TU B E R IA DE IN Y E C C IO N C O N O B T U R A D O R 100
8 E Q U IP O DE SPT 100
42 ESTIMACIOacuteN DE LA CAPACIDAD DE CARGA SEGUacuteN LOS DATOS OBTENIDOS EN EL ESTUDIO DE MECAacuteNICA DE SUELOS
De acuerdo a los datos obtenidos en el estudio de mecaacutenica de suelos se tiene
lo siguiente
Cuadro Ndeg 13 DATOS REALES DEL ESTUDIO
DATOS
Del estudio de mecaacutenica de suelos De los anclajes
Paraacutemetros Unidad Paraacutemetros Unidad
Cohesioacuten 0 Carga de Anclaje NA
Angulo de friccioacuten 2870o Profundidad del bulbo de anclaje 950m
Peso Unitario 1476 KNm3 Diaacutemetro del bulbo 0114m
Clasificacioacuten SUCS Arena limosa gradada SP-SM
Longitud del Bulbo de Anclaje 40 50 y 60m
Factor de seguridad Presioacuten de iny^cioacuten 60 kgcm2
Habiendo obtenido todos los paraacutemetros necesarios se puede estimar las capacidades de cargas de acuerdo a los meacutetodos mencionados en el capiacutetulo anterior(Capiexcltulo III 323)
Deterrntoadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 45
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gt Norma Brasilera NBR 5629
gt Bustamante y Doix 1985
gt Meacutetodo Costa Nunes 1985
421 Norma Brasilera NBR 5629
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son las longitudes
ancladas que 40 50 y 60m asiacute como el valor Itf igual a 15 valor que se
obtiene del tipo de suelo del cuadro Ndeg 10
Cuadro Ndeg 10 - Coeficiente Kf de suelos granulares NBR-5629
Suelo Compacidad
Suelta Compacta Muy Compacta
Limo 010 040 100
Arena Fina 020 060 150
Arena Media 050 120 200
Gruesa y Pedr^ones 100 200 300
2 - M C T O D O D E L A N O R M A B R A S I L E R A - 5 6 2 9
_ J 7 -T = 0 -7 U t L r K s Para suelos granularesmax Z b f
T (max) =
az =
Capacidad de carga limite o ultima TN
Esfuerzo vertical efectivo en el punto medio del anclaje KNm2
O
CIl
II II Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje m
Longitud del bulbo del anclaje m
coeficiente de anclaje dado en la Tabla Ndeg M
Cuadro Ndeg 14 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BR-5629
y e
(K N m 2 )
z
iexclm )
D
(m )
a z
(K N m 2 )
U
( m )
Lb
(m )
K f T ( m a x )
lt trade l
14 8 7 0 01 103 32 0 4 3 4 0 9 15 27 23 _
14 8 65 0 1 9 5 9 4 0 4 3 5 0 15 V 3 1 6 1 ___
14 8 6 0 H 0 1 8 8 5 6 0 4 3 6 0 B U 15 35 01
Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de arolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes Ouumltos 46
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422 Meacutetodo Bustamante y Doix 1985
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son la parte anclada
40 50 y 60m el diaacutemetro perforado 0114m el coeficiente p que es el
coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo seguacuten el tipo de inyeccioacuten para
nuestro caso es el 14 derivaacutendose este valor del estudio de suelo (Cuadro Ndeg
11) El coeficiente qs (resistencia cortante) toma valores de 02 y 025 Mpa
Cuadro Ndeg 11 - Coeficiente p para suelos
Tipo de Suelo Coeficiente P
Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten
Grava 180 13 -14
Grava Arenosa 1 6 -1 8 12 -14
Arena con Grava 1 5 -1 6 12-13
Arena Gruesa 14- 15 11 - 12
Arena Media 1 4 -1 5 11 - 12
Arena Fina 14 -1 5 11 -12
Arena Limosa 14- 15 1 1 -1 2
Limo 14- 16 1 1-1 2
Arcilla 1 8 -2 0 12
Marga 18- 21 11 - 12
Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11
3- METODO DE BUSTAMANTE Y DOIX 1985
T(max) = Capacidad de carga limite o ultima TN
De= Diaacutemetro medio para el tramo anclado m
Dp = Diaacutemetro perforado para el tramo anclado mLb= Longitud del tramo anclado m
P = Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten qs= Resistencia al cizallamiento o cortante Mpa
ldquoDeterminadoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo de anclajerdquoBachiller Jraeacute Antonio Paredes Oliws
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Cuadro Ndeg 15 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BUSTAMANTE DOIX 1985
p Dp
(m)De(m)
Lb(m)
qs
(Mpa)
T (max)
(TN)130 011 0149 40 025 4759130 011 0149 50 02 4759130 011 0149 60 02 5710
423 Meacutetodo Costa Nunes 1985
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada necesarios son la
longitud de la parte anclada 40 50 y 60m el diaacutemetro perforado para el tramo
anclado 0114m ademaacutes el coeficiente de reduccioacuten por la presioacuten no uniforme
ni el coeficiente de aumento de diaacutemetro nd por la presioacuten de inyeccioacuten estos
dos uacuteltimos coeficientes toman valores de 1 otro dato de entrada importante
seguacuten Costa Nunes es la resistencia cortante t que es calculada con la
expresioacuten
T f = c + (c rsquo+CT rsquo 0 SUELOSGRANUWRES
r f = c + (y chnh +CTr )tan0 SUELOS COHESIVOS
C = Cohesioacuten del suelo KNm2yc= Peso especifico del suelo a una profundidad al centro del bulbo KNm3 h = Profundidad al centro del bulbo m
nh = Factorde correccioacuten cuando esta a una superior a 9m 0 = Angulo de friccioacuten
or= 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten KNm2
Para mayoriade asos nh = nb = nd = 10 De acuerdo a Costa Nunes
Cuadro Ndeg 16 RESISTENCIA CORTANTE SEGUacuteN DATOS
C ye h nh 0 OT T
(KNm2) (KNm3) (m) (0 ) (KNm2) (KNm2)
00 148 70 10 287 4000 2756
00 148 65 10 287 4000 2715
00 148 60 10 287 4000 2675
techlllerJtoeacute Antonio Parces Oliws 4 8
Deteminadoacuten del (E fic ien te de resistencia al corte unitario ende la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquo
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La resistencia cortante hallada de esta ecuacioacuten depende de los paraacutemetros
mostrados en la figura superior asiacute como la presioacuten de inyeccioacuten que se usa no
supera los 8 a 10 Kgcm2 con estos datos se halla el esfuerzo cortante que es
un valor de 3924 KNm2 El diaacutemetro medio de la perforacioacuten es de 0137m
1- METODO DE COSTA NUNES
T(max) = C a pa c idad d e ca rga l im i te o u l t im a TN
D e = D ia m e tro m e d io d e l b u lb o m
nd= C o e f ic ie n te d e a u m e n to d e l d ia m e tro d e b id o a la p re s ioacute n d e in y e c c ioacute n
^ = L o n g itu d d e l t ra m o a n c la d o m
nl = C o e f ic ie n te d e re d u c c ioacute n d e lo n g itu d p o r la p re s ioacute n n o u n ifo rm e
x = R e s is te n c ia al c iz a lla m ie n to e n la In te r fa s e b u lb o s u e lo K N m 2
Cuadro Ndeg17 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO COSTA NUNES 1985
ni Lb nd De Tmax(m) (m) (TN)
10 40 10 011 403
10 50 10 011 497
10 60 10 011 587
Aplicado estos tres meacutetodos para calcular la capacidad de carga uacuteltima podemos elaborar el siguiente cuadro Ndeg 18
Cuadro Ndeg 18 CUADRO RESUMEN PARA LAS DIFERENTES LONGITUDES DE BULBOS
ANCLAJE METODO NBR-5629 BUSTAMANTE Y DOIX COSTA NUNES
BULBO T (Max) T (Max) T (Max)
(m) (TN) (TN) (TN)
40 27-23I M t 4759 4030
50 3161 4759 4970
60 3501 5710 5870
D e t^m ito a oacute n del ^laquo fic ien te de resistencia al to rte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 49
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43 RESISTENCIA ENTRE EL BULBO Y EL SUELO
La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las
propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y
la presioacuten de inyeccioacuten (Cuadro N0 11)
El esfuerzo al cortante en el anclaje puede ser calculado por la expresioacuten
(Littlejohn y Bruce 1975)
Ecuacioacuten (10)
Doacutende
T = Fuerza de tensioacuten de disentildeo
D h = Diaacutemetro del hueco
r a = Esfuerzo de cortante permitido
Lb = Longitud cementada del bulbo
Determ l^raoacuten del ctoficiente de resistencia al torte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje Bachiller Jraeacute Antonio Partoes O lilaquo s 50
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Cuadro N0 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuerzos en bulbos de diaacutemetro
pequentildeo (Sabatini y otros 1999)
Tipo de SueloFactor Suelo Granular Suelo Cohesivo
Propiedades del sueloAngulo de friccioacuten tamantildeo y distribucioacuten de los agriados Mheslon Indice plastico
l^todo de perforacioacuten El uso de tuberiacutea de revestimiento aumenta los esfuereos normales y de friccioacuten
El uso de lodos en la ^rforacioacuten disminuye la capacidad
Longitud del bulto
La resistencia aumenta al aumentar la longitud del bulbo hasta los 6 metros con incrementos moderados hasta los 12 metros y muy ^co Incremento despueacutes de los 12 m
Incrementos continuos en suelos con resistencia no drenada menor de 96 kPa
1 ----mdash r
Aumenta la resistencia hasta un diaacutemetro de 30 centiacutemetros
Diaacutemetro del bulboAumenta la resistencia al aumentarel diaacutemetro hasta 10 centiacutemetros y muy poco a partir de ese diaacutemetro
i
La capacidad del ancla aumenta al aumentar la presioacuten de inyeccioacutenPresioacuten de Inyeccioacuten
La capacidad del ancla aumenta solamente con inyeccioacuten por etapas Presiones iniciales muy altas deben evltarse
En el Cuadro N0 20 se muestran algunos valores del esfuerzo de cortante permitido para anclajes en roca y en suelos Los tendones deben separarse
entre siacute utilizando espaciadores para asegurar la adherencia total de cada uno
de ellos a la mezcla cementante en toda la longitud del bulbo Adicionalmente
deben colocarse centralizadores para garantizar que existe un cubrimiento de mezcla de miacutenimo 10mm
Determinadoacuten del cw ficlente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliras 51
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Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo
interface a lo largo del bulbo (Modificado de PTI
de anclaje y el material en la
1996)
R esistencia Uacute ltim a al C ortan te R es is tenc ia Uacute ltim a alen tre el Bulbo y el ^ t e r ia l en la C ortan te entre el B u lto y el
T ipo de ^ t e r ia l In tertace P eriacutem etra l del B u lto ^ t e r i a l en la Interfacepara Iny toc ione s por P eriacutem etra l del B u lto para
G ravedad Inyecciones a P resioacuten
Kpa Kpa
G ranito y basa lto 1700 a 3100
C aliza do lom fflca 1 4 0 0 a 2 1 0 0
C aliza blanda 1000 a 1ltW0
P izarras y lutitas duras 800 a 1400
Lutrias blandas 200 a 800
Aren iscas 800 a 1700
Aren iscas m e tto riza d a s 700 a 800
C reta 200 a 1100
^ r g a m eteorizada 150 a 250
C oncre to 1400 a 2 8 0 0
Arcilla lim osa blanda30 a 70
Arcilla lim osa30 a 70
Arcilla dura de p lastic idad m edia a alta
30 a 70 30 a 100
Arcilla m uy dura de p lastic idad m edia a alta
70 a 170
Arcilla m u y dura lim osa de p lastic idad m edia
270 a 370
Arena de grano m edio a fino dens idad m edia a alta
80 a 370
Arena de grano grueso con grava densidad media
100 a 600
Arena de grano g rueso con grava densidad densa a m uy densa
70 a 140 250 a 900
Arenas lim osas170 a 400
D etritos g lac ia les densos300 a 500
Grava arenosa densidad m edia200 a 1300
Grava arenosa densa a m uy densa 270 a 1300
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario en te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 52
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Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga en bulbos de anclas preshy
tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatini y otros 1999)
Tipo de Suelo
DensidadRelativa
(SPT)
Transferencia Estirada en
kNmmdashf---------------------- 1
Suelta 145^ en a y l^d ia densa 220grava Densa 290
Suelta 100^ en a l^dia densa 145
Densa 190
Suelta 70^ en a y l^d ia densa 100limos Densa 130
I^zcla de arenay arcilla Dura 30de baja l^ y Dura 60plasticidad
Suelta SPT = 4 a 15^ d ia densa SPT = 15 a 30
Densa SPT = mas de 30
431 Calculo de la adherencia
La resistencia a la adherencia muy raramente se mide en el laboratorio y no existe un procedimiento estaacutendar para calcularla La mayoriacutea de los disentildeos se basan en estimativos ldquocrudosrdquo de la resistencia entre el suelo o roca y el bulbo
por correlacioacuten con casos similares tablas de resistencias tiacutepicas o por la
experiencia local
La carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar SPT como se
indica en la Cuadro Ndeg 20 (Sabatini y otros 1999) El factor de seguridad recomendado debe ser mayor de 20
La suposicioacuten de la resistencia entre el bulbo y el suelo genera una gran incertidumbre en el disentildeo y en ocasiones se ha llegado a fracasos
Determlnaaoacuten del cw fic iente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 53
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Como solucioacuten a la incertidumbre generada por la suposicioacuten de la adherencia
entre el bulbo y el suelo se acostumbra a realizar pruebas de carga de anclajes
con el objeto de verificar en campo los valores supuestos y si es necesario
modificar las longitudes del bulbo o las cargas aplicadas
Estos ensayos son muy importantes al inicio del proceso de construccioacuten de los
anclajes Despueacutes de realizados los ensayos de carga se procede a revisar y
actualizar el disentildeo en lo relacionado con los bulbos de anclaje especialmente
cuando se requiere aumentar su longitud
44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE EL BULBO Y EL
SUELO EN VILLA EL SALVADOR
441 Tensado de anclajes
Los anclajes han sido tensados hasta llegar al arranque del bulbo para esto se
detalla a continuacioacuten los resultados de la prueba de tensado
Cuadro Ndeg 22 CARGA DE ARRANQUE DE BULBOS EN VILLA EL SALVADOR
Anclaje Longitud Bulbo (m) Carga Tesado (TN)
A-I 40 3646
A-ll 50 4215
A-lll () 60 4404
() Para el anclaje A-lll no se llegoacute al arranque
Con los datos obtenidos procedemos a calcular el esfuerzo de corte en la
interaccioacuten bulbo - suelo para esto nos apoyamos con la Ecuacioacuten (10)
Seguacuten la ecuacioacuten se tiene
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller J toeacute Antonio Paredes OHtos 54
NIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA Facultad de Ingenieriacutea Civil
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T
nDhLb
Cuadro Ndeg 23 ESFUERZO DE CORTE ENTRE BULBO - SUELO EN VILLA EL SALVADOR
ANCLAJE T(TN) Dh (m) Lb(m) T a (KNm2)
A-I 3646 01143 40 24902
A-ll 4215 01143 50 23030
A-lll () 4404 01143 60 20053
lsquo to te rm in^oacuten del ctoficlente de resistencia al torte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 55
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Ciril OBTENIDOS
CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS
51 Capacidad de Carga Ultima Obtenido
La capacidad de carga ultima obtenida en campo para los anclajes A-I y A-ll se
verifica cuando el bulbo falla por arrancamiento mientras que para el anclaje A- III el bulbo no falla por arrancamiento sin embargo se ensaya hasta llegar al
liacutemite de fluencia
De acuerdo al cuadro N0 22 para los anclajes A-I y A-ll se ha llegado a la carga
ultima mientras que para el anclaje A-lll se ha llegado a la carga miacutenima de
fluencia
El cuadro N0 23 nos indica el esfuerzo de corte real que existe entre el bulbo y
el suelo de la zona en estudio los valores de ^ a para los anclajes A-I y A-ll son
calculados de acuerdo a la Ecuacioacuten (10)
52 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido
De los valores obtenidos con referencia a los anclajes A-I y A-ll se puede
comparar con los valores del Cuadro Ndeg 20 por consiguiente para las arenas
limosas se tiene un rango de valores que pudiera tomar ^ a (170 KNm2 - 400
KNm2) el cual estaacute dentro de ese rango nuestros valores hallados para nuestro
tipo de suelo en estudio seguacuten el Cuadro Ndeg 23
Haciendo un graacutefico comparativo con los resultados obtenidos del Cuadro Ndeg 23
y los datos que nos brinda el Cuadro Ndeg 20 de acuerdo al rango de valores se
tiene el Figura Ndeg 16
En la Figura Ndeg 16 podemos visualizar los valores obtenidos que se encuentran
dentro del rango de valores de Resistencia Uacuteltima al Cortante entre el Bulbo y el
suelo arenoso
Determinacioacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 56
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Civil OBTENIDOS
Figura Ndeg 16 Valores resistencia uacuteltima
Tambieacuten se pudo observar que los diaacutemetros reales fueron mayores en
comparacioacuten con el diaacutemetro de perforacioacuten tal como se muestra en el cuadro
N0 24 -
Cuadro Ndeg 24 DIAacuteMETROS REALES EN CAMPO Y EL EN AUMENTO
ANCLAJE D Teoacuterico (m)D Real de
Anclaje (m)() Aumento
A-I 01143 0141 2336
A-ll 01143 0147 2860
A-lll () 01143 0151 3211
lsquo Deteroinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte uniterio e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jw eacute Antonio Paredes O liw s 57
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Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
61 CONCLUSIONES
1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de
valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se
realizoacute la prueba (Villa el Salvador)
2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de
resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso
para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar
en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de
suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador
3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada
4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)
debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo
previamente calibrado
5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo
tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de
Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros
meacutetodos estimativos
6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga
requerida
7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten
8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58
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Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi c o n c l u s io n e s y r e c o m e n d a c io n e s
62 RECOMENDACIONES
1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de
verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del
comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio
2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con
precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las
longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea
evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de
perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria
de los anclajes
3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en
cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser
mayores
4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable
controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten
los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos
lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59
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BIBLIOGRAFIacuteA
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Determlnatiacuteoacuten del c iacutec le n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de anclajetachlller Jraeacute Antonio Paredes Oliws 60
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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS YPAtaacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
pliegue abierto con un plano axial vertical ligeramente inclinado al Sureste y un
eje de direccioacuten N30degO Las rocas en las cuales se ha desarrollado
corresponden a la Formacioacuten Pamplona de composicioacuten arcillo-calcaacuterea por lo
tanto plaacutesticas Al Sur del Cerro Lomo de Cocina y a la altura del grifo Conchaacuten
se tiene afloramientos del flanco occidental Gran parte de este sinclinal se
encuentra cubierto por depoacutesitos eoacutelicos Cuaternarios Estratigrafiacutea Las
unidades litoestratigraacuteficas que afloran en el Cerro Lomo de Corvina y
alrededores estaacuten conformados por rocas sedimentarias del cretaacuteceo inferior
representados por la Formacioacuten Pamplona depoacutesitos inconsolidados del
Cuaternario de origen marino aluviales y eoacutelicos
A Cretaacuteceo Inferior
Formacioacuten Pamplona esta secuencia se manifiesta por presentar paquetes de
calizas de color gris a oscuras iacutenterestratificadas con delgados horizontes de
color rojizo por la presencia de fierro tambieacuten se manifiestan afloramientos de
lutitas gris verdosas y margas intercalados con lutitas limoliacuteticas amarillo a
rojizas por correlacioacuten estratigraacutefica se le ha asignado una edad cretaacuteceo
inferior
B Cuaternario
Pleistoceno
Depoacutesitos Eoacutelicos Los depoacutesitos eoacutelicos pleistocenicos estaacuten conformados por
acumulaciones eoacutelicas antiguas y que en la actualidad se hallan estabilizadas
conformando lomadas y cerros de arena como el Cerro Lomo de Corvina
extendieacutendose al NE hasta la Tablada de Luriacuten donde ahora se asienta la poblacioacuten de Villa El Salvador cubierto por otros depoacutesitos eoacutelicos maacutes recientes
Depoacutesitos Aluviales Este tipo de depoacutesitos se posicionan al sur del Cerro Lomo
de Corvina en la cuenca del riacuteo Luriacuten y esta constituidos por material acarreado
cantos y gravas subredondeadas de diferentes tipos de roca de composicioacuten
intrusita y volcaacutenica en una matriz areno limosa o arcillosa con buena seleccioacuten
tiene espesores que alcanzan decenas de metros sobre los que se asientan
algunos centros urbanos y terrenos de agricultura por lo que adquieren una significativa importancia para la regioacuten ya que ellos contienen acuiacuteferos notables
que dan vida a nuacutemeros pobladores y gran parte de la agricultura La edad de
Determinadoacuten del ctoficlente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes Olnras 15
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estos depoacutesitos es desconocida sin embargo dado su gran volumen es evidente
que su deposicioacuten viene desde el Pleistoceno
Reciente
Depoacutesitos Eoacutelicos Estaacuten conformados por arenas moacuteviles que proceden de las
diversas playas del litoral como Conchaacuten y Luriacuten en su movimiento adoptan
variadas formas como mantos dunas y barcanes
2211 Caracteriacutesticas Geomorfoloacutegicas
Los rasgos geomorfoloacutegicos presentes en el aacuterea son el resultado del proceso
tectoacutenico y plutogravenico sobre impuesto los procesos de geodinaacutemica que han
modelado el rasgo morfo-estructural de la regioacuten Asiacute mismo la erosioacuten la
inclinacioacuten por el drenaje del Rio Luriacuten y la acumulacioacuten de arena eogravelica sobre
grandes extensiones de la zona han dado la configuracioacuten actual
Borde Litoral aacuterea de tierra firme adyacente a la liacutenea litoral expuesta a la
accioacuten de las olas marinas que forman playas abiertas por acumulacioacuten de
arenas a traveacutes de corrientes litorales
Planicies Costaneras y Conos Deyectivos Es la zona comprendida entre el
borde litoral y las estribaciones de la Cordillera Occidental constituida por una
faja angosta de territorio paralela a la liacutenea de costa adquiriendo mayor
amplitud en el Valle de Luriacuten Constituyen superficies cubiertas por gravas y
arenas provenientes del transporte y sedimentacioacuten del riacuteo Luriacuten y por arena
proveniente del acarreo eogravelico desde las playas por vientos que corren con direccioacuten SO a NE
Lomas y Cerros Testigos
Valles y Quebradas
Estribaciones andinas occidentales
Zonas andinas
Deterrninaaoacuten del c o c ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de arclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s O liw s 16
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De las arriba mencionadas unidades geomorfoloacutegicos la que estaacute directamente
relacionada con el terreno estudiado es la c) Planicies Costaneras y Conos
Deyectivos
2212 Geodinaacutemica Externa
Durante la visita efectuada a la zona no se han detectado fenoacutemenos de
geodinaacutemica externa reciente como levantamientos yo hundimientos ni
desplazamientos de la formacioacuten sedimentaria existente en la zona
222 Sismicidad
Desde el punto de vista siacutesmico el territorio Peruano pertenece al Ciacuterculo
Circumpaciacutefico que comprende las zonas de mayor actividad siacutesmica en el
mundo y por lo tanto se encuentra sometido con frecuencia a movimientos
teluacutericos Pero dentro del territorio nacional existen varias zonas que se
diferencian por su mayor o menor frecuencia de estos movimientos asiacute tenemos
que las Normas Sismo Resistente del Reglamento Nacional de Construcciones
divide al paiacutes en tres zonas
Zona 1- Comprende la ciudad de Iquitos y parte del Departamento de
Iquitos parte del Departamento de Ucayali y Madre de Dios en esta regioacuten la
sismicidad es baja
Zona 2- En esta zona la sismicidad es mediacutea Comprende el resto de la regioacuten
de la selva Puno Madre de Dios y parte del Cusco En esta regioacuten los sismos se presentan con mucha frecuencia pero no son percibidos por las personas en la mayoriacutea de las veces
Determinaaoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jraeacute Antonio P a rce s O liw s 17
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Zona 3- Es la zona de maacutes alta sismicidad Comprende toda la costa peruana
de Tumbes a Tacna la sierra norte y central asiacute como parte de ceja de selva
es la zona maacutes afectada por los fenoacutemenos teluacutericos
La ciudad en estudio se encuentra en la Zona 3 de alta Sismicidad A pesar de
ello en sus caracteriacutesticas estructurales no se identifican rasgos sobre
fenoacutemenos de tectonismo que hayan influido en la estructura geoloacutegica de la
zona
2221 Paraacutemetros de Disentildeo Sismo Resistente
De acuerdo al reglamento nacional de construcciones y a la Norma
Teacutecnica de edificacioacuten E-030-Disentildeo Sismo resistente se deberaacute tomar los
siguientes valores
(a) Factor de Zona Z = 04 n
(b) Condiciones Geoteacutecnicas
El suelo investigado pertenece al perfil Tipo S3 que corresponde a un
Suelo Flexible
(c) Periodo de Vibracioacuten del Suelo To = 09 seg
(d) Factor de Amplificacioacuten del Suelo S = 14
(e) Factor de Amplificacioacuten Siacutesmica (C)
Se calcularaacute en base a la siguiente expresioacuten
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 18
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n El aacuterea en estudio corresponde a la Zona 3 el factor de zona se interpreta
como la aceleracioacuten maacutexima del terreno con una probabilidad de 10 de ser
excedida en 50 antildeos
23 E T^A S DEL ESTUDIO
Los trabajos se efectuaron en 03 etapas
231 Fase de Campo
Se efectuaron trabajos de exploracioacuten con el fin de conocer el tipo y
caracteriacutesticas resistentes del sub-suelo
232 Fase de Laboratorio
Las muestras obtenidas en el campo se llevaran al laboratorio con el objeto
de determinar sus propiedades fiacutesicas y mecaacutenicas
233 Fase de Gabinete
A partir de los resultados en Campo y Laboratorio se obtendraacuten los paraacutemetros
geoteacutecnicos del suelo en estudio
2 4 T R ^ ^ O S EFECTUADOS
241 Trabajos de Campo
Las investigaciones de Campo estaraacuten iacutentimamente ligadas al suelo encontrado
La exploracioacuten se realizoacute mediante 01 Sondeo a cielo abierto ubicado
estrateacutegicamente lo cual cubre razonablemente el aacuterea a investigar
Las profundidades maacuteximas alcanzadas seraacuten de 1145m computados a partir del nivel del terreno natural lo que nos permitiraacute visualizar la estratigrafiacutea y
determinar el tipo de ensayos de laboratorio a ejecutar de cada uno de los estratos de suelos a encontrarse de las muestras disturbadas representativas
D eteroinaaoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 19
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2411 Sondaje
Se ha efectuado 01 sondaje SPT y ensayos con posteadora manual (IWAN
AUGER) y Ensayos SPT cada metro de profundidad registraacutendose el nuacutemero de
golpes N necesarios para penetrar cada 15cm de un total de 45cm del
penetroacute metro
El equipo de Penetracioacuten Estaacutendar consta de un triacutepode y un motor el cual va
acondicionado para impulsar el martillo de 140 libras el cual cae libremente a
traveacutes de un tubo guiacutea desde una altura de 76 cm la cantildea partida es hincada en
las arenas compactas a semi compactas
La profundidad de sondajes se da en el Cuadro Ndeg01 Los resultados del
Ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar (SPT) se presenta en los Cuadros No02 y en el
Anexo I Registro de Sondaje y valores de ensayo SPT Anexo II Resultados de
ensayo de laboratorio y en el Anexo III Panel fotograacutefico
Cuadro Ndeg 01 PROFUNDIDAD DEL SONDAJE
Sondaje Profundidad (m)
SPT-01 1145
Cuadro Ndeg 02 RESULTADOS DEL ENSAYO DE PENETRACIOacuteN ESTANDAR SPT-01
SONDAJE SPT-01
Prof(m) 500-545 600-645 700-745 800-845
Primeros 15cm se descarta - 14 17 16
Primeros 15cm de prueba - 18 23 34
Uacuteltimos 15cm de prueba - 25 28 40
Valor ldquoNrdquo - 43 51 74
Determinaaoacuten del de fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dea l ia je Bachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 20
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SONDAJE SPT-01
Prof(m) 900-945 1000-1045 1100-1145
Primeros 15cm se descarta 32 39 20
Primeros 15cm de prueba 38 44 5011
Uacuteltimos 15cm de prueba 5014 5010 509
Valor ldquoN 88 94 100
N (Numero de golpes) (Longitud hincada)
2412 Muestreo Disturbado
Se tomaron muestras disturbadas de cada uno de los tipos de suelos
encontrados y extraiacutedos mediante la recuperacioacuten del sondaje a traveacutes de la
cuchara partida en cantidad suficiente como para realizar los ensayos de
clasificacioacuten e identificacioacuten asiacute como tambieacuten los anaacutelisis quiacutemicos
2413 Registro de Sondajes
Se realizoacute el registro de sondajes anotaacutendose las principales caracteriacutesticas de
los estratos encontrados tales como humedad compacidad consistencia NF plasticidad clasificacioacuten saturacioacuten etc
Figura 03 Recuperacioacuten de muestra en cantildea partida
Determlnadoacuten del ctoficlente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller J toeacute Antonio Partoes O li^ s 21
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242 Ensayos de laboratorio
Con las muestras recuperadas se realizaron los siguientes ensayos
gt 03 Anaacutelisis Granulomeacutetrico ASTM D-422
gt 03 Humedades Naturales ASTM D-2216
gt 03 Densidades maacuteximas ASTM D-4253
gt 03 Densidades miacutenimas ASTM D-4254
gt 03 Ensayo Corte Directo
gt 01 Anaacutelisis Quiacutemico
gt 01 Contenido de Sales Totales MTCE-219
gt 01 Contenido de Sulfatos ASTM D-516
gt 01 Contenido de Cloruros ASTM D-512
243 Clasificacioacuten de Suelos
Se realizaron los ensayos para la clasificacioacuten de acuerdo al Sistema Unificado
de Clasificacioacuten de Suelos (SUCS) en el laboratorio N0 2 de Mecaacutenica de Suelos
y Pavimentos de la Universidad Nacional de Ingenieriacutea Ver Cuadro N0 03
Cuadro Ndeg 03 CLASIFICACIOacuteN DE SUELOS
SONDAJE SPT-01 SPT-01 SPT-01
Prof(m) 7 00 -7 45 900-945 1100-1145Ret N0 4 000 000 010
Pasa N0 200 800 1200 1300LL() NP NP NPIP() NP NP NPSUCS SP-SM SW-SM SM
DescripcioacutenArena limosa pobremente
gradada
Arena limosa bien gradada Arena limosa
Corte directo (0) 2870o 2990o 2810degCohesioacuten(Kgcm2) 000 000 001
PesoUnitario(gcm3) 1534 1581 1596
Determinadoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte umtano entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes Olnres 22
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25 PERFIL ESTRATIGRAFICO
De acuerdo a la exploracioacuten efectuada mediante el sondeo tal como se
observaraacute en el reacutecord del estudio de exploracioacuten asiacute como en los resultados de
Laboratorio adjuntados en conformidad con las labores de campo ensayos de
laboratorio se tiene el siguiente perfil estratigraacutefico del sub suelo
- Desde OOOm hasta los 500m es una arena limosa mal gradada de baja
compacidad
- A partir de los 500m hasta los 745m de profundidad el sondaje se encontroacute
una arena limosa mal gradada color gris claro de mediana compacidad
- Desde los 745m viene seguida por una arena limosa bien gradada de color
gris amarillento densa subyace hasta una profundidad de 1145m una arena
limosa muy densa de color gris amarillento
Durante la exploracioacuten se realizoacute ensayos de SPT a partir de la profundidad de
500m
El nivel freaacutetico no se encontroacute
26 ANALISIS DE LOS RESULTADOS DE LABORATORIO
Del cuadro de propiedades iacutendices y paraacutemetros deducidos del estrato de
sustentacioacuten las arenas finas pobremente graduadas se observara lo siguiente
261 Anaacutelisis Quiacutemico
Del resultado del Anaacutelisis Fiacutesico Quiacutemico efectuado en una muestra
representativa proveniente del sondaje SPT-01 se tiene el cuadro Ndeg04
Determinacioacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller J toeacute Antonio Partoes O liw s 23
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Cuadro Ndeg 04 ANAacuteLISIS QUIacuteMICO
SondajeNdeg
Profundidad(m)
Sales Solubles Totales
PPM
ClorurosPPM
SulfatosPPM
SPT-01 600-1145 93100 21071 8392
Dichos valores de sulfatos NO ocasionan un ataque quiacutemico al concreto de la
cimentacioacuten debieacutendose de utilizar Cemento Poacutertlan Tipo I en la preparacioacuten del
concreto en los cimientos Seguacuten Design and Control of Concrete Mixtures
Capitulo II Paacuteg 20 Tabla 2-2 Poacutertland Cement PCA Asociacioacuten
262 Densidad Maacutexima Miacutenima y Relativa
A continuacioacuten se detalla los resultados de las densidades maacuteximas y miacutenimas
asiacute como las densidades relativas para cada profundidad a partir del sexto metro
Dp - IacutePd ~ P ldquo ) x l W Pd ( P raquo P^i )
^rndeDr r e l ^ a ()fe Dtosidad del en el terteno (k^m5)
DtosMad mirnma Dcradad rcca m ^im a (k ty i^ )
Cuadro Ndeg 05 CALCULO DE LA DENSIDAD NATURAL
Prof (m) N DR()(grcm3)
^min(grcm3)
Pd(grcm3)
600-645 43 58 1628 1441 1544
700-745 51 64 1628 1441 1544
800-845 74 83 1708 1454 1607
900-945 88 91 1708 1454 1607
1000-1045 94 93 1726 1467 1656
1100-1145 100 95 1726 1467 1656
Det^m inaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes Oliros 24
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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
Con la finalidad de asumir paraacutemetros de caacutelculo que correspondan a las
caracteriacutesticas inspeccionadas en el campo presentamos a continuacioacuten la
Cuadro N0 06 de denominacioacuten de arenas de acuerdo a su estado de
compacidad y los correspondientes rangos de densidad relativa seguacuten Lambe amp
Whitman (1969) y su correlacioacuten con la resistencia a la penetracioacuten estaacutendar
seguacuten Terzaghi y Peck (1948) modificada porskempton (1986)
Cuadro Ndeg 06- DESCRIPCIOacuteN DEL SUELO SEGUacuteN LA DENCIDAD
DESCRIPCION DENSIDAD RELATIVA PENETRACIOacuteN ESTAacuteNDARDR() N (GolpesPie)
Muy Suelta 0 - 1 5 0 - 4Suelta 1 5 - 3 5 4 - 1 0
Mediana 3 5 - 6 5 10 - 30Compacta 6 5 - 8 5 3 0 - 5 0
Muy Compacta 85 - 100 gt 50
ldquoFuente Lambe amp Whitman 1969rdquo
Tambieacuten es necesario tomar en cuenta que los granos angulosos encajan
unos con otros maacutes perfectamente que los redondeados y por esto las
arenas de granos angulosos tendriacutean un mayor aacutengulo de friccioacuten A
continuacioacuten se muestra una tabla que refleja esta influencia de la angulosidad y
de la granulometriacutea sobre el aacutengulo de friccioacuten maacuteximo presentada por Sowers y Sowers (1951) Cuadro Ndeg 07
Cuadro Ndeg 07- CORRELACIOacuteN ENTRE LA FORMA GRANULOMEacuteTRICA Y EL AacuteNGULO DE
FRICCIOacuteN INTERNA
FORMA
GRANULOMEacuteTRICA
AacuteNGULO DE FRICCIOacuteN MAacuteXIMO
SUELTA COMPACTA
Redondeada uniforme GJ O o 37o
Redondeada bien graduada 34deg 40deg
Angulosa uniforme 35deg 43deg
Angulosa bien graduada 39deg 45deg
ldquoFuente Sow^s y Sow^s (1951 )rdquo
Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes O liw s 25
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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
Por otro lado se muestra una correlacioacuten empiacuterica aproximada seguacuten Peck
Harrison y Thornbum (1953) de los estados de compacidad y los aacutengulos de
friccioacuten propuesta en base a ensayos de penetracioacuten estaacutendar Tal como se
muestra en la Cuadro N0 08
Cuadro Ndeg 08- CORRELACION ENTRE LA PENETRACION ESTANDAR Y EL ANGULO DE
FRICCIOacuteN INTERNA
PENETRACION ESTANDAR ANGULO DE FRICCION
N (Golpespie) (Grados)
0 - 4 2 8 - 2 9
4 - 1 0 2 9 - 3 0
1 0 - 30 3 0 - 3 6
3 0 - 50 36-41
gt 50 41 -45
ldquoFuente Peck Harrison yThornbum (1953)rsquorsquo
De acuerdo con estas referencias podemos asumir paraacutemetros con valores de
acuerdo a las inspecciones de campo de tal forma de estar del lado de la
seguridad
Como ensayo determinante se ha realizado ensayos de corte directo sobre
muestra remoldeada y drenada para hallar los paraacutemetros de Cohesioacuten (C) y
Angulo de friccioacuten 0 Los ensayos se realizaron en el laboratorio N0 2 de Mecaacutenica
de suelos y pavimentos de la Universidad Nacional de Ingenieriacutea
Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute ^ ito m o Partoes O liw s 26
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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARA DISENtildeO DEANCLAJES
31 CONDICIONES GEOLOacuteGICAS GEOTEacuteCNICAS
El perfil estratigraacutefico del suelo donde se realizoacute el estudio de mecaacutenica de suelo
presenta las siguientes caracteriacutesticas de suelo
- De OOOm a 900m Material encontrado es una arena limosa mal gradada de color gris claro (SP-SM)
- De 900m a 1100m (SW-SM) Se trata de una arena limosa bien gradada
compacta
- De 1100m a 1200m (SM) Arena limosa de densidad compacta
De acuerdo al estudio realizado in situ se determina los valores de la densidad
natural y el aacutengulo de friccioacuten para el lugar especiacutefico de Villa el Salvador de la
ciudad de Lima consideraremos el valor de cohesioacuten nula en el estudio y se
tomara dicho valor por ser un valor aun conservador para esta zona (Cuadro N0
09)
Seguacuten el estudio realizado no se encontroacute napa freaacutetica indicando que la
profundidad debe estar considerablemente maacutes abajo que la cota de cimentacioacuten
del proyecto (aproximadamente a 5000 m de profundidad)
Cuadro Ndeg 09 ESTRATIGRAFIacuteA DEL SUELO EN ZONA DE ESTUDIO DE VILLA EL
SALVADOR
Material Profundidad(m)
Nomenclaturasues Ytalt
(KNm3)Cohesioacuten
KPaAngulo de
Friccioacuten ($)
ArenaLimosa 0 0 0 -8 5 0 SP-SM 1534 0 287
ArenaLimosa 8 50 -11 00 SW-SM 1581 0 299
ArenaLimosa 1100-1150 SM 1596 1 281
Cabe sentildealar que para un disentildeo final de la estabilidad del talud con muro
pantalla anclada se recomienda la revisioacuten de la armadura de acero del muro
Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla jersquofech ille rJ re eacute ^ ito m o Paredes O liw s 27
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CAPITULO iexcln PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
que absorberaacute los esfuerzos del empuje del subsuelo para lo que se estaraacute a
disposicioacuten para las aclaraciones requeridas para el detalle respectivo
32 ESTABILIDAD DE CAPACIDAD DE CARGA DE PANTALLAS
ANCLADAS EN SUELOS
321 Introduccioacuten
El comportamiento de un anclaje en el suelo se rige principalmente por el
mecanismo de transferencia de la carga soportada por el anclaje al suelo masivo
a traveacutes de interacciones en la interfase suelo de bulbo (Figura 31) Este
mecanismo de interaccioacuten resulta en un aumento de la tensioacuten normal efectiva
del suelo y por consiguiente aumentando su resistencia a la cizalladura y el
factor de seguridad contra la rotura
En el disentildeo de una cortina atirantado la hipoacutetesis baacutesica es que las fuerzas
horizontales generadas por las presiones de contacto en la estructura del suelo
deben ser equilibradas por puntales mientras que el alivio de las tensiones
normales verticales causadas por la excavacioacuten por supuesto no Con esto los
valores de la tensioacuten de cizallamiento inducido por el proceso de excavacioacuten
aumentan significativamente con la profundidad de este
La tendencia de la cortina se mueve dentro de la excavacioacuten de la represioacuten
inducida por el suelo a lo largo de la superficie del suelo Pero pretensado la
primera liacutenea de las barras de cortina presiona contra las paredes de la
excavacioacuten sujetaacutendola al punto de anclaje Con el avance de la excavacioacuten la
estructura ahora tiende a girar alrededor de la primera liacutenea de amarre
causando desplazamientos laterales en el nuevo nivel de la excavacioacuten a su
vez de nuevo seraacute restringido por la aplicacioacuten de pretensado en la siguiente
liacutenea de anclaje Por lo tanto el movimiento de la cortina medida que avanza la
excavacioacuten se forma por una combinacioacuten de rotacioacuten y traslacioacuten influenciada
por un nuacutemero de factores tales como la cortina de incrustaciones en el terreno
de cimentacioacuten la inclinacioacuten varillas el grosor y rigidez de la estructura valores
de la distribucioacuten hipoacutetesis de sobrecarga de presiones de contacto en la interfaz suelopantalla etc La figura 04 ilustra las fuerzas que actuacutean sobre las bandas
Determinadoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute ta t to io Paredes O liw s 28
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CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
y las tensiones de cizallamiento en la interface suelo-pantalla que se desarrollan
en la excavacioacuten que se lleva a cabo
tFigura 04 Mecanismo de transferencia de carga en anclajes (Juran e Elias 1991)
Superficie de terreno
Figura 05 Sistema idealizado de fuerzas sobre pantallas atirantadas (Hanna 1982)
322 Modos de falla de pantallas ancladas en suelos
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes O liw s 29
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CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Hay varios mecanismos posibles de falla de los muros anclados Estas fallas
comuacutenmente son causadas por exceso de carga sobre un ancla Las cargas de
exceso pueden estar relacionadas con la carga de pre-tensionamiento la
secuencia de excavaciones las fuerzas del agua y fuerzas siacutesmicas entre otras
Los mecanismos de falla pueden involucrar los tendones la masa de suelo el
bulbo o las estructuras superficiales
Los principales tipos de falla son los siguientes de acuerdo con la figura 06
Figura 06 Tipos de ruptura de una pantalla anclada en suelo (GeoRio 2000)
a) Punzonamiento en la base - el suelo de fundacioacuten que soporta la base de
la pantalla tiene una capacidad de carga baja de menos de 20 kPa con iacutendice de resistencia a penetracioacuten NSPT lt 10
b) Rotura en fondo de la excavacioacuten - puede ocurrir cuando existe una capa de terreno blando debajo del nivel de excavacioacuten
Determinadoacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 30
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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
c) Ruptura Global - romper la cuntildea en mayor riesgo durante el proceso de
excavacioacuten o disturbacion generalizado de profundidad (veacutease tambieacuten
la Figura 07)
d) Deformacioacuten Excesiva - puede ocurrir durante la construccioacuten antes de
que el pretensado de los anclajes
e) Rotura del tirante - se puede producir si los componentes del sistema son
individualmente atirantado inadecuadamente o debido a la ocurrencia de
la sobrecarga de los anclajes durante la construccioacuten cuando no todos
los niveles de anclaje tambieacuten se instalaron
f) Rotura de la pantalla - ocurrencia de ruptura en flexioacuten debido al disentildeo
estructural inadecuado o ruptura de perforacioacuten anclas
Rupftra laquom cunha Ruptura generalizada
Figura 07 Tipos de ruptura global cuntildea y generalizada (GeoRio 2000)
323 Estimacioacuten de la capacidad de carga de anclaje en suelos
La mejor estimacioacuten de la capacidad de carga de los anclajes en suelos se
determina mediante la realizacioacuten de pruebas preliminares de anclaje construido
con la misma tecnologiacutea y mano de obra en el futuro emplazamiento de la obra
ya que no es teoacutericamente posible incorporar meacutetodos para el caacutelculo de la
influencia de diversos factores determinantes tales como proceso de perforacioacuten la calidad de mano de obra el proceso de inyeccioacuten etc
^ te rm in a c ioacute n del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes OIiacutetos 31
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CAPITULO lli PARAMETROS GEOTECNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
En general los meacutetodos disponibles para la determinacioacuten de la capacidad de
carga de los anclajes en suelo consideran que la resistencia del anclaje se debe
exclusivamente a la resistencia al corte desarrollado en la interface suelo-bulbo
sin tomar en consideracioacuten de los efectos del proceso de construccioacuten
incluyendo la influencia de procedimiento de inyeccioacuten soacutelo cualitativamente
3231 Norma Brasileiacutera NBR-5629
La NBR-5629 recomienda la estimacioacuten preliminar de liacutemite de capacidad de
carga anclada usando las siguientes expresiones
Suelos Granulares
Suelos Cohesivos r = a 0 UXb sO O M
Doacutende
Capacidad de carga limite o ultima
G Tensioacuten vertical efectiva en el punto medio del anclaje
U Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje
K f Coeficiente de anclaje dado en la Cuadro Ndeg 10
Lb Longitud del bulbo del anclaje
o Coeficiente de reduccioacuten de resistencia al corte no drenada Su
a 0 = 075 para Su s 40 kPa yPara suelos cohesivos
a 0 = 035 para Su s 100 kPa
lsquo Determinadoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de arcla|eBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliros 32
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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Cuadro Ndeg 10 COEFICIENTE Kr DE SUELOS GRANULARES
Suelo Compacidad
Suelta Compacta Muy CompactaLimo 010 040 100
Arena Fina 020 060 150
Arena Media 050 120 200
Gruesa y Pedr^ones 100 200 300
ldquoFuente Norma Brasilera NBR-5629
Este meacutetodo no tiene en cuenta los efectos de la presioacuten de inyeccioacuten El NBR-
5629 reconoce que la inyeccioacuten del bulbo de anclaje de la lechada puede ser del
tipo simple con flujo ascendente y de una sola etapa o por medio de vaacutelvulas y
en etapas sucesivas a criterio de la empresa ejecutora siempre que esteacuten
garantizados el llenado completo del agujero abierto en el suelo y la capacidad
de carga para el anclaje
3232 Meacutetodo de Ostermayer (1974)
Propone aacutebacos que relaciona la longitud de la zona de anclaje (bulbo) con la
capacidad de carga maacutexima de anclaje basado en el anaacutelisis de los resultados
de aproximadamente 300 ensayos en Alemania en anclajes con diaacutemetro de
perforacioacuten entre 10 y 20 cm y cobertura del suelo superior a 4m
La Figura 08 muestra las correlaciones sugeridas por Ostermayer para suelos
granulares sin especificacioacuten del procedimiento de inyeccioacuten o los valores de la presioacuten de inyeccioacuten
D e te ^ in a d oacute n del creficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato la je Bachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 33
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CAPITULO PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOSPARADISENtildeO DE ANCLAJES
laquoen
9laquo
O
mdash g pedregulho arenoso
areia meacutedia a grossa com pedregulho
Figura 08 Capacidad liacutemite de carga de anclaje en suelos granulares seguacuten Ostermayer (1974)
Para suelos cohesivos (limos y arcillas plaacutesticas medianas arcillas altamente
plaacutesticas) Ostermayer (1974) tambieacuten presento en la Figura 09 la variacioacuten con
la longitud de bulbo de la resistencia al cizallamiento en la interface suelobulbo
por unidad de longitud para anclajes realizados con y sin reinyeccioacuten En la
Figura 10 la variacioacuten en la resistencia al corte se muestra como una funcioacuten de
la reinyeccioacuten de presioacuten con lechada de cemento en la relacioacuten agua cemento
preparado = 04
ldquoDeterminaaoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jraeacute Antonio P a rce s OIitos 34
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CAPITULO IIIrsquo PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Figura 09 Resistencia a la rotura por unidad de longitud de los anclajes en suelos cohesivos
(Ostermayer 1974)
400
300
19 ancoragens executadas em argila de mediacutea a alta plasticidade Wl = 48a58 lp = 25 a35 le =11 a12
2001
Perfura^aacuteo
15(4M|
1510)
com reve^mento seco sem revestlmento seco sem revestimento com lavagem 15(420) - diagravemetro do furo- 15cm
-420 Kg de cimento consumido nareinjepao
1000 2000 3000 4000
Pressaacuteo de iacutenjegaacuteo (kPa)
Figura 10 Influencia de la presioacuten de inyeccioacuten en la resistencia al corte en suelos cohesivos
(Ostermayer 1974)
Determinacioacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio Paredes O liw s 35
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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
3233 Meacutetodo de Bustamante amp Doix (1985)
Basado en 120 pruebas de carga realizadas en Francia Bustamante y Doix
(1985) sugieren un meacutetodo para el dimensionamiento de los anclajes los cuales
consideran la influencia de la teacutecnica de inyeccioacuten presioacuten de inyeccioacuten y
volumen de pulverizacioacuten de cemento inyectado La capacidad de carga liacutemite de
anclaje Tmax se puede determinar por
Tmm Capacidad de carga limite o ultima
De Diaacutemetro medio para el tramo anclado
Dp Diaacutemetro perforado para el tramo anclado
P Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten
Lb Longitud del tramo anclado
qs Resistencia al cizallamiento o cortante
Cuadro Ndeg 11 COEFICIENTE 0 PARA SUELOS
Tipo de Suelo Coeficiente 0
Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten
Grava 180 13-14
Grava Arenosa 1 6-1 8 12-14
Arena con Grava 1 5-1 6 12-13
Arena Gruesa 1 4-1 5 11 -1 2
Arena Media 1 4 -1 5 11 -1 2
Arena Fina 1 4-1 5 11 -1 2
Arena Limosa 14- 15 11 -1 2
Limo 14-1 6 11 -12
Arcilla
OcitCO 12
Marga 18-21 11 -12
Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11
Determlnaaoacuten del c o c ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio P a rce s OIiacutetos 36
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CAPITULO un PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
El cuadro N011 presenta los valores de p que es el coeficiente de escala para
varios tipos de suelo teniendo en cuenta las dos teacutecnicas de inyeccioacuten (con y sin
reinyeccioacuten) suponiendo que el volumen inyectado es de al menos 15 veces el
volumen perforado para llegar a los valores de p en la tabla Como era de
esperar los valores maacutes altos del coeficiente se producen para los anclajes
reinyectadas
Los graacuteficos de correlaciones empiacutericas para estimar los qs coeficientes para
anclajes con y sin reinyeccioacuten se presentan para las arenas y gravas en la
Figura 11 y de limos y arcillas en la Figura 12 construida sobre la base de los
resultados de Doix y Bustamante (1985) Fujita (1977) Ostermayer y Scheele
(1977) Ostermayer (1974) Koreck (1978) y Jones (1980 1984) En abscisas la
cantidad Pl se refiere al liacutemite de presioacuten de inyeccioacuten y N el nuacutemero de golpes
de la prueba SPT
0 0 9 i f i 15 20 U 30 39 40 4 fl 3 0 S5 90 6S 7 0
Pl (MPa)1 _____i _______ i _____ i______ i _______ i _____i______ i _______ l __ mdasha--------- a--------- J-----------1---------- 1---------- 1
0 K O 30 D 90 laquo m laquo) tu M) no t raquo 1U 1WN
Figura 11 Correlaciones empiacutericas para la fuerza de cizallamiento por unidad longitud en la arena I
grava (Bustamante y Doix 1985)
lsquo Determlnadoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para diserto dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 37
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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Las correlaciones muestran que en comparacioacuten con una sola inyeccioacuten de los
efectos de la reinyeccioacuten en fases sucesivas son aparentemente maacutes
pronunciada para las arcillas limos (Figura 12) que para la arena grava (Figura
11) contradiciendo las pruebas experimentales que indican que los suelos
arenosos son de mayor inyectabilidad y maacutes susceptibles a los efectos de la
sucesiva reinyeccioacuten a alta presioacuten Este comportamiento puede deberse a otros
factores no considerados por Bustamante y Doix (1985) en la interpretacioacuten
empiacuterica de los resultados de las pruebas de carga (Novaacuteis Souza 2001)
-------------1-------------1------------T---------- ---F-------- ---------------- ~lo 10 20 30 40 W 60
N
Figura 12 correlaciones empiacutericas para la resistencia al corte por unidad de longitud en arcillas
limos (Bustamante y Doix 1985)
3234 Meacutetodo de Costa Nunes (1987)
Similar al meacutetodo de Bustamante y Doix (1985) fue propuesto por Costa Nunes
(1987) pero con la importante diferencia de que la influencia de la presioacuten de inyeccioacuten puede ser analizada cuantitativamente no soacutelo cualitativamente como en el meacutetodo de Bustamante y Doix (1985)
La capacidad de carga del liacutemite del anclaje estaacute dada por
bullDetermigravenatigraveoacuten del e ffic iente de resistencia al corte unitagraverio entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralaleBachiller Jreeacute Antonio Partoes OIiacutetos 38
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CAPITULO lli PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOS P A MDISENtildeO DE ANCLAJES
= c + +(TI
r M Capacidad de carga limite o ultima
D Diaacutemetro medio del bulboe
nd Coeficiente de aumento del diaacutemetro debido a la presioacuten de inyeccioacuten
nl Coeficiente de reduccioacuten de longitud por la presioacuten no uniforme
Lb Longitud del tramo anclado
r Resistencia al cizallamiento en la interface bulbo - suelo
Para determinar la resistencia al cizallamiento en la interface suelo-bulbo Costa
Nunes (1987) considera el criterio de rotura de Mohr-Coulomb suponiendo una
inyeccioacuten a presioacuten residual a rsquor estimada en un 50 la presioacuten inyeccioacuten dada
c Cohesioacuten
Yc Peso especiacutefico del suelo a una profundidad al centro del bulbo
h Profundidad al centro del bulbo
nh Reduccioacuten del factor de profundidad cuando es maacutes de 9m
0 Angulo de friccioacuten
a r 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten
Seguacuten Costa Nunes en la mayoriacutea de los casos se puede considerar nh = na = nb = 1
lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 39
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA AL CORTE
UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
41 PROCEDIMIENTO DE TRABAJO
El presente procedimiento comprende los trabajos requeridos para la correcta
ejecucioacuten de los anclajes en la zona determinada en villa el salvador
411 Secuencia de los trabajos
4111 Anclajes de cable
Los anclajes post-tensados son estructuras flexibles y lineales compuestos por
varios cordones de acero de alta resistencia los cuales se adhieren o fijan con
cemento dentro de roca o suelo estable (pasando el planode falla) Los anclajes
al tensarlos transmiten los esfuerzos desde el cabezal (extremo visible en la
superficie del talud) hasta el tramo anclado mitigando de esta forma los
movimientos del talud
Los anclajes estaraacuten conformado por cordones de acero grado 270 de baja
relajacioacuten con 58rdquo (1500 mm) de diaacutemetro acorde con los requerimientos del
ASTM A-416 Las caracteriacutesticas mecaacutenicas del acero grado 270 de baja relajacioacuten son
Esfuerzo miacutenimo a la rotura 18980 kgmm2 (18619 KNcm2)
Esfuerzo de fluencia 17082 kgmm2 (16757 KNcm2)
Moacutedulo de elasticidad 2780000 kg (195 KNmm2)
Seguacuten los requerimientos indicados en la norma ASTM A-416 los valores de resistencias miacutenimas del cable se indica a continuacioacuten
Diaacutemetro del cordoacuten 1524 mm (0600 in)
Deterninadoacuten del ^laquofic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 40
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Aacuterea de acero por cordoacuten 14000 mm2 (0153 in2)
Resistencia miacutenima a la rotura (Fr) 2657000 kg (2607 kN)
- Resistencia miacutenima a la fluencia (Sfc) 2391000 kg (2346 kN)
Con estas caracteriacutesticas se obtienen seguacuten los lineamientos para disentildeo
indicados en las recomendaciones del Instituto del Post-Tensado los siguientes valores para cada cable de acero de 06rdquo de diaacutemetro (1524 mm)
- Carga de disentildeo o trabajo (060 F r ) 1595040 kg (15642 KN) Ftr
- Carga de ensayo (120 Ftr) 1914007 kg (18770 KN)
- Carga de incorporacioacuten (105 Ftr) 1674782 kg (16424 KN)
lsquo Porcentaje sugerido para los ensayos en anclajes temporales
a) Armado de Anclajes
La preparacioacuten de los anclajes ha sido realizado sobre una plataforma provisional para el montaje primero se prepararaacute el tubo de inyeccioacuten de PVC
clase 10 con diaacutemetro de 1rdquo donde se ejecutaraacuten los agujeros para la inyeccioacuten
(vaacutelvula-manguito) Luego alrededor del tubo de inyeccioacuten se colocaraacuten los
cables de acero sobre separadores y cortados seguacuten la longitud definitiva del
anclaje
Los cables requeridos fueron suministrados y montados en campo el tramo del
cable de acero correspondiente al bulbo del anclaje ha sido preparado previamente y en la zona de transicioacuten del tramo libre al anclado el cable fue
sellado con cinta plaacutestica para evitar la entrada de lechada de cemento al tramo libre el tramo libre se protegioacute (aisloacute) con una manguera de polietileno actuando
como un forro
lsquo Deterrnnadoacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes Olitos 41
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Figura 13 Armado de anclaje de cable
b) Perforacioacuten
El objetivo de las perforaciones para anclajes es la obtencioacuten de un agujero con
la mayor linealidad posible El diaacutemetro de la perforacioacuten debe permitir la instalacioacuten del anclaje de cable del modo maacutes faacutecil posible
Baacutesicamente existen dos sistemas de perforacioacuten que pueden ser utilizados en
la ejecucioacuten de anclajes El primero es el sistema rotativo convencional y el segundo ha roto percusioacuten
Para la ejecucioacuten de la perforacioacuten se ha empleado el meacutetodo rotativo con el uso de una zapata tipo widia
El sistema que se ha aplicado es de perforacioacuten a rotacioacuten con tuberiacutea HQ hasta la profundidad requerida una vez llegado a la cota se perfora con tuberiacutea de
revestimiento HW (rimando en la zona exterior de la tuberiacutea HQ) hasta llegar a la cota de fondo donde se colocaraacute el anclaje
Se procede a limpiar el sondeo con agua y se retira la tuberiacutea interior HQ una vez retirada toda la tuberiacutea HQ se procede a colocar el anclaje de cable
Bachllldrsquo Jeacute Antonio Paredes Oliws 42
Determinadoacuten del crofidente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclaje
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Colocado el anclaje de cable se procede a retirar la tuberiacutea de revestimiento HW
para despueacutes inyectar el anclaje con lechada de cemento
Figura 14 Colocado de anclaje de cable en sondeo
c) Inyeccioacuten
Los anclajes fueron fijados en el terreno a traveacutes de lechada de cemento compuesta por una mezcla de agua limpia con cemento Portland comuacuten tipo I
La gran mayoriacutea de las recomendaciones y praacutecticas existentes situacutean la relacioacuten
aguacemento entre 045 y 055 en peso
En nuestro caso se ha usado la relacioacuten ac de 050 mezcla que garantiza una
resistencia a la compresioacuten simple de 210 kgcm2 a los 7 diacuteas
Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enve la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 43
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Figura 15 Inyeccioacuten de anclaje de cable
d) Tensado
Todos los anclajes fueron tesados una vez que la lechada de cemento del
anclaje obtuvo la resistencia adecuada (210 kgcm2) se estimoacute en 7 diacuteas como miacutenimo en cada caso
El tesado de los anclajes se realizoacute con gato hidraacuteulico de hasta 100Tn de carga
de trabajo y con una carrera en el pistoacuten de hasta 10rdquo ademaacutes permitioacute tesar
los cables del anclaje en conjunto el tesado se realizoacute hasta llegar al arranque del bulbo
4112 Equipos y Materiales
Relacioacuten de equipos y materiales utilizados
Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Antonio Paredes O liw s 44
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Cuadro Ndeg 12 EQUIPOS UTILIZADOS
ITEM DESCRIPCION CANTIDAD
1 B O M B A DE LO D O S C M O T O R L IS TE R P E T TE R 100
2 B O M B A P A R A TE N S A D O E N E R P A C 100
3 G A T A H ID R A U L IC A E N E R P A C DE 10000 PSI 100
4 E Q U IP O DE P E R F O R A C IO N R O T A T IV O D IA M A N TIN O 100
5 B O M B A DE IN Y E C C IO N DE C E M E N T O 100
6 TU B E R IA DE P E R F O R A C IO N HQ y H W 100
7 TU B E R IA DE IN Y E C C IO N C O N O B T U R A D O R 100
8 E Q U IP O DE SPT 100
42 ESTIMACIOacuteN DE LA CAPACIDAD DE CARGA SEGUacuteN LOS DATOS OBTENIDOS EN EL ESTUDIO DE MECAacuteNICA DE SUELOS
De acuerdo a los datos obtenidos en el estudio de mecaacutenica de suelos se tiene
lo siguiente
Cuadro Ndeg 13 DATOS REALES DEL ESTUDIO
DATOS
Del estudio de mecaacutenica de suelos De los anclajes
Paraacutemetros Unidad Paraacutemetros Unidad
Cohesioacuten 0 Carga de Anclaje NA
Angulo de friccioacuten 2870o Profundidad del bulbo de anclaje 950m
Peso Unitario 1476 KNm3 Diaacutemetro del bulbo 0114m
Clasificacioacuten SUCS Arena limosa gradada SP-SM
Longitud del Bulbo de Anclaje 40 50 y 60m
Factor de seguridad Presioacuten de iny^cioacuten 60 kgcm2
Habiendo obtenido todos los paraacutemetros necesarios se puede estimar las capacidades de cargas de acuerdo a los meacutetodos mencionados en el capiacutetulo anterior(Capiexcltulo III 323)
Deterrntoadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 45
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
gt Norma Brasilera NBR 5629
gt Bustamante y Doix 1985
gt Meacutetodo Costa Nunes 1985
421 Norma Brasilera NBR 5629
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son las longitudes
ancladas que 40 50 y 60m asiacute como el valor Itf igual a 15 valor que se
obtiene del tipo de suelo del cuadro Ndeg 10
Cuadro Ndeg 10 - Coeficiente Kf de suelos granulares NBR-5629
Suelo Compacidad
Suelta Compacta Muy Compacta
Limo 010 040 100
Arena Fina 020 060 150
Arena Media 050 120 200
Gruesa y Pedr^ones 100 200 300
2 - M C T O D O D E L A N O R M A B R A S I L E R A - 5 6 2 9
_ J 7 -T = 0 -7 U t L r K s Para suelos granularesmax Z b f
T (max) =
az =
Capacidad de carga limite o ultima TN
Esfuerzo vertical efectivo en el punto medio del anclaje KNm2
O
CIl
II II Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje m
Longitud del bulbo del anclaje m
coeficiente de anclaje dado en la Tabla Ndeg M
Cuadro Ndeg 14 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BR-5629
y e
(K N m 2 )
z
iexclm )
D
(m )
a z
(K N m 2 )
U
( m )
Lb
(m )
K f T ( m a x )
lt trade l
14 8 7 0 01 103 32 0 4 3 4 0 9 15 27 23 _
14 8 65 0 1 9 5 9 4 0 4 3 5 0 15 V 3 1 6 1 ___
14 8 6 0 H 0 1 8 8 5 6 0 4 3 6 0 B U 15 35 01
Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de arolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes Ouumltos 46
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
422 Meacutetodo Bustamante y Doix 1985
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son la parte anclada
40 50 y 60m el diaacutemetro perforado 0114m el coeficiente p que es el
coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo seguacuten el tipo de inyeccioacuten para
nuestro caso es el 14 derivaacutendose este valor del estudio de suelo (Cuadro Ndeg
11) El coeficiente qs (resistencia cortante) toma valores de 02 y 025 Mpa
Cuadro Ndeg 11 - Coeficiente p para suelos
Tipo de Suelo Coeficiente P
Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten
Grava 180 13 -14
Grava Arenosa 1 6 -1 8 12 -14
Arena con Grava 1 5 -1 6 12-13
Arena Gruesa 14- 15 11 - 12
Arena Media 1 4 -1 5 11 - 12
Arena Fina 14 -1 5 11 -12
Arena Limosa 14- 15 1 1 -1 2
Limo 14- 16 1 1-1 2
Arcilla 1 8 -2 0 12
Marga 18- 21 11 - 12
Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11
3- METODO DE BUSTAMANTE Y DOIX 1985
T(max) = Capacidad de carga limite o ultima TN
De= Diaacutemetro medio para el tramo anclado m
Dp = Diaacutemetro perforado para el tramo anclado mLb= Longitud del tramo anclado m
P = Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten qs= Resistencia al cizallamiento o cortante Mpa
ldquoDeterminadoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo de anclajerdquoBachiller Jraeacute Antonio Paredes Oliws
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Cuadro Ndeg 15 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BUSTAMANTE DOIX 1985
p Dp
(m)De(m)
Lb(m)
qs
(Mpa)
T (max)
(TN)130 011 0149 40 025 4759130 011 0149 50 02 4759130 011 0149 60 02 5710
423 Meacutetodo Costa Nunes 1985
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada necesarios son la
longitud de la parte anclada 40 50 y 60m el diaacutemetro perforado para el tramo
anclado 0114m ademaacutes el coeficiente de reduccioacuten por la presioacuten no uniforme
ni el coeficiente de aumento de diaacutemetro nd por la presioacuten de inyeccioacuten estos
dos uacuteltimos coeficientes toman valores de 1 otro dato de entrada importante
seguacuten Costa Nunes es la resistencia cortante t que es calculada con la
expresioacuten
T f = c + (c rsquo+CT rsquo 0 SUELOSGRANUWRES
r f = c + (y chnh +CTr )tan0 SUELOS COHESIVOS
C = Cohesioacuten del suelo KNm2yc= Peso especifico del suelo a una profundidad al centro del bulbo KNm3 h = Profundidad al centro del bulbo m
nh = Factorde correccioacuten cuando esta a una superior a 9m 0 = Angulo de friccioacuten
or= 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten KNm2
Para mayoriade asos nh = nb = nd = 10 De acuerdo a Costa Nunes
Cuadro Ndeg 16 RESISTENCIA CORTANTE SEGUacuteN DATOS
C ye h nh 0 OT T
(KNm2) (KNm3) (m) (0 ) (KNm2) (KNm2)
00 148 70 10 287 4000 2756
00 148 65 10 287 4000 2715
00 148 60 10 287 4000 2675
techlllerJtoeacute Antonio Parces Oliws 4 8
Deteminadoacuten del (E fic ien te de resistencia al corte unitario ende la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquo
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La resistencia cortante hallada de esta ecuacioacuten depende de los paraacutemetros
mostrados en la figura superior asiacute como la presioacuten de inyeccioacuten que se usa no
supera los 8 a 10 Kgcm2 con estos datos se halla el esfuerzo cortante que es
un valor de 3924 KNm2 El diaacutemetro medio de la perforacioacuten es de 0137m
1- METODO DE COSTA NUNES
T(max) = C a pa c idad d e ca rga l im i te o u l t im a TN
D e = D ia m e tro m e d io d e l b u lb o m
nd= C o e f ic ie n te d e a u m e n to d e l d ia m e tro d e b id o a la p re s ioacute n d e in y e c c ioacute n
^ = L o n g itu d d e l t ra m o a n c la d o m
nl = C o e f ic ie n te d e re d u c c ioacute n d e lo n g itu d p o r la p re s ioacute n n o u n ifo rm e
x = R e s is te n c ia al c iz a lla m ie n to e n la In te r fa s e b u lb o s u e lo K N m 2
Cuadro Ndeg17 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO COSTA NUNES 1985
ni Lb nd De Tmax(m) (m) (TN)
10 40 10 011 403
10 50 10 011 497
10 60 10 011 587
Aplicado estos tres meacutetodos para calcular la capacidad de carga uacuteltima podemos elaborar el siguiente cuadro Ndeg 18
Cuadro Ndeg 18 CUADRO RESUMEN PARA LAS DIFERENTES LONGITUDES DE BULBOS
ANCLAJE METODO NBR-5629 BUSTAMANTE Y DOIX COSTA NUNES
BULBO T (Max) T (Max) T (Max)
(m) (TN) (TN) (TN)
40 27-23I M t 4759 4030
50 3161 4759 4970
60 3501 5710 5870
D e t^m ito a oacute n del ^laquo fic ien te de resistencia al to rte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 49
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43 RESISTENCIA ENTRE EL BULBO Y EL SUELO
La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las
propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y
la presioacuten de inyeccioacuten (Cuadro N0 11)
El esfuerzo al cortante en el anclaje puede ser calculado por la expresioacuten
(Littlejohn y Bruce 1975)
Ecuacioacuten (10)
Doacutende
T = Fuerza de tensioacuten de disentildeo
D h = Diaacutemetro del hueco
r a = Esfuerzo de cortante permitido
Lb = Longitud cementada del bulbo
Determ l^raoacuten del ctoficiente de resistencia al torte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje Bachiller Jraeacute Antonio Partoes O lilaquo s 50
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Cuadro N0 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuerzos en bulbos de diaacutemetro
pequentildeo (Sabatini y otros 1999)
Tipo de SueloFactor Suelo Granular Suelo Cohesivo
Propiedades del sueloAngulo de friccioacuten tamantildeo y distribucioacuten de los agriados Mheslon Indice plastico
l^todo de perforacioacuten El uso de tuberiacutea de revestimiento aumenta los esfuereos normales y de friccioacuten
El uso de lodos en la ^rforacioacuten disminuye la capacidad
Longitud del bulto
La resistencia aumenta al aumentar la longitud del bulbo hasta los 6 metros con incrementos moderados hasta los 12 metros y muy ^co Incremento despueacutes de los 12 m
Incrementos continuos en suelos con resistencia no drenada menor de 96 kPa
1 ----mdash r
Aumenta la resistencia hasta un diaacutemetro de 30 centiacutemetros
Diaacutemetro del bulboAumenta la resistencia al aumentarel diaacutemetro hasta 10 centiacutemetros y muy poco a partir de ese diaacutemetro
i
La capacidad del ancla aumenta al aumentar la presioacuten de inyeccioacutenPresioacuten de Inyeccioacuten
La capacidad del ancla aumenta solamente con inyeccioacuten por etapas Presiones iniciales muy altas deben evltarse
En el Cuadro N0 20 se muestran algunos valores del esfuerzo de cortante permitido para anclajes en roca y en suelos Los tendones deben separarse
entre siacute utilizando espaciadores para asegurar la adherencia total de cada uno
de ellos a la mezcla cementante en toda la longitud del bulbo Adicionalmente
deben colocarse centralizadores para garantizar que existe un cubrimiento de mezcla de miacutenimo 10mm
Determinadoacuten del cw ficlente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliras 51
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Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo
interface a lo largo del bulbo (Modificado de PTI
de anclaje y el material en la
1996)
R esistencia Uacute ltim a al C ortan te R es is tenc ia Uacute ltim a alen tre el Bulbo y el ^ t e r ia l en la C ortan te entre el B u lto y el
T ipo de ^ t e r ia l In tertace P eriacutem etra l del B u lto ^ t e r i a l en la Interfacepara Iny toc ione s por P eriacutem etra l del B u lto para
G ravedad Inyecciones a P resioacuten
Kpa Kpa
G ranito y basa lto 1700 a 3100
C aliza do lom fflca 1 4 0 0 a 2 1 0 0
C aliza blanda 1000 a 1ltW0
P izarras y lutitas duras 800 a 1400
Lutrias blandas 200 a 800
Aren iscas 800 a 1700
Aren iscas m e tto riza d a s 700 a 800
C reta 200 a 1100
^ r g a m eteorizada 150 a 250
C oncre to 1400 a 2 8 0 0
Arcilla lim osa blanda30 a 70
Arcilla lim osa30 a 70
Arcilla dura de p lastic idad m edia a alta
30 a 70 30 a 100
Arcilla m uy dura de p lastic idad m edia a alta
70 a 170
Arcilla m u y dura lim osa de p lastic idad m edia
270 a 370
Arena de grano m edio a fino dens idad m edia a alta
80 a 370
Arena de grano grueso con grava densidad media
100 a 600
Arena de grano g rueso con grava densidad densa a m uy densa
70 a 140 250 a 900
Arenas lim osas170 a 400
D etritos g lac ia les densos300 a 500
Grava arenosa densidad m edia200 a 1300
Grava arenosa densa a m uy densa 270 a 1300
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario en te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 52
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Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga en bulbos de anclas preshy
tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatini y otros 1999)
Tipo de Suelo
DensidadRelativa
(SPT)
Transferencia Estirada en
kNmmdashf---------------------- 1
Suelta 145^ en a y l^d ia densa 220grava Densa 290
Suelta 100^ en a l^dia densa 145
Densa 190
Suelta 70^ en a y l^d ia densa 100limos Densa 130
I^zcla de arenay arcilla Dura 30de baja l^ y Dura 60plasticidad
Suelta SPT = 4 a 15^ d ia densa SPT = 15 a 30
Densa SPT = mas de 30
431 Calculo de la adherencia
La resistencia a la adherencia muy raramente se mide en el laboratorio y no existe un procedimiento estaacutendar para calcularla La mayoriacutea de los disentildeos se basan en estimativos ldquocrudosrdquo de la resistencia entre el suelo o roca y el bulbo
por correlacioacuten con casos similares tablas de resistencias tiacutepicas o por la
experiencia local
La carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar SPT como se
indica en la Cuadro Ndeg 20 (Sabatini y otros 1999) El factor de seguridad recomendado debe ser mayor de 20
La suposicioacuten de la resistencia entre el bulbo y el suelo genera una gran incertidumbre en el disentildeo y en ocasiones se ha llegado a fracasos
Determlnaaoacuten del cw fic iente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 53
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILM EL SALVADOR
Como solucioacuten a la incertidumbre generada por la suposicioacuten de la adherencia
entre el bulbo y el suelo se acostumbra a realizar pruebas de carga de anclajes
con el objeto de verificar en campo los valores supuestos y si es necesario
modificar las longitudes del bulbo o las cargas aplicadas
Estos ensayos son muy importantes al inicio del proceso de construccioacuten de los
anclajes Despueacutes de realizados los ensayos de carga se procede a revisar y
actualizar el disentildeo en lo relacionado con los bulbos de anclaje especialmente
cuando se requiere aumentar su longitud
44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE EL BULBO Y EL
SUELO EN VILLA EL SALVADOR
441 Tensado de anclajes
Los anclajes han sido tensados hasta llegar al arranque del bulbo para esto se
detalla a continuacioacuten los resultados de la prueba de tensado
Cuadro Ndeg 22 CARGA DE ARRANQUE DE BULBOS EN VILLA EL SALVADOR
Anclaje Longitud Bulbo (m) Carga Tesado (TN)
A-I 40 3646
A-ll 50 4215
A-lll () 60 4404
() Para el anclaje A-lll no se llegoacute al arranque
Con los datos obtenidos procedemos a calcular el esfuerzo de corte en la
interaccioacuten bulbo - suelo para esto nos apoyamos con la Ecuacioacuten (10)
Seguacuten la ecuacioacuten se tiene
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller J toeacute Antonio Paredes OHtos 54
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
T
nDhLb
Cuadro Ndeg 23 ESFUERZO DE CORTE ENTRE BULBO - SUELO EN VILLA EL SALVADOR
ANCLAJE T(TN) Dh (m) Lb(m) T a (KNm2)
A-I 3646 01143 40 24902
A-ll 4215 01143 50 23030
A-lll () 4404 01143 60 20053
lsquo to te rm in^oacuten del ctoficlente de resistencia al torte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 55
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Ciril OBTENIDOS
CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS
51 Capacidad de Carga Ultima Obtenido
La capacidad de carga ultima obtenida en campo para los anclajes A-I y A-ll se
verifica cuando el bulbo falla por arrancamiento mientras que para el anclaje A- III el bulbo no falla por arrancamiento sin embargo se ensaya hasta llegar al
liacutemite de fluencia
De acuerdo al cuadro N0 22 para los anclajes A-I y A-ll se ha llegado a la carga
ultima mientras que para el anclaje A-lll se ha llegado a la carga miacutenima de
fluencia
El cuadro N0 23 nos indica el esfuerzo de corte real que existe entre el bulbo y
el suelo de la zona en estudio los valores de ^ a para los anclajes A-I y A-ll son
calculados de acuerdo a la Ecuacioacuten (10)
52 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido
De los valores obtenidos con referencia a los anclajes A-I y A-ll se puede
comparar con los valores del Cuadro Ndeg 20 por consiguiente para las arenas
limosas se tiene un rango de valores que pudiera tomar ^ a (170 KNm2 - 400
KNm2) el cual estaacute dentro de ese rango nuestros valores hallados para nuestro
tipo de suelo en estudio seguacuten el Cuadro Ndeg 23
Haciendo un graacutefico comparativo con los resultados obtenidos del Cuadro Ndeg 23
y los datos que nos brinda el Cuadro Ndeg 20 de acuerdo al rango de valores se
tiene el Figura Ndeg 16
En la Figura Ndeg 16 podemos visualizar los valores obtenidos que se encuentran
dentro del rango de valores de Resistencia Uacuteltima al Cortante entre el Bulbo y el
suelo arenoso
Determinacioacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 56
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Civil OBTENIDOS
Figura Ndeg 16 Valores resistencia uacuteltima
Tambieacuten se pudo observar que los diaacutemetros reales fueron mayores en
comparacioacuten con el diaacutemetro de perforacioacuten tal como se muestra en el cuadro
N0 24 -
Cuadro Ndeg 24 DIAacuteMETROS REALES EN CAMPO Y EL EN AUMENTO
ANCLAJE D Teoacuterico (m)D Real de
Anclaje (m)() Aumento
A-I 01143 0141 2336
A-ll 01143 0147 2860
A-lll () 01143 0151 3211
lsquo Deteroinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte uniterio e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jw eacute Antonio Paredes O liw s 57
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
61 CONCLUSIONES
1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de
valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se
realizoacute la prueba (Villa el Salvador)
2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de
resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso
para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar
en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de
suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador
3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada
4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)
debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo
previamente calibrado
5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo
tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de
Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros
meacutetodos estimativos
6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga
requerida
7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten
8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi c o n c l u s io n e s y r e c o m e n d a c io n e s
62 RECOMENDACIONES
1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de
verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del
comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio
2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con
precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las
longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea
evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de
perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria
de los anclajes
3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en
cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser
mayores
4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable
controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten
los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos
lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil B IB L IO G R A F IA
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Determlnatiacuteoacuten del c iacutec le n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de anclajetachlller Jraeacute Antonio Paredes Oliws 60
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil
CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
estos depoacutesitos es desconocida sin embargo dado su gran volumen es evidente
que su deposicioacuten viene desde el Pleistoceno
Reciente
Depoacutesitos Eoacutelicos Estaacuten conformados por arenas moacuteviles que proceden de las
diversas playas del litoral como Conchaacuten y Luriacuten en su movimiento adoptan
variadas formas como mantos dunas y barcanes
2211 Caracteriacutesticas Geomorfoloacutegicas
Los rasgos geomorfoloacutegicos presentes en el aacuterea son el resultado del proceso
tectoacutenico y plutogravenico sobre impuesto los procesos de geodinaacutemica que han
modelado el rasgo morfo-estructural de la regioacuten Asiacute mismo la erosioacuten la
inclinacioacuten por el drenaje del Rio Luriacuten y la acumulacioacuten de arena eogravelica sobre
grandes extensiones de la zona han dado la configuracioacuten actual
Borde Litoral aacuterea de tierra firme adyacente a la liacutenea litoral expuesta a la
accioacuten de las olas marinas que forman playas abiertas por acumulacioacuten de
arenas a traveacutes de corrientes litorales
Planicies Costaneras y Conos Deyectivos Es la zona comprendida entre el
borde litoral y las estribaciones de la Cordillera Occidental constituida por una
faja angosta de territorio paralela a la liacutenea de costa adquiriendo mayor
amplitud en el Valle de Luriacuten Constituyen superficies cubiertas por gravas y
arenas provenientes del transporte y sedimentacioacuten del riacuteo Luriacuten y por arena
proveniente del acarreo eogravelico desde las playas por vientos que corren con direccioacuten SO a NE
Lomas y Cerros Testigos
Valles y Quebradas
Estribaciones andinas occidentales
Zonas andinas
Deterrninaaoacuten del c o c ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de arclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s O liw s 16
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De las arriba mencionadas unidades geomorfoloacutegicos la que estaacute directamente
relacionada con el terreno estudiado es la c) Planicies Costaneras y Conos
Deyectivos
2212 Geodinaacutemica Externa
Durante la visita efectuada a la zona no se han detectado fenoacutemenos de
geodinaacutemica externa reciente como levantamientos yo hundimientos ni
desplazamientos de la formacioacuten sedimentaria existente en la zona
222 Sismicidad
Desde el punto de vista siacutesmico el territorio Peruano pertenece al Ciacuterculo
Circumpaciacutefico que comprende las zonas de mayor actividad siacutesmica en el
mundo y por lo tanto se encuentra sometido con frecuencia a movimientos
teluacutericos Pero dentro del territorio nacional existen varias zonas que se
diferencian por su mayor o menor frecuencia de estos movimientos asiacute tenemos
que las Normas Sismo Resistente del Reglamento Nacional de Construcciones
divide al paiacutes en tres zonas
Zona 1- Comprende la ciudad de Iquitos y parte del Departamento de
Iquitos parte del Departamento de Ucayali y Madre de Dios en esta regioacuten la
sismicidad es baja
Zona 2- En esta zona la sismicidad es mediacutea Comprende el resto de la regioacuten
de la selva Puno Madre de Dios y parte del Cusco En esta regioacuten los sismos se presentan con mucha frecuencia pero no son percibidos por las personas en la mayoriacutea de las veces
Determinaaoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jraeacute Antonio P a rce s O liw s 17
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Zona 3- Es la zona de maacutes alta sismicidad Comprende toda la costa peruana
de Tumbes a Tacna la sierra norte y central asiacute como parte de ceja de selva
es la zona maacutes afectada por los fenoacutemenos teluacutericos
La ciudad en estudio se encuentra en la Zona 3 de alta Sismicidad A pesar de
ello en sus caracteriacutesticas estructurales no se identifican rasgos sobre
fenoacutemenos de tectonismo que hayan influido en la estructura geoloacutegica de la
zona
2221 Paraacutemetros de Disentildeo Sismo Resistente
De acuerdo al reglamento nacional de construcciones y a la Norma
Teacutecnica de edificacioacuten E-030-Disentildeo Sismo resistente se deberaacute tomar los
siguientes valores
(a) Factor de Zona Z = 04 n
(b) Condiciones Geoteacutecnicas
El suelo investigado pertenece al perfil Tipo S3 que corresponde a un
Suelo Flexible
(c) Periodo de Vibracioacuten del Suelo To = 09 seg
(d) Factor de Amplificacioacuten del Suelo S = 14
(e) Factor de Amplificacioacuten Siacutesmica (C)
Se calcularaacute en base a la siguiente expresioacuten
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 18
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n El aacuterea en estudio corresponde a la Zona 3 el factor de zona se interpreta
como la aceleracioacuten maacutexima del terreno con una probabilidad de 10 de ser
excedida en 50 antildeos
23 E T^A S DEL ESTUDIO
Los trabajos se efectuaron en 03 etapas
231 Fase de Campo
Se efectuaron trabajos de exploracioacuten con el fin de conocer el tipo y
caracteriacutesticas resistentes del sub-suelo
232 Fase de Laboratorio
Las muestras obtenidas en el campo se llevaran al laboratorio con el objeto
de determinar sus propiedades fiacutesicas y mecaacutenicas
233 Fase de Gabinete
A partir de los resultados en Campo y Laboratorio se obtendraacuten los paraacutemetros
geoteacutecnicos del suelo en estudio
2 4 T R ^ ^ O S EFECTUADOS
241 Trabajos de Campo
Las investigaciones de Campo estaraacuten iacutentimamente ligadas al suelo encontrado
La exploracioacuten se realizoacute mediante 01 Sondeo a cielo abierto ubicado
estrateacutegicamente lo cual cubre razonablemente el aacuterea a investigar
Las profundidades maacuteximas alcanzadas seraacuten de 1145m computados a partir del nivel del terreno natural lo que nos permitiraacute visualizar la estratigrafiacutea y
determinar el tipo de ensayos de laboratorio a ejecutar de cada uno de los estratos de suelos a encontrarse de las muestras disturbadas representativas
D eteroinaaoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 19
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2411 Sondaje
Se ha efectuado 01 sondaje SPT y ensayos con posteadora manual (IWAN
AUGER) y Ensayos SPT cada metro de profundidad registraacutendose el nuacutemero de
golpes N necesarios para penetrar cada 15cm de un total de 45cm del
penetroacute metro
El equipo de Penetracioacuten Estaacutendar consta de un triacutepode y un motor el cual va
acondicionado para impulsar el martillo de 140 libras el cual cae libremente a
traveacutes de un tubo guiacutea desde una altura de 76 cm la cantildea partida es hincada en
las arenas compactas a semi compactas
La profundidad de sondajes se da en el Cuadro Ndeg01 Los resultados del
Ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar (SPT) se presenta en los Cuadros No02 y en el
Anexo I Registro de Sondaje y valores de ensayo SPT Anexo II Resultados de
ensayo de laboratorio y en el Anexo III Panel fotograacutefico
Cuadro Ndeg 01 PROFUNDIDAD DEL SONDAJE
Sondaje Profundidad (m)
SPT-01 1145
Cuadro Ndeg 02 RESULTADOS DEL ENSAYO DE PENETRACIOacuteN ESTANDAR SPT-01
SONDAJE SPT-01
Prof(m) 500-545 600-645 700-745 800-845
Primeros 15cm se descarta - 14 17 16
Primeros 15cm de prueba - 18 23 34
Uacuteltimos 15cm de prueba - 25 28 40
Valor ldquoNrdquo - 43 51 74
Determinaaoacuten del de fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dea l ia je Bachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 20
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SONDAJE SPT-01
Prof(m) 900-945 1000-1045 1100-1145
Primeros 15cm se descarta 32 39 20
Primeros 15cm de prueba 38 44 5011
Uacuteltimos 15cm de prueba 5014 5010 509
Valor ldquoN 88 94 100
N (Numero de golpes) (Longitud hincada)
2412 Muestreo Disturbado
Se tomaron muestras disturbadas de cada uno de los tipos de suelos
encontrados y extraiacutedos mediante la recuperacioacuten del sondaje a traveacutes de la
cuchara partida en cantidad suficiente como para realizar los ensayos de
clasificacioacuten e identificacioacuten asiacute como tambieacuten los anaacutelisis quiacutemicos
2413 Registro de Sondajes
Se realizoacute el registro de sondajes anotaacutendose las principales caracteriacutesticas de
los estratos encontrados tales como humedad compacidad consistencia NF plasticidad clasificacioacuten saturacioacuten etc
Figura 03 Recuperacioacuten de muestra en cantildea partida
Determlnadoacuten del ctoficlente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller J toeacute Antonio Partoes O li^ s 21
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242 Ensayos de laboratorio
Con las muestras recuperadas se realizaron los siguientes ensayos
gt 03 Anaacutelisis Granulomeacutetrico ASTM D-422
gt 03 Humedades Naturales ASTM D-2216
gt 03 Densidades maacuteximas ASTM D-4253
gt 03 Densidades miacutenimas ASTM D-4254
gt 03 Ensayo Corte Directo
gt 01 Anaacutelisis Quiacutemico
gt 01 Contenido de Sales Totales MTCE-219
gt 01 Contenido de Sulfatos ASTM D-516
gt 01 Contenido de Cloruros ASTM D-512
243 Clasificacioacuten de Suelos
Se realizaron los ensayos para la clasificacioacuten de acuerdo al Sistema Unificado
de Clasificacioacuten de Suelos (SUCS) en el laboratorio N0 2 de Mecaacutenica de Suelos
y Pavimentos de la Universidad Nacional de Ingenieriacutea Ver Cuadro N0 03
Cuadro Ndeg 03 CLASIFICACIOacuteN DE SUELOS
SONDAJE SPT-01 SPT-01 SPT-01
Prof(m) 7 00 -7 45 900-945 1100-1145Ret N0 4 000 000 010
Pasa N0 200 800 1200 1300LL() NP NP NPIP() NP NP NPSUCS SP-SM SW-SM SM
DescripcioacutenArena limosa pobremente
gradada
Arena limosa bien gradada Arena limosa
Corte directo (0) 2870o 2990o 2810degCohesioacuten(Kgcm2) 000 000 001
PesoUnitario(gcm3) 1534 1581 1596
Determinadoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte umtano entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes Olnres 22
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25 PERFIL ESTRATIGRAFICO
De acuerdo a la exploracioacuten efectuada mediante el sondeo tal como se
observaraacute en el reacutecord del estudio de exploracioacuten asiacute como en los resultados de
Laboratorio adjuntados en conformidad con las labores de campo ensayos de
laboratorio se tiene el siguiente perfil estratigraacutefico del sub suelo
- Desde OOOm hasta los 500m es una arena limosa mal gradada de baja
compacidad
- A partir de los 500m hasta los 745m de profundidad el sondaje se encontroacute
una arena limosa mal gradada color gris claro de mediana compacidad
- Desde los 745m viene seguida por una arena limosa bien gradada de color
gris amarillento densa subyace hasta una profundidad de 1145m una arena
limosa muy densa de color gris amarillento
Durante la exploracioacuten se realizoacute ensayos de SPT a partir de la profundidad de
500m
El nivel freaacutetico no se encontroacute
26 ANALISIS DE LOS RESULTADOS DE LABORATORIO
Del cuadro de propiedades iacutendices y paraacutemetros deducidos del estrato de
sustentacioacuten las arenas finas pobremente graduadas se observara lo siguiente
261 Anaacutelisis Quiacutemico
Del resultado del Anaacutelisis Fiacutesico Quiacutemico efectuado en una muestra
representativa proveniente del sondaje SPT-01 se tiene el cuadro Ndeg04
Determinacioacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller J toeacute Antonio Partoes O liw s 23
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Cuadro Ndeg 04 ANAacuteLISIS QUIacuteMICO
SondajeNdeg
Profundidad(m)
Sales Solubles Totales
PPM
ClorurosPPM
SulfatosPPM
SPT-01 600-1145 93100 21071 8392
Dichos valores de sulfatos NO ocasionan un ataque quiacutemico al concreto de la
cimentacioacuten debieacutendose de utilizar Cemento Poacutertlan Tipo I en la preparacioacuten del
concreto en los cimientos Seguacuten Design and Control of Concrete Mixtures
Capitulo II Paacuteg 20 Tabla 2-2 Poacutertland Cement PCA Asociacioacuten
262 Densidad Maacutexima Miacutenima y Relativa
A continuacioacuten se detalla los resultados de las densidades maacuteximas y miacutenimas
asiacute como las densidades relativas para cada profundidad a partir del sexto metro
Dp - IacutePd ~ P ldquo ) x l W Pd ( P raquo P^i )
^rndeDr r e l ^ a ()fe Dtosidad del en el terteno (k^m5)
DtosMad mirnma Dcradad rcca m ^im a (k ty i^ )
Cuadro Ndeg 05 CALCULO DE LA DENSIDAD NATURAL
Prof (m) N DR()(grcm3)
^min(grcm3)
Pd(grcm3)
600-645 43 58 1628 1441 1544
700-745 51 64 1628 1441 1544
800-845 74 83 1708 1454 1607
900-945 88 91 1708 1454 1607
1000-1045 94 93 1726 1467 1656
1100-1145 100 95 1726 1467 1656
Det^m inaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes Oliros 24
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Con la finalidad de asumir paraacutemetros de caacutelculo que correspondan a las
caracteriacutesticas inspeccionadas en el campo presentamos a continuacioacuten la
Cuadro N0 06 de denominacioacuten de arenas de acuerdo a su estado de
compacidad y los correspondientes rangos de densidad relativa seguacuten Lambe amp
Whitman (1969) y su correlacioacuten con la resistencia a la penetracioacuten estaacutendar
seguacuten Terzaghi y Peck (1948) modificada porskempton (1986)
Cuadro Ndeg 06- DESCRIPCIOacuteN DEL SUELO SEGUacuteN LA DENCIDAD
DESCRIPCION DENSIDAD RELATIVA PENETRACIOacuteN ESTAacuteNDARDR() N (GolpesPie)
Muy Suelta 0 - 1 5 0 - 4Suelta 1 5 - 3 5 4 - 1 0
Mediana 3 5 - 6 5 10 - 30Compacta 6 5 - 8 5 3 0 - 5 0
Muy Compacta 85 - 100 gt 50
ldquoFuente Lambe amp Whitman 1969rdquo
Tambieacuten es necesario tomar en cuenta que los granos angulosos encajan
unos con otros maacutes perfectamente que los redondeados y por esto las
arenas de granos angulosos tendriacutean un mayor aacutengulo de friccioacuten A
continuacioacuten se muestra una tabla que refleja esta influencia de la angulosidad y
de la granulometriacutea sobre el aacutengulo de friccioacuten maacuteximo presentada por Sowers y Sowers (1951) Cuadro Ndeg 07
Cuadro Ndeg 07- CORRELACIOacuteN ENTRE LA FORMA GRANULOMEacuteTRICA Y EL AacuteNGULO DE
FRICCIOacuteN INTERNA
FORMA
GRANULOMEacuteTRICA
AacuteNGULO DE FRICCIOacuteN MAacuteXIMO
SUELTA COMPACTA
Redondeada uniforme GJ O o 37o
Redondeada bien graduada 34deg 40deg
Angulosa uniforme 35deg 43deg
Angulosa bien graduada 39deg 45deg
ldquoFuente Sow^s y Sow^s (1951 )rdquo
Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes O liw s 25
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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
Por otro lado se muestra una correlacioacuten empiacuterica aproximada seguacuten Peck
Harrison y Thornbum (1953) de los estados de compacidad y los aacutengulos de
friccioacuten propuesta en base a ensayos de penetracioacuten estaacutendar Tal como se
muestra en la Cuadro N0 08
Cuadro Ndeg 08- CORRELACION ENTRE LA PENETRACION ESTANDAR Y EL ANGULO DE
FRICCIOacuteN INTERNA
PENETRACION ESTANDAR ANGULO DE FRICCION
N (Golpespie) (Grados)
0 - 4 2 8 - 2 9
4 - 1 0 2 9 - 3 0
1 0 - 30 3 0 - 3 6
3 0 - 50 36-41
gt 50 41 -45
ldquoFuente Peck Harrison yThornbum (1953)rsquorsquo
De acuerdo con estas referencias podemos asumir paraacutemetros con valores de
acuerdo a las inspecciones de campo de tal forma de estar del lado de la
seguridad
Como ensayo determinante se ha realizado ensayos de corte directo sobre
muestra remoldeada y drenada para hallar los paraacutemetros de Cohesioacuten (C) y
Angulo de friccioacuten 0 Los ensayos se realizaron en el laboratorio N0 2 de Mecaacutenica
de suelos y pavimentos de la Universidad Nacional de Ingenieriacutea
Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute ^ ito m o Partoes O liw s 26
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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARA DISENtildeO DEANCLAJES
31 CONDICIONES GEOLOacuteGICAS GEOTEacuteCNICAS
El perfil estratigraacutefico del suelo donde se realizoacute el estudio de mecaacutenica de suelo
presenta las siguientes caracteriacutesticas de suelo
- De OOOm a 900m Material encontrado es una arena limosa mal gradada de color gris claro (SP-SM)
- De 900m a 1100m (SW-SM) Se trata de una arena limosa bien gradada
compacta
- De 1100m a 1200m (SM) Arena limosa de densidad compacta
De acuerdo al estudio realizado in situ se determina los valores de la densidad
natural y el aacutengulo de friccioacuten para el lugar especiacutefico de Villa el Salvador de la
ciudad de Lima consideraremos el valor de cohesioacuten nula en el estudio y se
tomara dicho valor por ser un valor aun conservador para esta zona (Cuadro N0
09)
Seguacuten el estudio realizado no se encontroacute napa freaacutetica indicando que la
profundidad debe estar considerablemente maacutes abajo que la cota de cimentacioacuten
del proyecto (aproximadamente a 5000 m de profundidad)
Cuadro Ndeg 09 ESTRATIGRAFIacuteA DEL SUELO EN ZONA DE ESTUDIO DE VILLA EL
SALVADOR
Material Profundidad(m)
Nomenclaturasues Ytalt
(KNm3)Cohesioacuten
KPaAngulo de
Friccioacuten ($)
ArenaLimosa 0 0 0 -8 5 0 SP-SM 1534 0 287
ArenaLimosa 8 50 -11 00 SW-SM 1581 0 299
ArenaLimosa 1100-1150 SM 1596 1 281
Cabe sentildealar que para un disentildeo final de la estabilidad del talud con muro
pantalla anclada se recomienda la revisioacuten de la armadura de acero del muro
Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla jersquofech ille rJ re eacute ^ ito m o Paredes O liw s 27
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CAPITULO iexcln PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
que absorberaacute los esfuerzos del empuje del subsuelo para lo que se estaraacute a
disposicioacuten para las aclaraciones requeridas para el detalle respectivo
32 ESTABILIDAD DE CAPACIDAD DE CARGA DE PANTALLAS
ANCLADAS EN SUELOS
321 Introduccioacuten
El comportamiento de un anclaje en el suelo se rige principalmente por el
mecanismo de transferencia de la carga soportada por el anclaje al suelo masivo
a traveacutes de interacciones en la interfase suelo de bulbo (Figura 31) Este
mecanismo de interaccioacuten resulta en un aumento de la tensioacuten normal efectiva
del suelo y por consiguiente aumentando su resistencia a la cizalladura y el
factor de seguridad contra la rotura
En el disentildeo de una cortina atirantado la hipoacutetesis baacutesica es que las fuerzas
horizontales generadas por las presiones de contacto en la estructura del suelo
deben ser equilibradas por puntales mientras que el alivio de las tensiones
normales verticales causadas por la excavacioacuten por supuesto no Con esto los
valores de la tensioacuten de cizallamiento inducido por el proceso de excavacioacuten
aumentan significativamente con la profundidad de este
La tendencia de la cortina se mueve dentro de la excavacioacuten de la represioacuten
inducida por el suelo a lo largo de la superficie del suelo Pero pretensado la
primera liacutenea de las barras de cortina presiona contra las paredes de la
excavacioacuten sujetaacutendola al punto de anclaje Con el avance de la excavacioacuten la
estructura ahora tiende a girar alrededor de la primera liacutenea de amarre
causando desplazamientos laterales en el nuevo nivel de la excavacioacuten a su
vez de nuevo seraacute restringido por la aplicacioacuten de pretensado en la siguiente
liacutenea de anclaje Por lo tanto el movimiento de la cortina medida que avanza la
excavacioacuten se forma por una combinacioacuten de rotacioacuten y traslacioacuten influenciada
por un nuacutemero de factores tales como la cortina de incrustaciones en el terreno
de cimentacioacuten la inclinacioacuten varillas el grosor y rigidez de la estructura valores
de la distribucioacuten hipoacutetesis de sobrecarga de presiones de contacto en la interfaz suelopantalla etc La figura 04 ilustra las fuerzas que actuacutean sobre las bandas
Determinadoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute ta t to io Paredes O liw s 28
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CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
y las tensiones de cizallamiento en la interface suelo-pantalla que se desarrollan
en la excavacioacuten que se lleva a cabo
tFigura 04 Mecanismo de transferencia de carga en anclajes (Juran e Elias 1991)
Superficie de terreno
Figura 05 Sistema idealizado de fuerzas sobre pantallas atirantadas (Hanna 1982)
322 Modos de falla de pantallas ancladas en suelos
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes O liw s 29
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CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Hay varios mecanismos posibles de falla de los muros anclados Estas fallas
comuacutenmente son causadas por exceso de carga sobre un ancla Las cargas de
exceso pueden estar relacionadas con la carga de pre-tensionamiento la
secuencia de excavaciones las fuerzas del agua y fuerzas siacutesmicas entre otras
Los mecanismos de falla pueden involucrar los tendones la masa de suelo el
bulbo o las estructuras superficiales
Los principales tipos de falla son los siguientes de acuerdo con la figura 06
Figura 06 Tipos de ruptura de una pantalla anclada en suelo (GeoRio 2000)
a) Punzonamiento en la base - el suelo de fundacioacuten que soporta la base de
la pantalla tiene una capacidad de carga baja de menos de 20 kPa con iacutendice de resistencia a penetracioacuten NSPT lt 10
b) Rotura en fondo de la excavacioacuten - puede ocurrir cuando existe una capa de terreno blando debajo del nivel de excavacioacuten
Determinadoacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 30
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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
c) Ruptura Global - romper la cuntildea en mayor riesgo durante el proceso de
excavacioacuten o disturbacion generalizado de profundidad (veacutease tambieacuten
la Figura 07)
d) Deformacioacuten Excesiva - puede ocurrir durante la construccioacuten antes de
que el pretensado de los anclajes
e) Rotura del tirante - se puede producir si los componentes del sistema son
individualmente atirantado inadecuadamente o debido a la ocurrencia de
la sobrecarga de los anclajes durante la construccioacuten cuando no todos
los niveles de anclaje tambieacuten se instalaron
f) Rotura de la pantalla - ocurrencia de ruptura en flexioacuten debido al disentildeo
estructural inadecuado o ruptura de perforacioacuten anclas
Rupftra laquom cunha Ruptura generalizada
Figura 07 Tipos de ruptura global cuntildea y generalizada (GeoRio 2000)
323 Estimacioacuten de la capacidad de carga de anclaje en suelos
La mejor estimacioacuten de la capacidad de carga de los anclajes en suelos se
determina mediante la realizacioacuten de pruebas preliminares de anclaje construido
con la misma tecnologiacutea y mano de obra en el futuro emplazamiento de la obra
ya que no es teoacutericamente posible incorporar meacutetodos para el caacutelculo de la
influencia de diversos factores determinantes tales como proceso de perforacioacuten la calidad de mano de obra el proceso de inyeccioacuten etc
^ te rm in a c ioacute n del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes OIiacutetos 31
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CAPITULO lli PARAMETROS GEOTECNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
En general los meacutetodos disponibles para la determinacioacuten de la capacidad de
carga de los anclajes en suelo consideran que la resistencia del anclaje se debe
exclusivamente a la resistencia al corte desarrollado en la interface suelo-bulbo
sin tomar en consideracioacuten de los efectos del proceso de construccioacuten
incluyendo la influencia de procedimiento de inyeccioacuten soacutelo cualitativamente
3231 Norma Brasileiacutera NBR-5629
La NBR-5629 recomienda la estimacioacuten preliminar de liacutemite de capacidad de
carga anclada usando las siguientes expresiones
Suelos Granulares
Suelos Cohesivos r = a 0 UXb sO O M
Doacutende
Capacidad de carga limite o ultima
G Tensioacuten vertical efectiva en el punto medio del anclaje
U Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje
K f Coeficiente de anclaje dado en la Cuadro Ndeg 10
Lb Longitud del bulbo del anclaje
o Coeficiente de reduccioacuten de resistencia al corte no drenada Su
a 0 = 075 para Su s 40 kPa yPara suelos cohesivos
a 0 = 035 para Su s 100 kPa
lsquo Determinadoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de arcla|eBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliros 32
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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Cuadro Ndeg 10 COEFICIENTE Kr DE SUELOS GRANULARES
Suelo Compacidad
Suelta Compacta Muy CompactaLimo 010 040 100
Arena Fina 020 060 150
Arena Media 050 120 200
Gruesa y Pedr^ones 100 200 300
ldquoFuente Norma Brasilera NBR-5629
Este meacutetodo no tiene en cuenta los efectos de la presioacuten de inyeccioacuten El NBR-
5629 reconoce que la inyeccioacuten del bulbo de anclaje de la lechada puede ser del
tipo simple con flujo ascendente y de una sola etapa o por medio de vaacutelvulas y
en etapas sucesivas a criterio de la empresa ejecutora siempre que esteacuten
garantizados el llenado completo del agujero abierto en el suelo y la capacidad
de carga para el anclaje
3232 Meacutetodo de Ostermayer (1974)
Propone aacutebacos que relaciona la longitud de la zona de anclaje (bulbo) con la
capacidad de carga maacutexima de anclaje basado en el anaacutelisis de los resultados
de aproximadamente 300 ensayos en Alemania en anclajes con diaacutemetro de
perforacioacuten entre 10 y 20 cm y cobertura del suelo superior a 4m
La Figura 08 muestra las correlaciones sugeridas por Ostermayer para suelos
granulares sin especificacioacuten del procedimiento de inyeccioacuten o los valores de la presioacuten de inyeccioacuten
D e te ^ in a d oacute n del creficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato la je Bachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 33
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CAPITULO PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOSPARADISENtildeO DE ANCLAJES
laquoen
9laquo
O
mdash g pedregulho arenoso
areia meacutedia a grossa com pedregulho
Figura 08 Capacidad liacutemite de carga de anclaje en suelos granulares seguacuten Ostermayer (1974)
Para suelos cohesivos (limos y arcillas plaacutesticas medianas arcillas altamente
plaacutesticas) Ostermayer (1974) tambieacuten presento en la Figura 09 la variacioacuten con
la longitud de bulbo de la resistencia al cizallamiento en la interface suelobulbo
por unidad de longitud para anclajes realizados con y sin reinyeccioacuten En la
Figura 10 la variacioacuten en la resistencia al corte se muestra como una funcioacuten de
la reinyeccioacuten de presioacuten con lechada de cemento en la relacioacuten agua cemento
preparado = 04
ldquoDeterminaaoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jraeacute Antonio P a rce s OIitos 34
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CAPITULO IIIrsquo PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Figura 09 Resistencia a la rotura por unidad de longitud de los anclajes en suelos cohesivos
(Ostermayer 1974)
400
300
19 ancoragens executadas em argila de mediacutea a alta plasticidade Wl = 48a58 lp = 25 a35 le =11 a12
2001
Perfura^aacuteo
15(4M|
1510)
com reve^mento seco sem revestlmento seco sem revestimento com lavagem 15(420) - diagravemetro do furo- 15cm
-420 Kg de cimento consumido nareinjepao
1000 2000 3000 4000
Pressaacuteo de iacutenjegaacuteo (kPa)
Figura 10 Influencia de la presioacuten de inyeccioacuten en la resistencia al corte en suelos cohesivos
(Ostermayer 1974)
Determinacioacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio Paredes O liw s 35
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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
3233 Meacutetodo de Bustamante amp Doix (1985)
Basado en 120 pruebas de carga realizadas en Francia Bustamante y Doix
(1985) sugieren un meacutetodo para el dimensionamiento de los anclajes los cuales
consideran la influencia de la teacutecnica de inyeccioacuten presioacuten de inyeccioacuten y
volumen de pulverizacioacuten de cemento inyectado La capacidad de carga liacutemite de
anclaje Tmax se puede determinar por
Tmm Capacidad de carga limite o ultima
De Diaacutemetro medio para el tramo anclado
Dp Diaacutemetro perforado para el tramo anclado
P Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten
Lb Longitud del tramo anclado
qs Resistencia al cizallamiento o cortante
Cuadro Ndeg 11 COEFICIENTE 0 PARA SUELOS
Tipo de Suelo Coeficiente 0
Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten
Grava 180 13-14
Grava Arenosa 1 6-1 8 12-14
Arena con Grava 1 5-1 6 12-13
Arena Gruesa 1 4-1 5 11 -1 2
Arena Media 1 4 -1 5 11 -1 2
Arena Fina 1 4-1 5 11 -1 2
Arena Limosa 14- 15 11 -1 2
Limo 14-1 6 11 -12
Arcilla
OcitCO 12
Marga 18-21 11 -12
Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11
Determlnaaoacuten del c o c ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio P a rce s OIiacutetos 36
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CAPITULO un PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
El cuadro N011 presenta los valores de p que es el coeficiente de escala para
varios tipos de suelo teniendo en cuenta las dos teacutecnicas de inyeccioacuten (con y sin
reinyeccioacuten) suponiendo que el volumen inyectado es de al menos 15 veces el
volumen perforado para llegar a los valores de p en la tabla Como era de
esperar los valores maacutes altos del coeficiente se producen para los anclajes
reinyectadas
Los graacuteficos de correlaciones empiacutericas para estimar los qs coeficientes para
anclajes con y sin reinyeccioacuten se presentan para las arenas y gravas en la
Figura 11 y de limos y arcillas en la Figura 12 construida sobre la base de los
resultados de Doix y Bustamante (1985) Fujita (1977) Ostermayer y Scheele
(1977) Ostermayer (1974) Koreck (1978) y Jones (1980 1984) En abscisas la
cantidad Pl se refiere al liacutemite de presioacuten de inyeccioacuten y N el nuacutemero de golpes
de la prueba SPT
0 0 9 i f i 15 20 U 30 39 40 4 fl 3 0 S5 90 6S 7 0
Pl (MPa)1 _____i _______ i _____ i______ i _______ i _____i______ i _______ l __ mdasha--------- a--------- J-----------1---------- 1---------- 1
0 K O 30 D 90 laquo m laquo) tu M) no t raquo 1U 1WN
Figura 11 Correlaciones empiacutericas para la fuerza de cizallamiento por unidad longitud en la arena I
grava (Bustamante y Doix 1985)
lsquo Determlnadoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para diserto dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 37
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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Las correlaciones muestran que en comparacioacuten con una sola inyeccioacuten de los
efectos de la reinyeccioacuten en fases sucesivas son aparentemente maacutes
pronunciada para las arcillas limos (Figura 12) que para la arena grava (Figura
11) contradiciendo las pruebas experimentales que indican que los suelos
arenosos son de mayor inyectabilidad y maacutes susceptibles a los efectos de la
sucesiva reinyeccioacuten a alta presioacuten Este comportamiento puede deberse a otros
factores no considerados por Bustamante y Doix (1985) en la interpretacioacuten
empiacuterica de los resultados de las pruebas de carga (Novaacuteis Souza 2001)
-------------1-------------1------------T---------- ---F-------- ---------------- ~lo 10 20 30 40 W 60
N
Figura 12 correlaciones empiacutericas para la resistencia al corte por unidad de longitud en arcillas
limos (Bustamante y Doix 1985)
3234 Meacutetodo de Costa Nunes (1987)
Similar al meacutetodo de Bustamante y Doix (1985) fue propuesto por Costa Nunes
(1987) pero con la importante diferencia de que la influencia de la presioacuten de inyeccioacuten puede ser analizada cuantitativamente no soacutelo cualitativamente como en el meacutetodo de Bustamante y Doix (1985)
La capacidad de carga del liacutemite del anclaje estaacute dada por
bullDetermigravenatigraveoacuten del e ffic iente de resistencia al corte unitagraverio entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralaleBachiller Jreeacute Antonio Partoes OIiacutetos 38
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CAPITULO lli PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOS P A MDISENtildeO DE ANCLAJES
= c + +(TI
r M Capacidad de carga limite o ultima
D Diaacutemetro medio del bulboe
nd Coeficiente de aumento del diaacutemetro debido a la presioacuten de inyeccioacuten
nl Coeficiente de reduccioacuten de longitud por la presioacuten no uniforme
Lb Longitud del tramo anclado
r Resistencia al cizallamiento en la interface bulbo - suelo
Para determinar la resistencia al cizallamiento en la interface suelo-bulbo Costa
Nunes (1987) considera el criterio de rotura de Mohr-Coulomb suponiendo una
inyeccioacuten a presioacuten residual a rsquor estimada en un 50 la presioacuten inyeccioacuten dada
c Cohesioacuten
Yc Peso especiacutefico del suelo a una profundidad al centro del bulbo
h Profundidad al centro del bulbo
nh Reduccioacuten del factor de profundidad cuando es maacutes de 9m
0 Angulo de friccioacuten
a r 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten
Seguacuten Costa Nunes en la mayoriacutea de los casos se puede considerar nh = na = nb = 1
lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 39
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA AL CORTE
UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
41 PROCEDIMIENTO DE TRABAJO
El presente procedimiento comprende los trabajos requeridos para la correcta
ejecucioacuten de los anclajes en la zona determinada en villa el salvador
411 Secuencia de los trabajos
4111 Anclajes de cable
Los anclajes post-tensados son estructuras flexibles y lineales compuestos por
varios cordones de acero de alta resistencia los cuales se adhieren o fijan con
cemento dentro de roca o suelo estable (pasando el planode falla) Los anclajes
al tensarlos transmiten los esfuerzos desde el cabezal (extremo visible en la
superficie del talud) hasta el tramo anclado mitigando de esta forma los
movimientos del talud
Los anclajes estaraacuten conformado por cordones de acero grado 270 de baja
relajacioacuten con 58rdquo (1500 mm) de diaacutemetro acorde con los requerimientos del
ASTM A-416 Las caracteriacutesticas mecaacutenicas del acero grado 270 de baja relajacioacuten son
Esfuerzo miacutenimo a la rotura 18980 kgmm2 (18619 KNcm2)
Esfuerzo de fluencia 17082 kgmm2 (16757 KNcm2)
Moacutedulo de elasticidad 2780000 kg (195 KNmm2)
Seguacuten los requerimientos indicados en la norma ASTM A-416 los valores de resistencias miacutenimas del cable se indica a continuacioacuten
Diaacutemetro del cordoacuten 1524 mm (0600 in)
Deterninadoacuten del ^laquofic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 40
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Aacuterea de acero por cordoacuten 14000 mm2 (0153 in2)
Resistencia miacutenima a la rotura (Fr) 2657000 kg (2607 kN)
- Resistencia miacutenima a la fluencia (Sfc) 2391000 kg (2346 kN)
Con estas caracteriacutesticas se obtienen seguacuten los lineamientos para disentildeo
indicados en las recomendaciones del Instituto del Post-Tensado los siguientes valores para cada cable de acero de 06rdquo de diaacutemetro (1524 mm)
- Carga de disentildeo o trabajo (060 F r ) 1595040 kg (15642 KN) Ftr
- Carga de ensayo (120 Ftr) 1914007 kg (18770 KN)
- Carga de incorporacioacuten (105 Ftr) 1674782 kg (16424 KN)
lsquo Porcentaje sugerido para los ensayos en anclajes temporales
a) Armado de Anclajes
La preparacioacuten de los anclajes ha sido realizado sobre una plataforma provisional para el montaje primero se prepararaacute el tubo de inyeccioacuten de PVC
clase 10 con diaacutemetro de 1rdquo donde se ejecutaraacuten los agujeros para la inyeccioacuten
(vaacutelvula-manguito) Luego alrededor del tubo de inyeccioacuten se colocaraacuten los
cables de acero sobre separadores y cortados seguacuten la longitud definitiva del
anclaje
Los cables requeridos fueron suministrados y montados en campo el tramo del
cable de acero correspondiente al bulbo del anclaje ha sido preparado previamente y en la zona de transicioacuten del tramo libre al anclado el cable fue
sellado con cinta plaacutestica para evitar la entrada de lechada de cemento al tramo libre el tramo libre se protegioacute (aisloacute) con una manguera de polietileno actuando
como un forro
lsquo Deterrnnadoacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes Olitos 41
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Figura 13 Armado de anclaje de cable
b) Perforacioacuten
El objetivo de las perforaciones para anclajes es la obtencioacuten de un agujero con
la mayor linealidad posible El diaacutemetro de la perforacioacuten debe permitir la instalacioacuten del anclaje de cable del modo maacutes faacutecil posible
Baacutesicamente existen dos sistemas de perforacioacuten que pueden ser utilizados en
la ejecucioacuten de anclajes El primero es el sistema rotativo convencional y el segundo ha roto percusioacuten
Para la ejecucioacuten de la perforacioacuten se ha empleado el meacutetodo rotativo con el uso de una zapata tipo widia
El sistema que se ha aplicado es de perforacioacuten a rotacioacuten con tuberiacutea HQ hasta la profundidad requerida una vez llegado a la cota se perfora con tuberiacutea de
revestimiento HW (rimando en la zona exterior de la tuberiacutea HQ) hasta llegar a la cota de fondo donde se colocaraacute el anclaje
Se procede a limpiar el sondeo con agua y se retira la tuberiacutea interior HQ una vez retirada toda la tuberiacutea HQ se procede a colocar el anclaje de cable
Bachllldrsquo Jeacute Antonio Paredes Oliws 42
Determinadoacuten del crofidente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclaje
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Colocado el anclaje de cable se procede a retirar la tuberiacutea de revestimiento HW
para despueacutes inyectar el anclaje con lechada de cemento
Figura 14 Colocado de anclaje de cable en sondeo
c) Inyeccioacuten
Los anclajes fueron fijados en el terreno a traveacutes de lechada de cemento compuesta por una mezcla de agua limpia con cemento Portland comuacuten tipo I
La gran mayoriacutea de las recomendaciones y praacutecticas existentes situacutean la relacioacuten
aguacemento entre 045 y 055 en peso
En nuestro caso se ha usado la relacioacuten ac de 050 mezcla que garantiza una
resistencia a la compresioacuten simple de 210 kgcm2 a los 7 diacuteas
Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enve la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 43
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Figura 15 Inyeccioacuten de anclaje de cable
d) Tensado
Todos los anclajes fueron tesados una vez que la lechada de cemento del
anclaje obtuvo la resistencia adecuada (210 kgcm2) se estimoacute en 7 diacuteas como miacutenimo en cada caso
El tesado de los anclajes se realizoacute con gato hidraacuteulico de hasta 100Tn de carga
de trabajo y con una carrera en el pistoacuten de hasta 10rdquo ademaacutes permitioacute tesar
los cables del anclaje en conjunto el tesado se realizoacute hasta llegar al arranque del bulbo
4112 Equipos y Materiales
Relacioacuten de equipos y materiales utilizados
Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Antonio Paredes O liw s 44
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Cuadro Ndeg 12 EQUIPOS UTILIZADOS
ITEM DESCRIPCION CANTIDAD
1 B O M B A DE LO D O S C M O T O R L IS TE R P E T TE R 100
2 B O M B A P A R A TE N S A D O E N E R P A C 100
3 G A T A H ID R A U L IC A E N E R P A C DE 10000 PSI 100
4 E Q U IP O DE P E R F O R A C IO N R O T A T IV O D IA M A N TIN O 100
5 B O M B A DE IN Y E C C IO N DE C E M E N T O 100
6 TU B E R IA DE P E R F O R A C IO N HQ y H W 100
7 TU B E R IA DE IN Y E C C IO N C O N O B T U R A D O R 100
8 E Q U IP O DE SPT 100
42 ESTIMACIOacuteN DE LA CAPACIDAD DE CARGA SEGUacuteN LOS DATOS OBTENIDOS EN EL ESTUDIO DE MECAacuteNICA DE SUELOS
De acuerdo a los datos obtenidos en el estudio de mecaacutenica de suelos se tiene
lo siguiente
Cuadro Ndeg 13 DATOS REALES DEL ESTUDIO
DATOS
Del estudio de mecaacutenica de suelos De los anclajes
Paraacutemetros Unidad Paraacutemetros Unidad
Cohesioacuten 0 Carga de Anclaje NA
Angulo de friccioacuten 2870o Profundidad del bulbo de anclaje 950m
Peso Unitario 1476 KNm3 Diaacutemetro del bulbo 0114m
Clasificacioacuten SUCS Arena limosa gradada SP-SM
Longitud del Bulbo de Anclaje 40 50 y 60m
Factor de seguridad Presioacuten de iny^cioacuten 60 kgcm2
Habiendo obtenido todos los paraacutemetros necesarios se puede estimar las capacidades de cargas de acuerdo a los meacutetodos mencionados en el capiacutetulo anterior(Capiexcltulo III 323)
Deterrntoadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 45
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
gt Norma Brasilera NBR 5629
gt Bustamante y Doix 1985
gt Meacutetodo Costa Nunes 1985
421 Norma Brasilera NBR 5629
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son las longitudes
ancladas que 40 50 y 60m asiacute como el valor Itf igual a 15 valor que se
obtiene del tipo de suelo del cuadro Ndeg 10
Cuadro Ndeg 10 - Coeficiente Kf de suelos granulares NBR-5629
Suelo Compacidad
Suelta Compacta Muy Compacta
Limo 010 040 100
Arena Fina 020 060 150
Arena Media 050 120 200
Gruesa y Pedr^ones 100 200 300
2 - M C T O D O D E L A N O R M A B R A S I L E R A - 5 6 2 9
_ J 7 -T = 0 -7 U t L r K s Para suelos granularesmax Z b f
T (max) =
az =
Capacidad de carga limite o ultima TN
Esfuerzo vertical efectivo en el punto medio del anclaje KNm2
O
CIl
II II Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje m
Longitud del bulbo del anclaje m
coeficiente de anclaje dado en la Tabla Ndeg M
Cuadro Ndeg 14 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BR-5629
y e
(K N m 2 )
z
iexclm )
D
(m )
a z
(K N m 2 )
U
( m )
Lb
(m )
K f T ( m a x )
lt trade l
14 8 7 0 01 103 32 0 4 3 4 0 9 15 27 23 _
14 8 65 0 1 9 5 9 4 0 4 3 5 0 15 V 3 1 6 1 ___
14 8 6 0 H 0 1 8 8 5 6 0 4 3 6 0 B U 15 35 01
Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de arolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes Ouumltos 46
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422 Meacutetodo Bustamante y Doix 1985
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son la parte anclada
40 50 y 60m el diaacutemetro perforado 0114m el coeficiente p que es el
coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo seguacuten el tipo de inyeccioacuten para
nuestro caso es el 14 derivaacutendose este valor del estudio de suelo (Cuadro Ndeg
11) El coeficiente qs (resistencia cortante) toma valores de 02 y 025 Mpa
Cuadro Ndeg 11 - Coeficiente p para suelos
Tipo de Suelo Coeficiente P
Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten
Grava 180 13 -14
Grava Arenosa 1 6 -1 8 12 -14
Arena con Grava 1 5 -1 6 12-13
Arena Gruesa 14- 15 11 - 12
Arena Media 1 4 -1 5 11 - 12
Arena Fina 14 -1 5 11 -12
Arena Limosa 14- 15 1 1 -1 2
Limo 14- 16 1 1-1 2
Arcilla 1 8 -2 0 12
Marga 18- 21 11 - 12
Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11
3- METODO DE BUSTAMANTE Y DOIX 1985
T(max) = Capacidad de carga limite o ultima TN
De= Diaacutemetro medio para el tramo anclado m
Dp = Diaacutemetro perforado para el tramo anclado mLb= Longitud del tramo anclado m
P = Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten qs= Resistencia al cizallamiento o cortante Mpa
ldquoDeterminadoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo de anclajerdquoBachiller Jraeacute Antonio Paredes Oliws
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Cuadro Ndeg 15 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BUSTAMANTE DOIX 1985
p Dp
(m)De(m)
Lb(m)
qs
(Mpa)
T (max)
(TN)130 011 0149 40 025 4759130 011 0149 50 02 4759130 011 0149 60 02 5710
423 Meacutetodo Costa Nunes 1985
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada necesarios son la
longitud de la parte anclada 40 50 y 60m el diaacutemetro perforado para el tramo
anclado 0114m ademaacutes el coeficiente de reduccioacuten por la presioacuten no uniforme
ni el coeficiente de aumento de diaacutemetro nd por la presioacuten de inyeccioacuten estos
dos uacuteltimos coeficientes toman valores de 1 otro dato de entrada importante
seguacuten Costa Nunes es la resistencia cortante t que es calculada con la
expresioacuten
T f = c + (c rsquo+CT rsquo 0 SUELOSGRANUWRES
r f = c + (y chnh +CTr )tan0 SUELOS COHESIVOS
C = Cohesioacuten del suelo KNm2yc= Peso especifico del suelo a una profundidad al centro del bulbo KNm3 h = Profundidad al centro del bulbo m
nh = Factorde correccioacuten cuando esta a una superior a 9m 0 = Angulo de friccioacuten
or= 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten KNm2
Para mayoriade asos nh = nb = nd = 10 De acuerdo a Costa Nunes
Cuadro Ndeg 16 RESISTENCIA CORTANTE SEGUacuteN DATOS
C ye h nh 0 OT T
(KNm2) (KNm3) (m) (0 ) (KNm2) (KNm2)
00 148 70 10 287 4000 2756
00 148 65 10 287 4000 2715
00 148 60 10 287 4000 2675
techlllerJtoeacute Antonio Parces Oliws 4 8
Deteminadoacuten del (E fic ien te de resistencia al corte unitario ende la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquo
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
La resistencia cortante hallada de esta ecuacioacuten depende de los paraacutemetros
mostrados en la figura superior asiacute como la presioacuten de inyeccioacuten que se usa no
supera los 8 a 10 Kgcm2 con estos datos se halla el esfuerzo cortante que es
un valor de 3924 KNm2 El diaacutemetro medio de la perforacioacuten es de 0137m
1- METODO DE COSTA NUNES
T(max) = C a pa c idad d e ca rga l im i te o u l t im a TN
D e = D ia m e tro m e d io d e l b u lb o m
nd= C o e f ic ie n te d e a u m e n to d e l d ia m e tro d e b id o a la p re s ioacute n d e in y e c c ioacute n
^ = L o n g itu d d e l t ra m o a n c la d o m
nl = C o e f ic ie n te d e re d u c c ioacute n d e lo n g itu d p o r la p re s ioacute n n o u n ifo rm e
x = R e s is te n c ia al c iz a lla m ie n to e n la In te r fa s e b u lb o s u e lo K N m 2
Cuadro Ndeg17 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO COSTA NUNES 1985
ni Lb nd De Tmax(m) (m) (TN)
10 40 10 011 403
10 50 10 011 497
10 60 10 011 587
Aplicado estos tres meacutetodos para calcular la capacidad de carga uacuteltima podemos elaborar el siguiente cuadro Ndeg 18
Cuadro Ndeg 18 CUADRO RESUMEN PARA LAS DIFERENTES LONGITUDES DE BULBOS
ANCLAJE METODO NBR-5629 BUSTAMANTE Y DOIX COSTA NUNES
BULBO T (Max) T (Max) T (Max)
(m) (TN) (TN) (TN)
40 27-23I M t 4759 4030
50 3161 4759 4970
60 3501 5710 5870
D e t^m ito a oacute n del ^laquo fic ien te de resistencia al to rte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 49
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
43 RESISTENCIA ENTRE EL BULBO Y EL SUELO
La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las
propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y
la presioacuten de inyeccioacuten (Cuadro N0 11)
El esfuerzo al cortante en el anclaje puede ser calculado por la expresioacuten
(Littlejohn y Bruce 1975)
Ecuacioacuten (10)
Doacutende
T = Fuerza de tensioacuten de disentildeo
D h = Diaacutemetro del hueco
r a = Esfuerzo de cortante permitido
Lb = Longitud cementada del bulbo
Determ l^raoacuten del ctoficiente de resistencia al torte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje Bachiller Jraeacute Antonio Partoes O lilaquo s 50
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Cuadro N0 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuerzos en bulbos de diaacutemetro
pequentildeo (Sabatini y otros 1999)
Tipo de SueloFactor Suelo Granular Suelo Cohesivo
Propiedades del sueloAngulo de friccioacuten tamantildeo y distribucioacuten de los agriados Mheslon Indice plastico
l^todo de perforacioacuten El uso de tuberiacutea de revestimiento aumenta los esfuereos normales y de friccioacuten
El uso de lodos en la ^rforacioacuten disminuye la capacidad
Longitud del bulto
La resistencia aumenta al aumentar la longitud del bulbo hasta los 6 metros con incrementos moderados hasta los 12 metros y muy ^co Incremento despueacutes de los 12 m
Incrementos continuos en suelos con resistencia no drenada menor de 96 kPa
1 ----mdash r
Aumenta la resistencia hasta un diaacutemetro de 30 centiacutemetros
Diaacutemetro del bulboAumenta la resistencia al aumentarel diaacutemetro hasta 10 centiacutemetros y muy poco a partir de ese diaacutemetro
i
La capacidad del ancla aumenta al aumentar la presioacuten de inyeccioacutenPresioacuten de Inyeccioacuten
La capacidad del ancla aumenta solamente con inyeccioacuten por etapas Presiones iniciales muy altas deben evltarse
En el Cuadro N0 20 se muestran algunos valores del esfuerzo de cortante permitido para anclajes en roca y en suelos Los tendones deben separarse
entre siacute utilizando espaciadores para asegurar la adherencia total de cada uno
de ellos a la mezcla cementante en toda la longitud del bulbo Adicionalmente
deben colocarse centralizadores para garantizar que existe un cubrimiento de mezcla de miacutenimo 10mm
Determinadoacuten del cw ficlente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliras 51
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo
interface a lo largo del bulbo (Modificado de PTI
de anclaje y el material en la
1996)
R esistencia Uacute ltim a al C ortan te R es is tenc ia Uacute ltim a alen tre el Bulbo y el ^ t e r ia l en la C ortan te entre el B u lto y el
T ipo de ^ t e r ia l In tertace P eriacutem etra l del B u lto ^ t e r i a l en la Interfacepara Iny toc ione s por P eriacutem etra l del B u lto para
G ravedad Inyecciones a P resioacuten
Kpa Kpa
G ranito y basa lto 1700 a 3100
C aliza do lom fflca 1 4 0 0 a 2 1 0 0
C aliza blanda 1000 a 1ltW0
P izarras y lutitas duras 800 a 1400
Lutrias blandas 200 a 800
Aren iscas 800 a 1700
Aren iscas m e tto riza d a s 700 a 800
C reta 200 a 1100
^ r g a m eteorizada 150 a 250
C oncre to 1400 a 2 8 0 0
Arcilla lim osa blanda30 a 70
Arcilla lim osa30 a 70
Arcilla dura de p lastic idad m edia a alta
30 a 70 30 a 100
Arcilla m uy dura de p lastic idad m edia a alta
70 a 170
Arcilla m u y dura lim osa de p lastic idad m edia
270 a 370
Arena de grano m edio a fino dens idad m edia a alta
80 a 370
Arena de grano grueso con grava densidad media
100 a 600
Arena de grano g rueso con grava densidad densa a m uy densa
70 a 140 250 a 900
Arenas lim osas170 a 400
D etritos g lac ia les densos300 a 500
Grava arenosa densidad m edia200 a 1300
Grava arenosa densa a m uy densa 270 a 1300
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario en te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 52
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga en bulbos de anclas preshy
tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatini y otros 1999)
Tipo de Suelo
DensidadRelativa
(SPT)
Transferencia Estirada en
kNmmdashf---------------------- 1
Suelta 145^ en a y l^d ia densa 220grava Densa 290
Suelta 100^ en a l^dia densa 145
Densa 190
Suelta 70^ en a y l^d ia densa 100limos Densa 130
I^zcla de arenay arcilla Dura 30de baja l^ y Dura 60plasticidad
Suelta SPT = 4 a 15^ d ia densa SPT = 15 a 30
Densa SPT = mas de 30
431 Calculo de la adherencia
La resistencia a la adherencia muy raramente se mide en el laboratorio y no existe un procedimiento estaacutendar para calcularla La mayoriacutea de los disentildeos se basan en estimativos ldquocrudosrdquo de la resistencia entre el suelo o roca y el bulbo
por correlacioacuten con casos similares tablas de resistencias tiacutepicas o por la
experiencia local
La carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar SPT como se
indica en la Cuadro Ndeg 20 (Sabatini y otros 1999) El factor de seguridad recomendado debe ser mayor de 20
La suposicioacuten de la resistencia entre el bulbo y el suelo genera una gran incertidumbre en el disentildeo y en ocasiones se ha llegado a fracasos
Determlnaaoacuten del cw fic iente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 53
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILM EL SALVADOR
Como solucioacuten a la incertidumbre generada por la suposicioacuten de la adherencia
entre el bulbo y el suelo se acostumbra a realizar pruebas de carga de anclajes
con el objeto de verificar en campo los valores supuestos y si es necesario
modificar las longitudes del bulbo o las cargas aplicadas
Estos ensayos son muy importantes al inicio del proceso de construccioacuten de los
anclajes Despueacutes de realizados los ensayos de carga se procede a revisar y
actualizar el disentildeo en lo relacionado con los bulbos de anclaje especialmente
cuando se requiere aumentar su longitud
44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE EL BULBO Y EL
SUELO EN VILLA EL SALVADOR
441 Tensado de anclajes
Los anclajes han sido tensados hasta llegar al arranque del bulbo para esto se
detalla a continuacioacuten los resultados de la prueba de tensado
Cuadro Ndeg 22 CARGA DE ARRANQUE DE BULBOS EN VILLA EL SALVADOR
Anclaje Longitud Bulbo (m) Carga Tesado (TN)
A-I 40 3646
A-ll 50 4215
A-lll () 60 4404
() Para el anclaje A-lll no se llegoacute al arranque
Con los datos obtenidos procedemos a calcular el esfuerzo de corte en la
interaccioacuten bulbo - suelo para esto nos apoyamos con la Ecuacioacuten (10)
Seguacuten la ecuacioacuten se tiene
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller J toeacute Antonio Paredes OHtos 54
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
T
nDhLb
Cuadro Ndeg 23 ESFUERZO DE CORTE ENTRE BULBO - SUELO EN VILLA EL SALVADOR
ANCLAJE T(TN) Dh (m) Lb(m) T a (KNm2)
A-I 3646 01143 40 24902
A-ll 4215 01143 50 23030
A-lll () 4404 01143 60 20053
lsquo to te rm in^oacuten del ctoficlente de resistencia al torte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 55
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Ciril OBTENIDOS
CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS
51 Capacidad de Carga Ultima Obtenido
La capacidad de carga ultima obtenida en campo para los anclajes A-I y A-ll se
verifica cuando el bulbo falla por arrancamiento mientras que para el anclaje A- III el bulbo no falla por arrancamiento sin embargo se ensaya hasta llegar al
liacutemite de fluencia
De acuerdo al cuadro N0 22 para los anclajes A-I y A-ll se ha llegado a la carga
ultima mientras que para el anclaje A-lll se ha llegado a la carga miacutenima de
fluencia
El cuadro N0 23 nos indica el esfuerzo de corte real que existe entre el bulbo y
el suelo de la zona en estudio los valores de ^ a para los anclajes A-I y A-ll son
calculados de acuerdo a la Ecuacioacuten (10)
52 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido
De los valores obtenidos con referencia a los anclajes A-I y A-ll se puede
comparar con los valores del Cuadro Ndeg 20 por consiguiente para las arenas
limosas se tiene un rango de valores que pudiera tomar ^ a (170 KNm2 - 400
KNm2) el cual estaacute dentro de ese rango nuestros valores hallados para nuestro
tipo de suelo en estudio seguacuten el Cuadro Ndeg 23
Haciendo un graacutefico comparativo con los resultados obtenidos del Cuadro Ndeg 23
y los datos que nos brinda el Cuadro Ndeg 20 de acuerdo al rango de valores se
tiene el Figura Ndeg 16
En la Figura Ndeg 16 podemos visualizar los valores obtenidos que se encuentran
dentro del rango de valores de Resistencia Uacuteltima al Cortante entre el Bulbo y el
suelo arenoso
Determinacioacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 56
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Civil OBTENIDOS
Figura Ndeg 16 Valores resistencia uacuteltima
Tambieacuten se pudo observar que los diaacutemetros reales fueron mayores en
comparacioacuten con el diaacutemetro de perforacioacuten tal como se muestra en el cuadro
N0 24 -
Cuadro Ndeg 24 DIAacuteMETROS REALES EN CAMPO Y EL EN AUMENTO
ANCLAJE D Teoacuterico (m)D Real de
Anclaje (m)() Aumento
A-I 01143 0141 2336
A-ll 01143 0147 2860
A-lll () 01143 0151 3211
lsquo Deteroinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte uniterio e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jw eacute Antonio Paredes O liw s 57
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
61 CONCLUSIONES
1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de
valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se
realizoacute la prueba (Villa el Salvador)
2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de
resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso
para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar
en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de
suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador
3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada
4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)
debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo
previamente calibrado
5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo
tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de
Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros
meacutetodos estimativos
6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga
requerida
7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten
8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi c o n c l u s io n e s y r e c o m e n d a c io n e s
62 RECOMENDACIONES
1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de
verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del
comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio
2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con
precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las
longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea
evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de
perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria
de los anclajes
3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en
cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser
mayores
4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable
controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten
los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos
lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil B IB L IO G R A F IA
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Determlnatiacuteoacuten del c iacutec le n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de anclajetachlller Jraeacute Antonio Paredes Oliws 60
UNIWRSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil
CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAMETROS EN VILLA EL MLVADOR
De las arriba mencionadas unidades geomorfoloacutegicos la que estaacute directamente
relacionada con el terreno estudiado es la c) Planicies Costaneras y Conos
Deyectivos
2212 Geodinaacutemica Externa
Durante la visita efectuada a la zona no se han detectado fenoacutemenos de
geodinaacutemica externa reciente como levantamientos yo hundimientos ni
desplazamientos de la formacioacuten sedimentaria existente en la zona
222 Sismicidad
Desde el punto de vista siacutesmico el territorio Peruano pertenece al Ciacuterculo
Circumpaciacutefico que comprende las zonas de mayor actividad siacutesmica en el
mundo y por lo tanto se encuentra sometido con frecuencia a movimientos
teluacutericos Pero dentro del territorio nacional existen varias zonas que se
diferencian por su mayor o menor frecuencia de estos movimientos asiacute tenemos
que las Normas Sismo Resistente del Reglamento Nacional de Construcciones
divide al paiacutes en tres zonas
Zona 1- Comprende la ciudad de Iquitos y parte del Departamento de
Iquitos parte del Departamento de Ucayali y Madre de Dios en esta regioacuten la
sismicidad es baja
Zona 2- En esta zona la sismicidad es mediacutea Comprende el resto de la regioacuten
de la selva Puno Madre de Dios y parte del Cusco En esta regioacuten los sismos se presentan con mucha frecuencia pero no son percibidos por las personas en la mayoriacutea de las veces
Determinaaoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jraeacute Antonio P a rce s O liw s 17
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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
Zona 3- Es la zona de maacutes alta sismicidad Comprende toda la costa peruana
de Tumbes a Tacna la sierra norte y central asiacute como parte de ceja de selva
es la zona maacutes afectada por los fenoacutemenos teluacutericos
La ciudad en estudio se encuentra en la Zona 3 de alta Sismicidad A pesar de
ello en sus caracteriacutesticas estructurales no se identifican rasgos sobre
fenoacutemenos de tectonismo que hayan influido en la estructura geoloacutegica de la
zona
2221 Paraacutemetros de Disentildeo Sismo Resistente
De acuerdo al reglamento nacional de construcciones y a la Norma
Teacutecnica de edificacioacuten E-030-Disentildeo Sismo resistente se deberaacute tomar los
siguientes valores
(a) Factor de Zona Z = 04 n
(b) Condiciones Geoteacutecnicas
El suelo investigado pertenece al perfil Tipo S3 que corresponde a un
Suelo Flexible
(c) Periodo de Vibracioacuten del Suelo To = 09 seg
(d) Factor de Amplificacioacuten del Suelo S = 14
(e) Factor de Amplificacioacuten Siacutesmica (C)
Se calcularaacute en base a la siguiente expresioacuten
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 18
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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS YPAMMETROS EN VILLA EL SALVADOR
n El aacuterea en estudio corresponde a la Zona 3 el factor de zona se interpreta
como la aceleracioacuten maacutexima del terreno con una probabilidad de 10 de ser
excedida en 50 antildeos
23 E T^A S DEL ESTUDIO
Los trabajos se efectuaron en 03 etapas
231 Fase de Campo
Se efectuaron trabajos de exploracioacuten con el fin de conocer el tipo y
caracteriacutesticas resistentes del sub-suelo
232 Fase de Laboratorio
Las muestras obtenidas en el campo se llevaran al laboratorio con el objeto
de determinar sus propiedades fiacutesicas y mecaacutenicas
233 Fase de Gabinete
A partir de los resultados en Campo y Laboratorio se obtendraacuten los paraacutemetros
geoteacutecnicos del suelo en estudio
2 4 T R ^ ^ O S EFECTUADOS
241 Trabajos de Campo
Las investigaciones de Campo estaraacuten iacutentimamente ligadas al suelo encontrado
La exploracioacuten se realizoacute mediante 01 Sondeo a cielo abierto ubicado
estrateacutegicamente lo cual cubre razonablemente el aacuterea a investigar
Las profundidades maacuteximas alcanzadas seraacuten de 1145m computados a partir del nivel del terreno natural lo que nos permitiraacute visualizar la estratigrafiacutea y
determinar el tipo de ensayos de laboratorio a ejecutar de cada uno de los estratos de suelos a encontrarse de las muestras disturbadas representativas
D eteroinaaoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 19
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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAMETROS EN VILLA EL SALVADOR
2411 Sondaje
Se ha efectuado 01 sondaje SPT y ensayos con posteadora manual (IWAN
AUGER) y Ensayos SPT cada metro de profundidad registraacutendose el nuacutemero de
golpes N necesarios para penetrar cada 15cm de un total de 45cm del
penetroacute metro
El equipo de Penetracioacuten Estaacutendar consta de un triacutepode y un motor el cual va
acondicionado para impulsar el martillo de 140 libras el cual cae libremente a
traveacutes de un tubo guiacutea desde una altura de 76 cm la cantildea partida es hincada en
las arenas compactas a semi compactas
La profundidad de sondajes se da en el Cuadro Ndeg01 Los resultados del
Ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar (SPT) se presenta en los Cuadros No02 y en el
Anexo I Registro de Sondaje y valores de ensayo SPT Anexo II Resultados de
ensayo de laboratorio y en el Anexo III Panel fotograacutefico
Cuadro Ndeg 01 PROFUNDIDAD DEL SONDAJE
Sondaje Profundidad (m)
SPT-01 1145
Cuadro Ndeg 02 RESULTADOS DEL ENSAYO DE PENETRACIOacuteN ESTANDAR SPT-01
SONDAJE SPT-01
Prof(m) 500-545 600-645 700-745 800-845
Primeros 15cm se descarta - 14 17 16
Primeros 15cm de prueba - 18 23 34
Uacuteltimos 15cm de prueba - 25 28 40
Valor ldquoNrdquo - 43 51 74
Determinaaoacuten del de fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dea l ia je Bachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 20
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SONDAJE SPT-01
Prof(m) 900-945 1000-1045 1100-1145
Primeros 15cm se descarta 32 39 20
Primeros 15cm de prueba 38 44 5011
Uacuteltimos 15cm de prueba 5014 5010 509
Valor ldquoN 88 94 100
N (Numero de golpes) (Longitud hincada)
2412 Muestreo Disturbado
Se tomaron muestras disturbadas de cada uno de los tipos de suelos
encontrados y extraiacutedos mediante la recuperacioacuten del sondaje a traveacutes de la
cuchara partida en cantidad suficiente como para realizar los ensayos de
clasificacioacuten e identificacioacuten asiacute como tambieacuten los anaacutelisis quiacutemicos
2413 Registro de Sondajes
Se realizoacute el registro de sondajes anotaacutendose las principales caracteriacutesticas de
los estratos encontrados tales como humedad compacidad consistencia NF plasticidad clasificacioacuten saturacioacuten etc
Figura 03 Recuperacioacuten de muestra en cantildea partida
Determlnadoacuten del ctoficlente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller J toeacute Antonio Partoes O li^ s 21
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242 Ensayos de laboratorio
Con las muestras recuperadas se realizaron los siguientes ensayos
gt 03 Anaacutelisis Granulomeacutetrico ASTM D-422
gt 03 Humedades Naturales ASTM D-2216
gt 03 Densidades maacuteximas ASTM D-4253
gt 03 Densidades miacutenimas ASTM D-4254
gt 03 Ensayo Corte Directo
gt 01 Anaacutelisis Quiacutemico
gt 01 Contenido de Sales Totales MTCE-219
gt 01 Contenido de Sulfatos ASTM D-516
gt 01 Contenido de Cloruros ASTM D-512
243 Clasificacioacuten de Suelos
Se realizaron los ensayos para la clasificacioacuten de acuerdo al Sistema Unificado
de Clasificacioacuten de Suelos (SUCS) en el laboratorio N0 2 de Mecaacutenica de Suelos
y Pavimentos de la Universidad Nacional de Ingenieriacutea Ver Cuadro N0 03
Cuadro Ndeg 03 CLASIFICACIOacuteN DE SUELOS
SONDAJE SPT-01 SPT-01 SPT-01
Prof(m) 7 00 -7 45 900-945 1100-1145Ret N0 4 000 000 010
Pasa N0 200 800 1200 1300LL() NP NP NPIP() NP NP NPSUCS SP-SM SW-SM SM
DescripcioacutenArena limosa pobremente
gradada
Arena limosa bien gradada Arena limosa
Corte directo (0) 2870o 2990o 2810degCohesioacuten(Kgcm2) 000 000 001
PesoUnitario(gcm3) 1534 1581 1596
Determinadoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte umtano entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes Olnres 22
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25 PERFIL ESTRATIGRAFICO
De acuerdo a la exploracioacuten efectuada mediante el sondeo tal como se
observaraacute en el reacutecord del estudio de exploracioacuten asiacute como en los resultados de
Laboratorio adjuntados en conformidad con las labores de campo ensayos de
laboratorio se tiene el siguiente perfil estratigraacutefico del sub suelo
- Desde OOOm hasta los 500m es una arena limosa mal gradada de baja
compacidad
- A partir de los 500m hasta los 745m de profundidad el sondaje se encontroacute
una arena limosa mal gradada color gris claro de mediana compacidad
- Desde los 745m viene seguida por una arena limosa bien gradada de color
gris amarillento densa subyace hasta una profundidad de 1145m una arena
limosa muy densa de color gris amarillento
Durante la exploracioacuten se realizoacute ensayos de SPT a partir de la profundidad de
500m
El nivel freaacutetico no se encontroacute
26 ANALISIS DE LOS RESULTADOS DE LABORATORIO
Del cuadro de propiedades iacutendices y paraacutemetros deducidos del estrato de
sustentacioacuten las arenas finas pobremente graduadas se observara lo siguiente
261 Anaacutelisis Quiacutemico
Del resultado del Anaacutelisis Fiacutesico Quiacutemico efectuado en una muestra
representativa proveniente del sondaje SPT-01 se tiene el cuadro Ndeg04
Determinacioacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller J toeacute Antonio Partoes O liw s 23
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Cuadro Ndeg 04 ANAacuteLISIS QUIacuteMICO
SondajeNdeg
Profundidad(m)
Sales Solubles Totales
PPM
ClorurosPPM
SulfatosPPM
SPT-01 600-1145 93100 21071 8392
Dichos valores de sulfatos NO ocasionan un ataque quiacutemico al concreto de la
cimentacioacuten debieacutendose de utilizar Cemento Poacutertlan Tipo I en la preparacioacuten del
concreto en los cimientos Seguacuten Design and Control of Concrete Mixtures
Capitulo II Paacuteg 20 Tabla 2-2 Poacutertland Cement PCA Asociacioacuten
262 Densidad Maacutexima Miacutenima y Relativa
A continuacioacuten se detalla los resultados de las densidades maacuteximas y miacutenimas
asiacute como las densidades relativas para cada profundidad a partir del sexto metro
Dp - IacutePd ~ P ldquo ) x l W Pd ( P raquo P^i )
^rndeDr r e l ^ a ()fe Dtosidad del en el terteno (k^m5)
DtosMad mirnma Dcradad rcca m ^im a (k ty i^ )
Cuadro Ndeg 05 CALCULO DE LA DENSIDAD NATURAL
Prof (m) N DR()(grcm3)
^min(grcm3)
Pd(grcm3)
600-645 43 58 1628 1441 1544
700-745 51 64 1628 1441 1544
800-845 74 83 1708 1454 1607
900-945 88 91 1708 1454 1607
1000-1045 94 93 1726 1467 1656
1100-1145 100 95 1726 1467 1656
Det^m inaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes Oliros 24
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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
Con la finalidad de asumir paraacutemetros de caacutelculo que correspondan a las
caracteriacutesticas inspeccionadas en el campo presentamos a continuacioacuten la
Cuadro N0 06 de denominacioacuten de arenas de acuerdo a su estado de
compacidad y los correspondientes rangos de densidad relativa seguacuten Lambe amp
Whitman (1969) y su correlacioacuten con la resistencia a la penetracioacuten estaacutendar
seguacuten Terzaghi y Peck (1948) modificada porskempton (1986)
Cuadro Ndeg 06- DESCRIPCIOacuteN DEL SUELO SEGUacuteN LA DENCIDAD
DESCRIPCION DENSIDAD RELATIVA PENETRACIOacuteN ESTAacuteNDARDR() N (GolpesPie)
Muy Suelta 0 - 1 5 0 - 4Suelta 1 5 - 3 5 4 - 1 0
Mediana 3 5 - 6 5 10 - 30Compacta 6 5 - 8 5 3 0 - 5 0
Muy Compacta 85 - 100 gt 50
ldquoFuente Lambe amp Whitman 1969rdquo
Tambieacuten es necesario tomar en cuenta que los granos angulosos encajan
unos con otros maacutes perfectamente que los redondeados y por esto las
arenas de granos angulosos tendriacutean un mayor aacutengulo de friccioacuten A
continuacioacuten se muestra una tabla que refleja esta influencia de la angulosidad y
de la granulometriacutea sobre el aacutengulo de friccioacuten maacuteximo presentada por Sowers y Sowers (1951) Cuadro Ndeg 07
Cuadro Ndeg 07- CORRELACIOacuteN ENTRE LA FORMA GRANULOMEacuteTRICA Y EL AacuteNGULO DE
FRICCIOacuteN INTERNA
FORMA
GRANULOMEacuteTRICA
AacuteNGULO DE FRICCIOacuteN MAacuteXIMO
SUELTA COMPACTA
Redondeada uniforme GJ O o 37o
Redondeada bien graduada 34deg 40deg
Angulosa uniforme 35deg 43deg
Angulosa bien graduada 39deg 45deg
ldquoFuente Sow^s y Sow^s (1951 )rdquo
Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes O liw s 25
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Por otro lado se muestra una correlacioacuten empiacuterica aproximada seguacuten Peck
Harrison y Thornbum (1953) de los estados de compacidad y los aacutengulos de
friccioacuten propuesta en base a ensayos de penetracioacuten estaacutendar Tal como se
muestra en la Cuadro N0 08
Cuadro Ndeg 08- CORRELACION ENTRE LA PENETRACION ESTANDAR Y EL ANGULO DE
FRICCIOacuteN INTERNA
PENETRACION ESTANDAR ANGULO DE FRICCION
N (Golpespie) (Grados)
0 - 4 2 8 - 2 9
4 - 1 0 2 9 - 3 0
1 0 - 30 3 0 - 3 6
3 0 - 50 36-41
gt 50 41 -45
ldquoFuente Peck Harrison yThornbum (1953)rsquorsquo
De acuerdo con estas referencias podemos asumir paraacutemetros con valores de
acuerdo a las inspecciones de campo de tal forma de estar del lado de la
seguridad
Como ensayo determinante se ha realizado ensayos de corte directo sobre
muestra remoldeada y drenada para hallar los paraacutemetros de Cohesioacuten (C) y
Angulo de friccioacuten 0 Los ensayos se realizaron en el laboratorio N0 2 de Mecaacutenica
de suelos y pavimentos de la Universidad Nacional de Ingenieriacutea
Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute ^ ito m o Partoes O liw s 26
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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARA DISENtildeO DEANCLAJES
31 CONDICIONES GEOLOacuteGICAS GEOTEacuteCNICAS
El perfil estratigraacutefico del suelo donde se realizoacute el estudio de mecaacutenica de suelo
presenta las siguientes caracteriacutesticas de suelo
- De OOOm a 900m Material encontrado es una arena limosa mal gradada de color gris claro (SP-SM)
- De 900m a 1100m (SW-SM) Se trata de una arena limosa bien gradada
compacta
- De 1100m a 1200m (SM) Arena limosa de densidad compacta
De acuerdo al estudio realizado in situ se determina los valores de la densidad
natural y el aacutengulo de friccioacuten para el lugar especiacutefico de Villa el Salvador de la
ciudad de Lima consideraremos el valor de cohesioacuten nula en el estudio y se
tomara dicho valor por ser un valor aun conservador para esta zona (Cuadro N0
09)
Seguacuten el estudio realizado no se encontroacute napa freaacutetica indicando que la
profundidad debe estar considerablemente maacutes abajo que la cota de cimentacioacuten
del proyecto (aproximadamente a 5000 m de profundidad)
Cuadro Ndeg 09 ESTRATIGRAFIacuteA DEL SUELO EN ZONA DE ESTUDIO DE VILLA EL
SALVADOR
Material Profundidad(m)
Nomenclaturasues Ytalt
(KNm3)Cohesioacuten
KPaAngulo de
Friccioacuten ($)
ArenaLimosa 0 0 0 -8 5 0 SP-SM 1534 0 287
ArenaLimosa 8 50 -11 00 SW-SM 1581 0 299
ArenaLimosa 1100-1150 SM 1596 1 281
Cabe sentildealar que para un disentildeo final de la estabilidad del talud con muro
pantalla anclada se recomienda la revisioacuten de la armadura de acero del muro
Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla jersquofech ille rJ re eacute ^ ito m o Paredes O liw s 27
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CAPITULO iexcln PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
que absorberaacute los esfuerzos del empuje del subsuelo para lo que se estaraacute a
disposicioacuten para las aclaraciones requeridas para el detalle respectivo
32 ESTABILIDAD DE CAPACIDAD DE CARGA DE PANTALLAS
ANCLADAS EN SUELOS
321 Introduccioacuten
El comportamiento de un anclaje en el suelo se rige principalmente por el
mecanismo de transferencia de la carga soportada por el anclaje al suelo masivo
a traveacutes de interacciones en la interfase suelo de bulbo (Figura 31) Este
mecanismo de interaccioacuten resulta en un aumento de la tensioacuten normal efectiva
del suelo y por consiguiente aumentando su resistencia a la cizalladura y el
factor de seguridad contra la rotura
En el disentildeo de una cortina atirantado la hipoacutetesis baacutesica es que las fuerzas
horizontales generadas por las presiones de contacto en la estructura del suelo
deben ser equilibradas por puntales mientras que el alivio de las tensiones
normales verticales causadas por la excavacioacuten por supuesto no Con esto los
valores de la tensioacuten de cizallamiento inducido por el proceso de excavacioacuten
aumentan significativamente con la profundidad de este
La tendencia de la cortina se mueve dentro de la excavacioacuten de la represioacuten
inducida por el suelo a lo largo de la superficie del suelo Pero pretensado la
primera liacutenea de las barras de cortina presiona contra las paredes de la
excavacioacuten sujetaacutendola al punto de anclaje Con el avance de la excavacioacuten la
estructura ahora tiende a girar alrededor de la primera liacutenea de amarre
causando desplazamientos laterales en el nuevo nivel de la excavacioacuten a su
vez de nuevo seraacute restringido por la aplicacioacuten de pretensado en la siguiente
liacutenea de anclaje Por lo tanto el movimiento de la cortina medida que avanza la
excavacioacuten se forma por una combinacioacuten de rotacioacuten y traslacioacuten influenciada
por un nuacutemero de factores tales como la cortina de incrustaciones en el terreno
de cimentacioacuten la inclinacioacuten varillas el grosor y rigidez de la estructura valores
de la distribucioacuten hipoacutetesis de sobrecarga de presiones de contacto en la interfaz suelopantalla etc La figura 04 ilustra las fuerzas que actuacutean sobre las bandas
Determinadoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute ta t to io Paredes O liw s 28
UNI^RSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil
CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
y las tensiones de cizallamiento en la interface suelo-pantalla que se desarrollan
en la excavacioacuten que se lleva a cabo
tFigura 04 Mecanismo de transferencia de carga en anclajes (Juran e Elias 1991)
Superficie de terreno
Figura 05 Sistema idealizado de fuerzas sobre pantallas atirantadas (Hanna 1982)
322 Modos de falla de pantallas ancladas en suelos
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes O liw s 29
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CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Hay varios mecanismos posibles de falla de los muros anclados Estas fallas
comuacutenmente son causadas por exceso de carga sobre un ancla Las cargas de
exceso pueden estar relacionadas con la carga de pre-tensionamiento la
secuencia de excavaciones las fuerzas del agua y fuerzas siacutesmicas entre otras
Los mecanismos de falla pueden involucrar los tendones la masa de suelo el
bulbo o las estructuras superficiales
Los principales tipos de falla son los siguientes de acuerdo con la figura 06
Figura 06 Tipos de ruptura de una pantalla anclada en suelo (GeoRio 2000)
a) Punzonamiento en la base - el suelo de fundacioacuten que soporta la base de
la pantalla tiene una capacidad de carga baja de menos de 20 kPa con iacutendice de resistencia a penetracioacuten NSPT lt 10
b) Rotura en fondo de la excavacioacuten - puede ocurrir cuando existe una capa de terreno blando debajo del nivel de excavacioacuten
Determinadoacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 30
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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
c) Ruptura Global - romper la cuntildea en mayor riesgo durante el proceso de
excavacioacuten o disturbacion generalizado de profundidad (veacutease tambieacuten
la Figura 07)
d) Deformacioacuten Excesiva - puede ocurrir durante la construccioacuten antes de
que el pretensado de los anclajes
e) Rotura del tirante - se puede producir si los componentes del sistema son
individualmente atirantado inadecuadamente o debido a la ocurrencia de
la sobrecarga de los anclajes durante la construccioacuten cuando no todos
los niveles de anclaje tambieacuten se instalaron
f) Rotura de la pantalla - ocurrencia de ruptura en flexioacuten debido al disentildeo
estructural inadecuado o ruptura de perforacioacuten anclas
Rupftra laquom cunha Ruptura generalizada
Figura 07 Tipos de ruptura global cuntildea y generalizada (GeoRio 2000)
323 Estimacioacuten de la capacidad de carga de anclaje en suelos
La mejor estimacioacuten de la capacidad de carga de los anclajes en suelos se
determina mediante la realizacioacuten de pruebas preliminares de anclaje construido
con la misma tecnologiacutea y mano de obra en el futuro emplazamiento de la obra
ya que no es teoacutericamente posible incorporar meacutetodos para el caacutelculo de la
influencia de diversos factores determinantes tales como proceso de perforacioacuten la calidad de mano de obra el proceso de inyeccioacuten etc
^ te rm in a c ioacute n del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes OIiacutetos 31
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CAPITULO lli PARAMETROS GEOTECNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
En general los meacutetodos disponibles para la determinacioacuten de la capacidad de
carga de los anclajes en suelo consideran que la resistencia del anclaje se debe
exclusivamente a la resistencia al corte desarrollado en la interface suelo-bulbo
sin tomar en consideracioacuten de los efectos del proceso de construccioacuten
incluyendo la influencia de procedimiento de inyeccioacuten soacutelo cualitativamente
3231 Norma Brasileiacutera NBR-5629
La NBR-5629 recomienda la estimacioacuten preliminar de liacutemite de capacidad de
carga anclada usando las siguientes expresiones
Suelos Granulares
Suelos Cohesivos r = a 0 UXb sO O M
Doacutende
Capacidad de carga limite o ultima
G Tensioacuten vertical efectiva en el punto medio del anclaje
U Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje
K f Coeficiente de anclaje dado en la Cuadro Ndeg 10
Lb Longitud del bulbo del anclaje
o Coeficiente de reduccioacuten de resistencia al corte no drenada Su
a 0 = 075 para Su s 40 kPa yPara suelos cohesivos
a 0 = 035 para Su s 100 kPa
lsquo Determinadoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de arcla|eBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliros 32
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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Cuadro Ndeg 10 COEFICIENTE Kr DE SUELOS GRANULARES
Suelo Compacidad
Suelta Compacta Muy CompactaLimo 010 040 100
Arena Fina 020 060 150
Arena Media 050 120 200
Gruesa y Pedr^ones 100 200 300
ldquoFuente Norma Brasilera NBR-5629
Este meacutetodo no tiene en cuenta los efectos de la presioacuten de inyeccioacuten El NBR-
5629 reconoce que la inyeccioacuten del bulbo de anclaje de la lechada puede ser del
tipo simple con flujo ascendente y de una sola etapa o por medio de vaacutelvulas y
en etapas sucesivas a criterio de la empresa ejecutora siempre que esteacuten
garantizados el llenado completo del agujero abierto en el suelo y la capacidad
de carga para el anclaje
3232 Meacutetodo de Ostermayer (1974)
Propone aacutebacos que relaciona la longitud de la zona de anclaje (bulbo) con la
capacidad de carga maacutexima de anclaje basado en el anaacutelisis de los resultados
de aproximadamente 300 ensayos en Alemania en anclajes con diaacutemetro de
perforacioacuten entre 10 y 20 cm y cobertura del suelo superior a 4m
La Figura 08 muestra las correlaciones sugeridas por Ostermayer para suelos
granulares sin especificacioacuten del procedimiento de inyeccioacuten o los valores de la presioacuten de inyeccioacuten
D e te ^ in a d oacute n del creficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato la je Bachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 33
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CAPITULO PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOSPARADISENtildeO DE ANCLAJES
laquoen
9laquo
O
mdash g pedregulho arenoso
areia meacutedia a grossa com pedregulho
Figura 08 Capacidad liacutemite de carga de anclaje en suelos granulares seguacuten Ostermayer (1974)
Para suelos cohesivos (limos y arcillas plaacutesticas medianas arcillas altamente
plaacutesticas) Ostermayer (1974) tambieacuten presento en la Figura 09 la variacioacuten con
la longitud de bulbo de la resistencia al cizallamiento en la interface suelobulbo
por unidad de longitud para anclajes realizados con y sin reinyeccioacuten En la
Figura 10 la variacioacuten en la resistencia al corte se muestra como una funcioacuten de
la reinyeccioacuten de presioacuten con lechada de cemento en la relacioacuten agua cemento
preparado = 04
ldquoDeterminaaoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jraeacute Antonio P a rce s OIitos 34
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CAPITULO IIIrsquo PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Figura 09 Resistencia a la rotura por unidad de longitud de los anclajes en suelos cohesivos
(Ostermayer 1974)
400
300
19 ancoragens executadas em argila de mediacutea a alta plasticidade Wl = 48a58 lp = 25 a35 le =11 a12
2001
Perfura^aacuteo
15(4M|
1510)
com reve^mento seco sem revestlmento seco sem revestimento com lavagem 15(420) - diagravemetro do furo- 15cm
-420 Kg de cimento consumido nareinjepao
1000 2000 3000 4000
Pressaacuteo de iacutenjegaacuteo (kPa)
Figura 10 Influencia de la presioacuten de inyeccioacuten en la resistencia al corte en suelos cohesivos
(Ostermayer 1974)
Determinacioacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio Paredes O liw s 35
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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
3233 Meacutetodo de Bustamante amp Doix (1985)
Basado en 120 pruebas de carga realizadas en Francia Bustamante y Doix
(1985) sugieren un meacutetodo para el dimensionamiento de los anclajes los cuales
consideran la influencia de la teacutecnica de inyeccioacuten presioacuten de inyeccioacuten y
volumen de pulverizacioacuten de cemento inyectado La capacidad de carga liacutemite de
anclaje Tmax se puede determinar por
Tmm Capacidad de carga limite o ultima
De Diaacutemetro medio para el tramo anclado
Dp Diaacutemetro perforado para el tramo anclado
P Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten
Lb Longitud del tramo anclado
qs Resistencia al cizallamiento o cortante
Cuadro Ndeg 11 COEFICIENTE 0 PARA SUELOS
Tipo de Suelo Coeficiente 0
Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten
Grava 180 13-14
Grava Arenosa 1 6-1 8 12-14
Arena con Grava 1 5-1 6 12-13
Arena Gruesa 1 4-1 5 11 -1 2
Arena Media 1 4 -1 5 11 -1 2
Arena Fina 1 4-1 5 11 -1 2
Arena Limosa 14- 15 11 -1 2
Limo 14-1 6 11 -12
Arcilla
OcitCO 12
Marga 18-21 11 -12
Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11
Determlnaaoacuten del c o c ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio P a rce s OIiacutetos 36
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CAPITULO un PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
El cuadro N011 presenta los valores de p que es el coeficiente de escala para
varios tipos de suelo teniendo en cuenta las dos teacutecnicas de inyeccioacuten (con y sin
reinyeccioacuten) suponiendo que el volumen inyectado es de al menos 15 veces el
volumen perforado para llegar a los valores de p en la tabla Como era de
esperar los valores maacutes altos del coeficiente se producen para los anclajes
reinyectadas
Los graacuteficos de correlaciones empiacutericas para estimar los qs coeficientes para
anclajes con y sin reinyeccioacuten se presentan para las arenas y gravas en la
Figura 11 y de limos y arcillas en la Figura 12 construida sobre la base de los
resultados de Doix y Bustamante (1985) Fujita (1977) Ostermayer y Scheele
(1977) Ostermayer (1974) Koreck (1978) y Jones (1980 1984) En abscisas la
cantidad Pl se refiere al liacutemite de presioacuten de inyeccioacuten y N el nuacutemero de golpes
de la prueba SPT
0 0 9 i f i 15 20 U 30 39 40 4 fl 3 0 S5 90 6S 7 0
Pl (MPa)1 _____i _______ i _____ i______ i _______ i _____i______ i _______ l __ mdasha--------- a--------- J-----------1---------- 1---------- 1
0 K O 30 D 90 laquo m laquo) tu M) no t raquo 1U 1WN
Figura 11 Correlaciones empiacutericas para la fuerza de cizallamiento por unidad longitud en la arena I
grava (Bustamante y Doix 1985)
lsquo Determlnadoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para diserto dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 37
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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Las correlaciones muestran que en comparacioacuten con una sola inyeccioacuten de los
efectos de la reinyeccioacuten en fases sucesivas son aparentemente maacutes
pronunciada para las arcillas limos (Figura 12) que para la arena grava (Figura
11) contradiciendo las pruebas experimentales que indican que los suelos
arenosos son de mayor inyectabilidad y maacutes susceptibles a los efectos de la
sucesiva reinyeccioacuten a alta presioacuten Este comportamiento puede deberse a otros
factores no considerados por Bustamante y Doix (1985) en la interpretacioacuten
empiacuterica de los resultados de las pruebas de carga (Novaacuteis Souza 2001)
-------------1-------------1------------T---------- ---F-------- ---------------- ~lo 10 20 30 40 W 60
N
Figura 12 correlaciones empiacutericas para la resistencia al corte por unidad de longitud en arcillas
limos (Bustamante y Doix 1985)
3234 Meacutetodo de Costa Nunes (1987)
Similar al meacutetodo de Bustamante y Doix (1985) fue propuesto por Costa Nunes
(1987) pero con la importante diferencia de que la influencia de la presioacuten de inyeccioacuten puede ser analizada cuantitativamente no soacutelo cualitativamente como en el meacutetodo de Bustamante y Doix (1985)
La capacidad de carga del liacutemite del anclaje estaacute dada por
bullDetermigravenatigraveoacuten del e ffic iente de resistencia al corte unitagraverio entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralaleBachiller Jreeacute Antonio Partoes OIiacutetos 38
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CAPITULO lli PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOS P A MDISENtildeO DE ANCLAJES
= c + +(TI
r M Capacidad de carga limite o ultima
D Diaacutemetro medio del bulboe
nd Coeficiente de aumento del diaacutemetro debido a la presioacuten de inyeccioacuten
nl Coeficiente de reduccioacuten de longitud por la presioacuten no uniforme
Lb Longitud del tramo anclado
r Resistencia al cizallamiento en la interface bulbo - suelo
Para determinar la resistencia al cizallamiento en la interface suelo-bulbo Costa
Nunes (1987) considera el criterio de rotura de Mohr-Coulomb suponiendo una
inyeccioacuten a presioacuten residual a rsquor estimada en un 50 la presioacuten inyeccioacuten dada
c Cohesioacuten
Yc Peso especiacutefico del suelo a una profundidad al centro del bulbo
h Profundidad al centro del bulbo
nh Reduccioacuten del factor de profundidad cuando es maacutes de 9m
0 Angulo de friccioacuten
a r 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten
Seguacuten Costa Nunes en la mayoriacutea de los casos se puede considerar nh = na = nb = 1
lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 39
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UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
41 PROCEDIMIENTO DE TRABAJO
El presente procedimiento comprende los trabajos requeridos para la correcta
ejecucioacuten de los anclajes en la zona determinada en villa el salvador
411 Secuencia de los trabajos
4111 Anclajes de cable
Los anclajes post-tensados son estructuras flexibles y lineales compuestos por
varios cordones de acero de alta resistencia los cuales se adhieren o fijan con
cemento dentro de roca o suelo estable (pasando el planode falla) Los anclajes
al tensarlos transmiten los esfuerzos desde el cabezal (extremo visible en la
superficie del talud) hasta el tramo anclado mitigando de esta forma los
movimientos del talud
Los anclajes estaraacuten conformado por cordones de acero grado 270 de baja
relajacioacuten con 58rdquo (1500 mm) de diaacutemetro acorde con los requerimientos del
ASTM A-416 Las caracteriacutesticas mecaacutenicas del acero grado 270 de baja relajacioacuten son
Esfuerzo miacutenimo a la rotura 18980 kgmm2 (18619 KNcm2)
Esfuerzo de fluencia 17082 kgmm2 (16757 KNcm2)
Moacutedulo de elasticidad 2780000 kg (195 KNmm2)
Seguacuten los requerimientos indicados en la norma ASTM A-416 los valores de resistencias miacutenimas del cable se indica a continuacioacuten
Diaacutemetro del cordoacuten 1524 mm (0600 in)
Deterninadoacuten del ^laquofic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 40
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Aacuterea de acero por cordoacuten 14000 mm2 (0153 in2)
Resistencia miacutenima a la rotura (Fr) 2657000 kg (2607 kN)
- Resistencia miacutenima a la fluencia (Sfc) 2391000 kg (2346 kN)
Con estas caracteriacutesticas se obtienen seguacuten los lineamientos para disentildeo
indicados en las recomendaciones del Instituto del Post-Tensado los siguientes valores para cada cable de acero de 06rdquo de diaacutemetro (1524 mm)
- Carga de disentildeo o trabajo (060 F r ) 1595040 kg (15642 KN) Ftr
- Carga de ensayo (120 Ftr) 1914007 kg (18770 KN)
- Carga de incorporacioacuten (105 Ftr) 1674782 kg (16424 KN)
lsquo Porcentaje sugerido para los ensayos en anclajes temporales
a) Armado de Anclajes
La preparacioacuten de los anclajes ha sido realizado sobre una plataforma provisional para el montaje primero se prepararaacute el tubo de inyeccioacuten de PVC
clase 10 con diaacutemetro de 1rdquo donde se ejecutaraacuten los agujeros para la inyeccioacuten
(vaacutelvula-manguito) Luego alrededor del tubo de inyeccioacuten se colocaraacuten los
cables de acero sobre separadores y cortados seguacuten la longitud definitiva del
anclaje
Los cables requeridos fueron suministrados y montados en campo el tramo del
cable de acero correspondiente al bulbo del anclaje ha sido preparado previamente y en la zona de transicioacuten del tramo libre al anclado el cable fue
sellado con cinta plaacutestica para evitar la entrada de lechada de cemento al tramo libre el tramo libre se protegioacute (aisloacute) con una manguera de polietileno actuando
como un forro
lsquo Deterrnnadoacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes Olitos 41
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Figura 13 Armado de anclaje de cable
b) Perforacioacuten
El objetivo de las perforaciones para anclajes es la obtencioacuten de un agujero con
la mayor linealidad posible El diaacutemetro de la perforacioacuten debe permitir la instalacioacuten del anclaje de cable del modo maacutes faacutecil posible
Baacutesicamente existen dos sistemas de perforacioacuten que pueden ser utilizados en
la ejecucioacuten de anclajes El primero es el sistema rotativo convencional y el segundo ha roto percusioacuten
Para la ejecucioacuten de la perforacioacuten se ha empleado el meacutetodo rotativo con el uso de una zapata tipo widia
El sistema que se ha aplicado es de perforacioacuten a rotacioacuten con tuberiacutea HQ hasta la profundidad requerida una vez llegado a la cota se perfora con tuberiacutea de
revestimiento HW (rimando en la zona exterior de la tuberiacutea HQ) hasta llegar a la cota de fondo donde se colocaraacute el anclaje
Se procede a limpiar el sondeo con agua y se retira la tuberiacutea interior HQ una vez retirada toda la tuberiacutea HQ se procede a colocar el anclaje de cable
Bachllldrsquo Jeacute Antonio Paredes Oliws 42
Determinadoacuten del crofidente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclaje
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Colocado el anclaje de cable se procede a retirar la tuberiacutea de revestimiento HW
para despueacutes inyectar el anclaje con lechada de cemento
Figura 14 Colocado de anclaje de cable en sondeo
c) Inyeccioacuten
Los anclajes fueron fijados en el terreno a traveacutes de lechada de cemento compuesta por una mezcla de agua limpia con cemento Portland comuacuten tipo I
La gran mayoriacutea de las recomendaciones y praacutecticas existentes situacutean la relacioacuten
aguacemento entre 045 y 055 en peso
En nuestro caso se ha usado la relacioacuten ac de 050 mezcla que garantiza una
resistencia a la compresioacuten simple de 210 kgcm2 a los 7 diacuteas
Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enve la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 43
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Figura 15 Inyeccioacuten de anclaje de cable
d) Tensado
Todos los anclajes fueron tesados una vez que la lechada de cemento del
anclaje obtuvo la resistencia adecuada (210 kgcm2) se estimoacute en 7 diacuteas como miacutenimo en cada caso
El tesado de los anclajes se realizoacute con gato hidraacuteulico de hasta 100Tn de carga
de trabajo y con una carrera en el pistoacuten de hasta 10rdquo ademaacutes permitioacute tesar
los cables del anclaje en conjunto el tesado se realizoacute hasta llegar al arranque del bulbo
4112 Equipos y Materiales
Relacioacuten de equipos y materiales utilizados
Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Antonio Paredes O liw s 44
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Cuadro Ndeg 12 EQUIPOS UTILIZADOS
ITEM DESCRIPCION CANTIDAD
1 B O M B A DE LO D O S C M O T O R L IS TE R P E T TE R 100
2 B O M B A P A R A TE N S A D O E N E R P A C 100
3 G A T A H ID R A U L IC A E N E R P A C DE 10000 PSI 100
4 E Q U IP O DE P E R F O R A C IO N R O T A T IV O D IA M A N TIN O 100
5 B O M B A DE IN Y E C C IO N DE C E M E N T O 100
6 TU B E R IA DE P E R F O R A C IO N HQ y H W 100
7 TU B E R IA DE IN Y E C C IO N C O N O B T U R A D O R 100
8 E Q U IP O DE SPT 100
42 ESTIMACIOacuteN DE LA CAPACIDAD DE CARGA SEGUacuteN LOS DATOS OBTENIDOS EN EL ESTUDIO DE MECAacuteNICA DE SUELOS
De acuerdo a los datos obtenidos en el estudio de mecaacutenica de suelos se tiene
lo siguiente
Cuadro Ndeg 13 DATOS REALES DEL ESTUDIO
DATOS
Del estudio de mecaacutenica de suelos De los anclajes
Paraacutemetros Unidad Paraacutemetros Unidad
Cohesioacuten 0 Carga de Anclaje NA
Angulo de friccioacuten 2870o Profundidad del bulbo de anclaje 950m
Peso Unitario 1476 KNm3 Diaacutemetro del bulbo 0114m
Clasificacioacuten SUCS Arena limosa gradada SP-SM
Longitud del Bulbo de Anclaje 40 50 y 60m
Factor de seguridad Presioacuten de iny^cioacuten 60 kgcm2
Habiendo obtenido todos los paraacutemetros necesarios se puede estimar las capacidades de cargas de acuerdo a los meacutetodos mencionados en el capiacutetulo anterior(Capiexcltulo III 323)
Deterrntoadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 45
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gt Norma Brasilera NBR 5629
gt Bustamante y Doix 1985
gt Meacutetodo Costa Nunes 1985
421 Norma Brasilera NBR 5629
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son las longitudes
ancladas que 40 50 y 60m asiacute como el valor Itf igual a 15 valor que se
obtiene del tipo de suelo del cuadro Ndeg 10
Cuadro Ndeg 10 - Coeficiente Kf de suelos granulares NBR-5629
Suelo Compacidad
Suelta Compacta Muy Compacta
Limo 010 040 100
Arena Fina 020 060 150
Arena Media 050 120 200
Gruesa y Pedr^ones 100 200 300
2 - M C T O D O D E L A N O R M A B R A S I L E R A - 5 6 2 9
_ J 7 -T = 0 -7 U t L r K s Para suelos granularesmax Z b f
T (max) =
az =
Capacidad de carga limite o ultima TN
Esfuerzo vertical efectivo en el punto medio del anclaje KNm2
O
CIl
II II Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje m
Longitud del bulbo del anclaje m
coeficiente de anclaje dado en la Tabla Ndeg M
Cuadro Ndeg 14 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BR-5629
y e
(K N m 2 )
z
iexclm )
D
(m )
a z
(K N m 2 )
U
( m )
Lb
(m )
K f T ( m a x )
lt trade l
14 8 7 0 01 103 32 0 4 3 4 0 9 15 27 23 _
14 8 65 0 1 9 5 9 4 0 4 3 5 0 15 V 3 1 6 1 ___
14 8 6 0 H 0 1 8 8 5 6 0 4 3 6 0 B U 15 35 01
Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de arolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes Ouumltos 46
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422 Meacutetodo Bustamante y Doix 1985
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son la parte anclada
40 50 y 60m el diaacutemetro perforado 0114m el coeficiente p que es el
coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo seguacuten el tipo de inyeccioacuten para
nuestro caso es el 14 derivaacutendose este valor del estudio de suelo (Cuadro Ndeg
11) El coeficiente qs (resistencia cortante) toma valores de 02 y 025 Mpa
Cuadro Ndeg 11 - Coeficiente p para suelos
Tipo de Suelo Coeficiente P
Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten
Grava 180 13 -14
Grava Arenosa 1 6 -1 8 12 -14
Arena con Grava 1 5 -1 6 12-13
Arena Gruesa 14- 15 11 - 12
Arena Media 1 4 -1 5 11 - 12
Arena Fina 14 -1 5 11 -12
Arena Limosa 14- 15 1 1 -1 2
Limo 14- 16 1 1-1 2
Arcilla 1 8 -2 0 12
Marga 18- 21 11 - 12
Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11
3- METODO DE BUSTAMANTE Y DOIX 1985
T(max) = Capacidad de carga limite o ultima TN
De= Diaacutemetro medio para el tramo anclado m
Dp = Diaacutemetro perforado para el tramo anclado mLb= Longitud del tramo anclado m
P = Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten qs= Resistencia al cizallamiento o cortante Mpa
ldquoDeterminadoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo de anclajerdquoBachiller Jraeacute Antonio Paredes Oliws
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Cuadro Ndeg 15 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BUSTAMANTE DOIX 1985
p Dp
(m)De(m)
Lb(m)
qs
(Mpa)
T (max)
(TN)130 011 0149 40 025 4759130 011 0149 50 02 4759130 011 0149 60 02 5710
423 Meacutetodo Costa Nunes 1985
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada necesarios son la
longitud de la parte anclada 40 50 y 60m el diaacutemetro perforado para el tramo
anclado 0114m ademaacutes el coeficiente de reduccioacuten por la presioacuten no uniforme
ni el coeficiente de aumento de diaacutemetro nd por la presioacuten de inyeccioacuten estos
dos uacuteltimos coeficientes toman valores de 1 otro dato de entrada importante
seguacuten Costa Nunes es la resistencia cortante t que es calculada con la
expresioacuten
T f = c + (c rsquo+CT rsquo 0 SUELOSGRANUWRES
r f = c + (y chnh +CTr )tan0 SUELOS COHESIVOS
C = Cohesioacuten del suelo KNm2yc= Peso especifico del suelo a una profundidad al centro del bulbo KNm3 h = Profundidad al centro del bulbo m
nh = Factorde correccioacuten cuando esta a una superior a 9m 0 = Angulo de friccioacuten
or= 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten KNm2
Para mayoriade asos nh = nb = nd = 10 De acuerdo a Costa Nunes
Cuadro Ndeg 16 RESISTENCIA CORTANTE SEGUacuteN DATOS
C ye h nh 0 OT T
(KNm2) (KNm3) (m) (0 ) (KNm2) (KNm2)
00 148 70 10 287 4000 2756
00 148 65 10 287 4000 2715
00 148 60 10 287 4000 2675
techlllerJtoeacute Antonio Parces Oliws 4 8
Deteminadoacuten del (E fic ien te de resistencia al corte unitario ende la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquo
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La resistencia cortante hallada de esta ecuacioacuten depende de los paraacutemetros
mostrados en la figura superior asiacute como la presioacuten de inyeccioacuten que se usa no
supera los 8 a 10 Kgcm2 con estos datos se halla el esfuerzo cortante que es
un valor de 3924 KNm2 El diaacutemetro medio de la perforacioacuten es de 0137m
1- METODO DE COSTA NUNES
T(max) = C a pa c idad d e ca rga l im i te o u l t im a TN
D e = D ia m e tro m e d io d e l b u lb o m
nd= C o e f ic ie n te d e a u m e n to d e l d ia m e tro d e b id o a la p re s ioacute n d e in y e c c ioacute n
^ = L o n g itu d d e l t ra m o a n c la d o m
nl = C o e f ic ie n te d e re d u c c ioacute n d e lo n g itu d p o r la p re s ioacute n n o u n ifo rm e
x = R e s is te n c ia al c iz a lla m ie n to e n la In te r fa s e b u lb o s u e lo K N m 2
Cuadro Ndeg17 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO COSTA NUNES 1985
ni Lb nd De Tmax(m) (m) (TN)
10 40 10 011 403
10 50 10 011 497
10 60 10 011 587
Aplicado estos tres meacutetodos para calcular la capacidad de carga uacuteltima podemos elaborar el siguiente cuadro Ndeg 18
Cuadro Ndeg 18 CUADRO RESUMEN PARA LAS DIFERENTES LONGITUDES DE BULBOS
ANCLAJE METODO NBR-5629 BUSTAMANTE Y DOIX COSTA NUNES
BULBO T (Max) T (Max) T (Max)
(m) (TN) (TN) (TN)
40 27-23I M t 4759 4030
50 3161 4759 4970
60 3501 5710 5870
D e t^m ito a oacute n del ^laquo fic ien te de resistencia al to rte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 49
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43 RESISTENCIA ENTRE EL BULBO Y EL SUELO
La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las
propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y
la presioacuten de inyeccioacuten (Cuadro N0 11)
El esfuerzo al cortante en el anclaje puede ser calculado por la expresioacuten
(Littlejohn y Bruce 1975)
Ecuacioacuten (10)
Doacutende
T = Fuerza de tensioacuten de disentildeo
D h = Diaacutemetro del hueco
r a = Esfuerzo de cortante permitido
Lb = Longitud cementada del bulbo
Determ l^raoacuten del ctoficiente de resistencia al torte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje Bachiller Jraeacute Antonio Partoes O lilaquo s 50
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Cuadro N0 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuerzos en bulbos de diaacutemetro
pequentildeo (Sabatini y otros 1999)
Tipo de SueloFactor Suelo Granular Suelo Cohesivo
Propiedades del sueloAngulo de friccioacuten tamantildeo y distribucioacuten de los agriados Mheslon Indice plastico
l^todo de perforacioacuten El uso de tuberiacutea de revestimiento aumenta los esfuereos normales y de friccioacuten
El uso de lodos en la ^rforacioacuten disminuye la capacidad
Longitud del bulto
La resistencia aumenta al aumentar la longitud del bulbo hasta los 6 metros con incrementos moderados hasta los 12 metros y muy ^co Incremento despueacutes de los 12 m
Incrementos continuos en suelos con resistencia no drenada menor de 96 kPa
1 ----mdash r
Aumenta la resistencia hasta un diaacutemetro de 30 centiacutemetros
Diaacutemetro del bulboAumenta la resistencia al aumentarel diaacutemetro hasta 10 centiacutemetros y muy poco a partir de ese diaacutemetro
i
La capacidad del ancla aumenta al aumentar la presioacuten de inyeccioacutenPresioacuten de Inyeccioacuten
La capacidad del ancla aumenta solamente con inyeccioacuten por etapas Presiones iniciales muy altas deben evltarse
En el Cuadro N0 20 se muestran algunos valores del esfuerzo de cortante permitido para anclajes en roca y en suelos Los tendones deben separarse
entre siacute utilizando espaciadores para asegurar la adherencia total de cada uno
de ellos a la mezcla cementante en toda la longitud del bulbo Adicionalmente
deben colocarse centralizadores para garantizar que existe un cubrimiento de mezcla de miacutenimo 10mm
Determinadoacuten del cw ficlente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliras 51
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Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo
interface a lo largo del bulbo (Modificado de PTI
de anclaje y el material en la
1996)
R esistencia Uacute ltim a al C ortan te R es is tenc ia Uacute ltim a alen tre el Bulbo y el ^ t e r ia l en la C ortan te entre el B u lto y el
T ipo de ^ t e r ia l In tertace P eriacutem etra l del B u lto ^ t e r i a l en la Interfacepara Iny toc ione s por P eriacutem etra l del B u lto para
G ravedad Inyecciones a P resioacuten
Kpa Kpa
G ranito y basa lto 1700 a 3100
C aliza do lom fflca 1 4 0 0 a 2 1 0 0
C aliza blanda 1000 a 1ltW0
P izarras y lutitas duras 800 a 1400
Lutrias blandas 200 a 800
Aren iscas 800 a 1700
Aren iscas m e tto riza d a s 700 a 800
C reta 200 a 1100
^ r g a m eteorizada 150 a 250
C oncre to 1400 a 2 8 0 0
Arcilla lim osa blanda30 a 70
Arcilla lim osa30 a 70
Arcilla dura de p lastic idad m edia a alta
30 a 70 30 a 100
Arcilla m uy dura de p lastic idad m edia a alta
70 a 170
Arcilla m u y dura lim osa de p lastic idad m edia
270 a 370
Arena de grano m edio a fino dens idad m edia a alta
80 a 370
Arena de grano grueso con grava densidad media
100 a 600
Arena de grano g rueso con grava densidad densa a m uy densa
70 a 140 250 a 900
Arenas lim osas170 a 400
D etritos g lac ia les densos300 a 500
Grava arenosa densidad m edia200 a 1300
Grava arenosa densa a m uy densa 270 a 1300
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario en te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 52
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Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga en bulbos de anclas preshy
tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatini y otros 1999)
Tipo de Suelo
DensidadRelativa
(SPT)
Transferencia Estirada en
kNmmdashf---------------------- 1
Suelta 145^ en a y l^d ia densa 220grava Densa 290
Suelta 100^ en a l^dia densa 145
Densa 190
Suelta 70^ en a y l^d ia densa 100limos Densa 130
I^zcla de arenay arcilla Dura 30de baja l^ y Dura 60plasticidad
Suelta SPT = 4 a 15^ d ia densa SPT = 15 a 30
Densa SPT = mas de 30
431 Calculo de la adherencia
La resistencia a la adherencia muy raramente se mide en el laboratorio y no existe un procedimiento estaacutendar para calcularla La mayoriacutea de los disentildeos se basan en estimativos ldquocrudosrdquo de la resistencia entre el suelo o roca y el bulbo
por correlacioacuten con casos similares tablas de resistencias tiacutepicas o por la
experiencia local
La carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar SPT como se
indica en la Cuadro Ndeg 20 (Sabatini y otros 1999) El factor de seguridad recomendado debe ser mayor de 20
La suposicioacuten de la resistencia entre el bulbo y el suelo genera una gran incertidumbre en el disentildeo y en ocasiones se ha llegado a fracasos
Determlnaaoacuten del cw fic iente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 53
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Como solucioacuten a la incertidumbre generada por la suposicioacuten de la adherencia
entre el bulbo y el suelo se acostumbra a realizar pruebas de carga de anclajes
con el objeto de verificar en campo los valores supuestos y si es necesario
modificar las longitudes del bulbo o las cargas aplicadas
Estos ensayos son muy importantes al inicio del proceso de construccioacuten de los
anclajes Despueacutes de realizados los ensayos de carga se procede a revisar y
actualizar el disentildeo en lo relacionado con los bulbos de anclaje especialmente
cuando se requiere aumentar su longitud
44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE EL BULBO Y EL
SUELO EN VILLA EL SALVADOR
441 Tensado de anclajes
Los anclajes han sido tensados hasta llegar al arranque del bulbo para esto se
detalla a continuacioacuten los resultados de la prueba de tensado
Cuadro Ndeg 22 CARGA DE ARRANQUE DE BULBOS EN VILLA EL SALVADOR
Anclaje Longitud Bulbo (m) Carga Tesado (TN)
A-I 40 3646
A-ll 50 4215
A-lll () 60 4404
() Para el anclaje A-lll no se llegoacute al arranque
Con los datos obtenidos procedemos a calcular el esfuerzo de corte en la
interaccioacuten bulbo - suelo para esto nos apoyamos con la Ecuacioacuten (10)
Seguacuten la ecuacioacuten se tiene
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller J toeacute Antonio Paredes OHtos 54
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T
nDhLb
Cuadro Ndeg 23 ESFUERZO DE CORTE ENTRE BULBO - SUELO EN VILLA EL SALVADOR
ANCLAJE T(TN) Dh (m) Lb(m) T a (KNm2)
A-I 3646 01143 40 24902
A-ll 4215 01143 50 23030
A-lll () 4404 01143 60 20053
lsquo to te rm in^oacuten del ctoficlente de resistencia al torte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 55
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Ciril OBTENIDOS
CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS
51 Capacidad de Carga Ultima Obtenido
La capacidad de carga ultima obtenida en campo para los anclajes A-I y A-ll se
verifica cuando el bulbo falla por arrancamiento mientras que para el anclaje A- III el bulbo no falla por arrancamiento sin embargo se ensaya hasta llegar al
liacutemite de fluencia
De acuerdo al cuadro N0 22 para los anclajes A-I y A-ll se ha llegado a la carga
ultima mientras que para el anclaje A-lll se ha llegado a la carga miacutenima de
fluencia
El cuadro N0 23 nos indica el esfuerzo de corte real que existe entre el bulbo y
el suelo de la zona en estudio los valores de ^ a para los anclajes A-I y A-ll son
calculados de acuerdo a la Ecuacioacuten (10)
52 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido
De los valores obtenidos con referencia a los anclajes A-I y A-ll se puede
comparar con los valores del Cuadro Ndeg 20 por consiguiente para las arenas
limosas se tiene un rango de valores que pudiera tomar ^ a (170 KNm2 - 400
KNm2) el cual estaacute dentro de ese rango nuestros valores hallados para nuestro
tipo de suelo en estudio seguacuten el Cuadro Ndeg 23
Haciendo un graacutefico comparativo con los resultados obtenidos del Cuadro Ndeg 23
y los datos que nos brinda el Cuadro Ndeg 20 de acuerdo al rango de valores se
tiene el Figura Ndeg 16
En la Figura Ndeg 16 podemos visualizar los valores obtenidos que se encuentran
dentro del rango de valores de Resistencia Uacuteltima al Cortante entre el Bulbo y el
suelo arenoso
Determinacioacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 56
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Civil OBTENIDOS
Figura Ndeg 16 Valores resistencia uacuteltima
Tambieacuten se pudo observar que los diaacutemetros reales fueron mayores en
comparacioacuten con el diaacutemetro de perforacioacuten tal como se muestra en el cuadro
N0 24 -
Cuadro Ndeg 24 DIAacuteMETROS REALES EN CAMPO Y EL EN AUMENTO
ANCLAJE D Teoacuterico (m)D Real de
Anclaje (m)() Aumento
A-I 01143 0141 2336
A-ll 01143 0147 2860
A-lll () 01143 0151 3211
lsquo Deteroinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte uniterio e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jw eacute Antonio Paredes O liw s 57
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Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
61 CONCLUSIONES
1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de
valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se
realizoacute la prueba (Villa el Salvador)
2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de
resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso
para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar
en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de
suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador
3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada
4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)
debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo
previamente calibrado
5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo
tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de
Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros
meacutetodos estimativos
6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga
requerida
7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten
8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58
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Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi c o n c l u s io n e s y r e c o m e n d a c io n e s
62 RECOMENDACIONES
1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de
verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del
comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio
2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con
precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las
longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea
evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de
perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria
de los anclajes
3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en
cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser
mayores
4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable
controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten
los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos
lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil B IB L IO G R A F IA
BIBLIOGRAFIacuteA
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Determlnatiacuteoacuten del c iacutec le n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de anclajetachlller Jraeacute Antonio Paredes Oliws 60
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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
Zona 3- Es la zona de maacutes alta sismicidad Comprende toda la costa peruana
de Tumbes a Tacna la sierra norte y central asiacute como parte de ceja de selva
es la zona maacutes afectada por los fenoacutemenos teluacutericos
La ciudad en estudio se encuentra en la Zona 3 de alta Sismicidad A pesar de
ello en sus caracteriacutesticas estructurales no se identifican rasgos sobre
fenoacutemenos de tectonismo que hayan influido en la estructura geoloacutegica de la
zona
2221 Paraacutemetros de Disentildeo Sismo Resistente
De acuerdo al reglamento nacional de construcciones y a la Norma
Teacutecnica de edificacioacuten E-030-Disentildeo Sismo resistente se deberaacute tomar los
siguientes valores
(a) Factor de Zona Z = 04 n
(b) Condiciones Geoteacutecnicas
El suelo investigado pertenece al perfil Tipo S3 que corresponde a un
Suelo Flexible
(c) Periodo de Vibracioacuten del Suelo To = 09 seg
(d) Factor de Amplificacioacuten del Suelo S = 14
(e) Factor de Amplificacioacuten Siacutesmica (C)
Se calcularaacute en base a la siguiente expresioacuten
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 18
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n El aacuterea en estudio corresponde a la Zona 3 el factor de zona se interpreta
como la aceleracioacuten maacutexima del terreno con una probabilidad de 10 de ser
excedida en 50 antildeos
23 E T^A S DEL ESTUDIO
Los trabajos se efectuaron en 03 etapas
231 Fase de Campo
Se efectuaron trabajos de exploracioacuten con el fin de conocer el tipo y
caracteriacutesticas resistentes del sub-suelo
232 Fase de Laboratorio
Las muestras obtenidas en el campo se llevaran al laboratorio con el objeto
de determinar sus propiedades fiacutesicas y mecaacutenicas
233 Fase de Gabinete
A partir de los resultados en Campo y Laboratorio se obtendraacuten los paraacutemetros
geoteacutecnicos del suelo en estudio
2 4 T R ^ ^ O S EFECTUADOS
241 Trabajos de Campo
Las investigaciones de Campo estaraacuten iacutentimamente ligadas al suelo encontrado
La exploracioacuten se realizoacute mediante 01 Sondeo a cielo abierto ubicado
estrateacutegicamente lo cual cubre razonablemente el aacuterea a investigar
Las profundidades maacuteximas alcanzadas seraacuten de 1145m computados a partir del nivel del terreno natural lo que nos permitiraacute visualizar la estratigrafiacutea y
determinar el tipo de ensayos de laboratorio a ejecutar de cada uno de los estratos de suelos a encontrarse de las muestras disturbadas representativas
D eteroinaaoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 19
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2411 Sondaje
Se ha efectuado 01 sondaje SPT y ensayos con posteadora manual (IWAN
AUGER) y Ensayos SPT cada metro de profundidad registraacutendose el nuacutemero de
golpes N necesarios para penetrar cada 15cm de un total de 45cm del
penetroacute metro
El equipo de Penetracioacuten Estaacutendar consta de un triacutepode y un motor el cual va
acondicionado para impulsar el martillo de 140 libras el cual cae libremente a
traveacutes de un tubo guiacutea desde una altura de 76 cm la cantildea partida es hincada en
las arenas compactas a semi compactas
La profundidad de sondajes se da en el Cuadro Ndeg01 Los resultados del
Ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar (SPT) se presenta en los Cuadros No02 y en el
Anexo I Registro de Sondaje y valores de ensayo SPT Anexo II Resultados de
ensayo de laboratorio y en el Anexo III Panel fotograacutefico
Cuadro Ndeg 01 PROFUNDIDAD DEL SONDAJE
Sondaje Profundidad (m)
SPT-01 1145
Cuadro Ndeg 02 RESULTADOS DEL ENSAYO DE PENETRACIOacuteN ESTANDAR SPT-01
SONDAJE SPT-01
Prof(m) 500-545 600-645 700-745 800-845
Primeros 15cm se descarta - 14 17 16
Primeros 15cm de prueba - 18 23 34
Uacuteltimos 15cm de prueba - 25 28 40
Valor ldquoNrdquo - 43 51 74
Determinaaoacuten del de fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dea l ia je Bachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 20
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SONDAJE SPT-01
Prof(m) 900-945 1000-1045 1100-1145
Primeros 15cm se descarta 32 39 20
Primeros 15cm de prueba 38 44 5011
Uacuteltimos 15cm de prueba 5014 5010 509
Valor ldquoN 88 94 100
N (Numero de golpes) (Longitud hincada)
2412 Muestreo Disturbado
Se tomaron muestras disturbadas de cada uno de los tipos de suelos
encontrados y extraiacutedos mediante la recuperacioacuten del sondaje a traveacutes de la
cuchara partida en cantidad suficiente como para realizar los ensayos de
clasificacioacuten e identificacioacuten asiacute como tambieacuten los anaacutelisis quiacutemicos
2413 Registro de Sondajes
Se realizoacute el registro de sondajes anotaacutendose las principales caracteriacutesticas de
los estratos encontrados tales como humedad compacidad consistencia NF plasticidad clasificacioacuten saturacioacuten etc
Figura 03 Recuperacioacuten de muestra en cantildea partida
Determlnadoacuten del ctoficlente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller J toeacute Antonio Partoes O li^ s 21
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242 Ensayos de laboratorio
Con las muestras recuperadas se realizaron los siguientes ensayos
gt 03 Anaacutelisis Granulomeacutetrico ASTM D-422
gt 03 Humedades Naturales ASTM D-2216
gt 03 Densidades maacuteximas ASTM D-4253
gt 03 Densidades miacutenimas ASTM D-4254
gt 03 Ensayo Corte Directo
gt 01 Anaacutelisis Quiacutemico
gt 01 Contenido de Sales Totales MTCE-219
gt 01 Contenido de Sulfatos ASTM D-516
gt 01 Contenido de Cloruros ASTM D-512
243 Clasificacioacuten de Suelos
Se realizaron los ensayos para la clasificacioacuten de acuerdo al Sistema Unificado
de Clasificacioacuten de Suelos (SUCS) en el laboratorio N0 2 de Mecaacutenica de Suelos
y Pavimentos de la Universidad Nacional de Ingenieriacutea Ver Cuadro N0 03
Cuadro Ndeg 03 CLASIFICACIOacuteN DE SUELOS
SONDAJE SPT-01 SPT-01 SPT-01
Prof(m) 7 00 -7 45 900-945 1100-1145Ret N0 4 000 000 010
Pasa N0 200 800 1200 1300LL() NP NP NPIP() NP NP NPSUCS SP-SM SW-SM SM
DescripcioacutenArena limosa pobremente
gradada
Arena limosa bien gradada Arena limosa
Corte directo (0) 2870o 2990o 2810degCohesioacuten(Kgcm2) 000 000 001
PesoUnitario(gcm3) 1534 1581 1596
Determinadoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte umtano entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes Olnres 22
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25 PERFIL ESTRATIGRAFICO
De acuerdo a la exploracioacuten efectuada mediante el sondeo tal como se
observaraacute en el reacutecord del estudio de exploracioacuten asiacute como en los resultados de
Laboratorio adjuntados en conformidad con las labores de campo ensayos de
laboratorio se tiene el siguiente perfil estratigraacutefico del sub suelo
- Desde OOOm hasta los 500m es una arena limosa mal gradada de baja
compacidad
- A partir de los 500m hasta los 745m de profundidad el sondaje se encontroacute
una arena limosa mal gradada color gris claro de mediana compacidad
- Desde los 745m viene seguida por una arena limosa bien gradada de color
gris amarillento densa subyace hasta una profundidad de 1145m una arena
limosa muy densa de color gris amarillento
Durante la exploracioacuten se realizoacute ensayos de SPT a partir de la profundidad de
500m
El nivel freaacutetico no se encontroacute
26 ANALISIS DE LOS RESULTADOS DE LABORATORIO
Del cuadro de propiedades iacutendices y paraacutemetros deducidos del estrato de
sustentacioacuten las arenas finas pobremente graduadas se observara lo siguiente
261 Anaacutelisis Quiacutemico
Del resultado del Anaacutelisis Fiacutesico Quiacutemico efectuado en una muestra
representativa proveniente del sondaje SPT-01 se tiene el cuadro Ndeg04
Determinacioacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller J toeacute Antonio Partoes O liw s 23
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Cuadro Ndeg 04 ANAacuteLISIS QUIacuteMICO
SondajeNdeg
Profundidad(m)
Sales Solubles Totales
PPM
ClorurosPPM
SulfatosPPM
SPT-01 600-1145 93100 21071 8392
Dichos valores de sulfatos NO ocasionan un ataque quiacutemico al concreto de la
cimentacioacuten debieacutendose de utilizar Cemento Poacutertlan Tipo I en la preparacioacuten del
concreto en los cimientos Seguacuten Design and Control of Concrete Mixtures
Capitulo II Paacuteg 20 Tabla 2-2 Poacutertland Cement PCA Asociacioacuten
262 Densidad Maacutexima Miacutenima y Relativa
A continuacioacuten se detalla los resultados de las densidades maacuteximas y miacutenimas
asiacute como las densidades relativas para cada profundidad a partir del sexto metro
Dp - IacutePd ~ P ldquo ) x l W Pd ( P raquo P^i )
^rndeDr r e l ^ a ()fe Dtosidad del en el terteno (k^m5)
DtosMad mirnma Dcradad rcca m ^im a (k ty i^ )
Cuadro Ndeg 05 CALCULO DE LA DENSIDAD NATURAL
Prof (m) N DR()(grcm3)
^min(grcm3)
Pd(grcm3)
600-645 43 58 1628 1441 1544
700-745 51 64 1628 1441 1544
800-845 74 83 1708 1454 1607
900-945 88 91 1708 1454 1607
1000-1045 94 93 1726 1467 1656
1100-1145 100 95 1726 1467 1656
Det^m inaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes Oliros 24
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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
Con la finalidad de asumir paraacutemetros de caacutelculo que correspondan a las
caracteriacutesticas inspeccionadas en el campo presentamos a continuacioacuten la
Cuadro N0 06 de denominacioacuten de arenas de acuerdo a su estado de
compacidad y los correspondientes rangos de densidad relativa seguacuten Lambe amp
Whitman (1969) y su correlacioacuten con la resistencia a la penetracioacuten estaacutendar
seguacuten Terzaghi y Peck (1948) modificada porskempton (1986)
Cuadro Ndeg 06- DESCRIPCIOacuteN DEL SUELO SEGUacuteN LA DENCIDAD
DESCRIPCION DENSIDAD RELATIVA PENETRACIOacuteN ESTAacuteNDARDR() N (GolpesPie)
Muy Suelta 0 - 1 5 0 - 4Suelta 1 5 - 3 5 4 - 1 0
Mediana 3 5 - 6 5 10 - 30Compacta 6 5 - 8 5 3 0 - 5 0
Muy Compacta 85 - 100 gt 50
ldquoFuente Lambe amp Whitman 1969rdquo
Tambieacuten es necesario tomar en cuenta que los granos angulosos encajan
unos con otros maacutes perfectamente que los redondeados y por esto las
arenas de granos angulosos tendriacutean un mayor aacutengulo de friccioacuten A
continuacioacuten se muestra una tabla que refleja esta influencia de la angulosidad y
de la granulometriacutea sobre el aacutengulo de friccioacuten maacuteximo presentada por Sowers y Sowers (1951) Cuadro Ndeg 07
Cuadro Ndeg 07- CORRELACIOacuteN ENTRE LA FORMA GRANULOMEacuteTRICA Y EL AacuteNGULO DE
FRICCIOacuteN INTERNA
FORMA
GRANULOMEacuteTRICA
AacuteNGULO DE FRICCIOacuteN MAacuteXIMO
SUELTA COMPACTA
Redondeada uniforme GJ O o 37o
Redondeada bien graduada 34deg 40deg
Angulosa uniforme 35deg 43deg
Angulosa bien graduada 39deg 45deg
ldquoFuente Sow^s y Sow^s (1951 )rdquo
Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes O liw s 25
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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
Por otro lado se muestra una correlacioacuten empiacuterica aproximada seguacuten Peck
Harrison y Thornbum (1953) de los estados de compacidad y los aacutengulos de
friccioacuten propuesta en base a ensayos de penetracioacuten estaacutendar Tal como se
muestra en la Cuadro N0 08
Cuadro Ndeg 08- CORRELACION ENTRE LA PENETRACION ESTANDAR Y EL ANGULO DE
FRICCIOacuteN INTERNA
PENETRACION ESTANDAR ANGULO DE FRICCION
N (Golpespie) (Grados)
0 - 4 2 8 - 2 9
4 - 1 0 2 9 - 3 0
1 0 - 30 3 0 - 3 6
3 0 - 50 36-41
gt 50 41 -45
ldquoFuente Peck Harrison yThornbum (1953)rsquorsquo
De acuerdo con estas referencias podemos asumir paraacutemetros con valores de
acuerdo a las inspecciones de campo de tal forma de estar del lado de la
seguridad
Como ensayo determinante se ha realizado ensayos de corte directo sobre
muestra remoldeada y drenada para hallar los paraacutemetros de Cohesioacuten (C) y
Angulo de friccioacuten 0 Los ensayos se realizaron en el laboratorio N0 2 de Mecaacutenica
de suelos y pavimentos de la Universidad Nacional de Ingenieriacutea
Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute ^ ito m o Partoes O liw s 26
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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARA DISENtildeO DEANCLAJES
31 CONDICIONES GEOLOacuteGICAS GEOTEacuteCNICAS
El perfil estratigraacutefico del suelo donde se realizoacute el estudio de mecaacutenica de suelo
presenta las siguientes caracteriacutesticas de suelo
- De OOOm a 900m Material encontrado es una arena limosa mal gradada de color gris claro (SP-SM)
- De 900m a 1100m (SW-SM) Se trata de una arena limosa bien gradada
compacta
- De 1100m a 1200m (SM) Arena limosa de densidad compacta
De acuerdo al estudio realizado in situ se determina los valores de la densidad
natural y el aacutengulo de friccioacuten para el lugar especiacutefico de Villa el Salvador de la
ciudad de Lima consideraremos el valor de cohesioacuten nula en el estudio y se
tomara dicho valor por ser un valor aun conservador para esta zona (Cuadro N0
09)
Seguacuten el estudio realizado no se encontroacute napa freaacutetica indicando que la
profundidad debe estar considerablemente maacutes abajo que la cota de cimentacioacuten
del proyecto (aproximadamente a 5000 m de profundidad)
Cuadro Ndeg 09 ESTRATIGRAFIacuteA DEL SUELO EN ZONA DE ESTUDIO DE VILLA EL
SALVADOR
Material Profundidad(m)
Nomenclaturasues Ytalt
(KNm3)Cohesioacuten
KPaAngulo de
Friccioacuten ($)
ArenaLimosa 0 0 0 -8 5 0 SP-SM 1534 0 287
ArenaLimosa 8 50 -11 00 SW-SM 1581 0 299
ArenaLimosa 1100-1150 SM 1596 1 281
Cabe sentildealar que para un disentildeo final de la estabilidad del talud con muro
pantalla anclada se recomienda la revisioacuten de la armadura de acero del muro
Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla jersquofech ille rJ re eacute ^ ito m o Paredes O liw s 27
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CAPITULO iexcln PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
que absorberaacute los esfuerzos del empuje del subsuelo para lo que se estaraacute a
disposicioacuten para las aclaraciones requeridas para el detalle respectivo
32 ESTABILIDAD DE CAPACIDAD DE CARGA DE PANTALLAS
ANCLADAS EN SUELOS
321 Introduccioacuten
El comportamiento de un anclaje en el suelo se rige principalmente por el
mecanismo de transferencia de la carga soportada por el anclaje al suelo masivo
a traveacutes de interacciones en la interfase suelo de bulbo (Figura 31) Este
mecanismo de interaccioacuten resulta en un aumento de la tensioacuten normal efectiva
del suelo y por consiguiente aumentando su resistencia a la cizalladura y el
factor de seguridad contra la rotura
En el disentildeo de una cortina atirantado la hipoacutetesis baacutesica es que las fuerzas
horizontales generadas por las presiones de contacto en la estructura del suelo
deben ser equilibradas por puntales mientras que el alivio de las tensiones
normales verticales causadas por la excavacioacuten por supuesto no Con esto los
valores de la tensioacuten de cizallamiento inducido por el proceso de excavacioacuten
aumentan significativamente con la profundidad de este
La tendencia de la cortina se mueve dentro de la excavacioacuten de la represioacuten
inducida por el suelo a lo largo de la superficie del suelo Pero pretensado la
primera liacutenea de las barras de cortina presiona contra las paredes de la
excavacioacuten sujetaacutendola al punto de anclaje Con el avance de la excavacioacuten la
estructura ahora tiende a girar alrededor de la primera liacutenea de amarre
causando desplazamientos laterales en el nuevo nivel de la excavacioacuten a su
vez de nuevo seraacute restringido por la aplicacioacuten de pretensado en la siguiente
liacutenea de anclaje Por lo tanto el movimiento de la cortina medida que avanza la
excavacioacuten se forma por una combinacioacuten de rotacioacuten y traslacioacuten influenciada
por un nuacutemero de factores tales como la cortina de incrustaciones en el terreno
de cimentacioacuten la inclinacioacuten varillas el grosor y rigidez de la estructura valores
de la distribucioacuten hipoacutetesis de sobrecarga de presiones de contacto en la interfaz suelopantalla etc La figura 04 ilustra las fuerzas que actuacutean sobre las bandas
Determinadoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute ta t to io Paredes O liw s 28
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CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
y las tensiones de cizallamiento en la interface suelo-pantalla que se desarrollan
en la excavacioacuten que se lleva a cabo
tFigura 04 Mecanismo de transferencia de carga en anclajes (Juran e Elias 1991)
Superficie de terreno
Figura 05 Sistema idealizado de fuerzas sobre pantallas atirantadas (Hanna 1982)
322 Modos de falla de pantallas ancladas en suelos
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes O liw s 29
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CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Hay varios mecanismos posibles de falla de los muros anclados Estas fallas
comuacutenmente son causadas por exceso de carga sobre un ancla Las cargas de
exceso pueden estar relacionadas con la carga de pre-tensionamiento la
secuencia de excavaciones las fuerzas del agua y fuerzas siacutesmicas entre otras
Los mecanismos de falla pueden involucrar los tendones la masa de suelo el
bulbo o las estructuras superficiales
Los principales tipos de falla son los siguientes de acuerdo con la figura 06
Figura 06 Tipos de ruptura de una pantalla anclada en suelo (GeoRio 2000)
a) Punzonamiento en la base - el suelo de fundacioacuten que soporta la base de
la pantalla tiene una capacidad de carga baja de menos de 20 kPa con iacutendice de resistencia a penetracioacuten NSPT lt 10
b) Rotura en fondo de la excavacioacuten - puede ocurrir cuando existe una capa de terreno blando debajo del nivel de excavacioacuten
Determinadoacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 30
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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
c) Ruptura Global - romper la cuntildea en mayor riesgo durante el proceso de
excavacioacuten o disturbacion generalizado de profundidad (veacutease tambieacuten
la Figura 07)
d) Deformacioacuten Excesiva - puede ocurrir durante la construccioacuten antes de
que el pretensado de los anclajes
e) Rotura del tirante - se puede producir si los componentes del sistema son
individualmente atirantado inadecuadamente o debido a la ocurrencia de
la sobrecarga de los anclajes durante la construccioacuten cuando no todos
los niveles de anclaje tambieacuten se instalaron
f) Rotura de la pantalla - ocurrencia de ruptura en flexioacuten debido al disentildeo
estructural inadecuado o ruptura de perforacioacuten anclas
Rupftra laquom cunha Ruptura generalizada
Figura 07 Tipos de ruptura global cuntildea y generalizada (GeoRio 2000)
323 Estimacioacuten de la capacidad de carga de anclaje en suelos
La mejor estimacioacuten de la capacidad de carga de los anclajes en suelos se
determina mediante la realizacioacuten de pruebas preliminares de anclaje construido
con la misma tecnologiacutea y mano de obra en el futuro emplazamiento de la obra
ya que no es teoacutericamente posible incorporar meacutetodos para el caacutelculo de la
influencia de diversos factores determinantes tales como proceso de perforacioacuten la calidad de mano de obra el proceso de inyeccioacuten etc
^ te rm in a c ioacute n del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes OIiacutetos 31
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CAPITULO lli PARAMETROS GEOTECNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
En general los meacutetodos disponibles para la determinacioacuten de la capacidad de
carga de los anclajes en suelo consideran que la resistencia del anclaje se debe
exclusivamente a la resistencia al corte desarrollado en la interface suelo-bulbo
sin tomar en consideracioacuten de los efectos del proceso de construccioacuten
incluyendo la influencia de procedimiento de inyeccioacuten soacutelo cualitativamente
3231 Norma Brasileiacutera NBR-5629
La NBR-5629 recomienda la estimacioacuten preliminar de liacutemite de capacidad de
carga anclada usando las siguientes expresiones
Suelos Granulares
Suelos Cohesivos r = a 0 UXb sO O M
Doacutende
Capacidad de carga limite o ultima
G Tensioacuten vertical efectiva en el punto medio del anclaje
U Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje
K f Coeficiente de anclaje dado en la Cuadro Ndeg 10
Lb Longitud del bulbo del anclaje
o Coeficiente de reduccioacuten de resistencia al corte no drenada Su
a 0 = 075 para Su s 40 kPa yPara suelos cohesivos
a 0 = 035 para Su s 100 kPa
lsquo Determinadoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de arcla|eBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliros 32
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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Cuadro Ndeg 10 COEFICIENTE Kr DE SUELOS GRANULARES
Suelo Compacidad
Suelta Compacta Muy CompactaLimo 010 040 100
Arena Fina 020 060 150
Arena Media 050 120 200
Gruesa y Pedr^ones 100 200 300
ldquoFuente Norma Brasilera NBR-5629
Este meacutetodo no tiene en cuenta los efectos de la presioacuten de inyeccioacuten El NBR-
5629 reconoce que la inyeccioacuten del bulbo de anclaje de la lechada puede ser del
tipo simple con flujo ascendente y de una sola etapa o por medio de vaacutelvulas y
en etapas sucesivas a criterio de la empresa ejecutora siempre que esteacuten
garantizados el llenado completo del agujero abierto en el suelo y la capacidad
de carga para el anclaje
3232 Meacutetodo de Ostermayer (1974)
Propone aacutebacos que relaciona la longitud de la zona de anclaje (bulbo) con la
capacidad de carga maacutexima de anclaje basado en el anaacutelisis de los resultados
de aproximadamente 300 ensayos en Alemania en anclajes con diaacutemetro de
perforacioacuten entre 10 y 20 cm y cobertura del suelo superior a 4m
La Figura 08 muestra las correlaciones sugeridas por Ostermayer para suelos
granulares sin especificacioacuten del procedimiento de inyeccioacuten o los valores de la presioacuten de inyeccioacuten
D e te ^ in a d oacute n del creficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato la je Bachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 33
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CAPITULO PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOSPARADISENtildeO DE ANCLAJES
laquoen
9laquo
O
mdash g pedregulho arenoso
areia meacutedia a grossa com pedregulho
Figura 08 Capacidad liacutemite de carga de anclaje en suelos granulares seguacuten Ostermayer (1974)
Para suelos cohesivos (limos y arcillas plaacutesticas medianas arcillas altamente
plaacutesticas) Ostermayer (1974) tambieacuten presento en la Figura 09 la variacioacuten con
la longitud de bulbo de la resistencia al cizallamiento en la interface suelobulbo
por unidad de longitud para anclajes realizados con y sin reinyeccioacuten En la
Figura 10 la variacioacuten en la resistencia al corte se muestra como una funcioacuten de
la reinyeccioacuten de presioacuten con lechada de cemento en la relacioacuten agua cemento
preparado = 04
ldquoDeterminaaoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jraeacute Antonio P a rce s OIitos 34
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CAPITULO IIIrsquo PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Figura 09 Resistencia a la rotura por unidad de longitud de los anclajes en suelos cohesivos
(Ostermayer 1974)
400
300
19 ancoragens executadas em argila de mediacutea a alta plasticidade Wl = 48a58 lp = 25 a35 le =11 a12
2001
Perfura^aacuteo
15(4M|
1510)
com reve^mento seco sem revestlmento seco sem revestimento com lavagem 15(420) - diagravemetro do furo- 15cm
-420 Kg de cimento consumido nareinjepao
1000 2000 3000 4000
Pressaacuteo de iacutenjegaacuteo (kPa)
Figura 10 Influencia de la presioacuten de inyeccioacuten en la resistencia al corte en suelos cohesivos
(Ostermayer 1974)
Determinacioacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio Paredes O liw s 35
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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
3233 Meacutetodo de Bustamante amp Doix (1985)
Basado en 120 pruebas de carga realizadas en Francia Bustamante y Doix
(1985) sugieren un meacutetodo para el dimensionamiento de los anclajes los cuales
consideran la influencia de la teacutecnica de inyeccioacuten presioacuten de inyeccioacuten y
volumen de pulverizacioacuten de cemento inyectado La capacidad de carga liacutemite de
anclaje Tmax se puede determinar por
Tmm Capacidad de carga limite o ultima
De Diaacutemetro medio para el tramo anclado
Dp Diaacutemetro perforado para el tramo anclado
P Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten
Lb Longitud del tramo anclado
qs Resistencia al cizallamiento o cortante
Cuadro Ndeg 11 COEFICIENTE 0 PARA SUELOS
Tipo de Suelo Coeficiente 0
Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten
Grava 180 13-14
Grava Arenosa 1 6-1 8 12-14
Arena con Grava 1 5-1 6 12-13
Arena Gruesa 1 4-1 5 11 -1 2
Arena Media 1 4 -1 5 11 -1 2
Arena Fina 1 4-1 5 11 -1 2
Arena Limosa 14- 15 11 -1 2
Limo 14-1 6 11 -12
Arcilla
OcitCO 12
Marga 18-21 11 -12
Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11
Determlnaaoacuten del c o c ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio P a rce s OIiacutetos 36
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CAPITULO un PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
El cuadro N011 presenta los valores de p que es el coeficiente de escala para
varios tipos de suelo teniendo en cuenta las dos teacutecnicas de inyeccioacuten (con y sin
reinyeccioacuten) suponiendo que el volumen inyectado es de al menos 15 veces el
volumen perforado para llegar a los valores de p en la tabla Como era de
esperar los valores maacutes altos del coeficiente se producen para los anclajes
reinyectadas
Los graacuteficos de correlaciones empiacutericas para estimar los qs coeficientes para
anclajes con y sin reinyeccioacuten se presentan para las arenas y gravas en la
Figura 11 y de limos y arcillas en la Figura 12 construida sobre la base de los
resultados de Doix y Bustamante (1985) Fujita (1977) Ostermayer y Scheele
(1977) Ostermayer (1974) Koreck (1978) y Jones (1980 1984) En abscisas la
cantidad Pl se refiere al liacutemite de presioacuten de inyeccioacuten y N el nuacutemero de golpes
de la prueba SPT
0 0 9 i f i 15 20 U 30 39 40 4 fl 3 0 S5 90 6S 7 0
Pl (MPa)1 _____i _______ i _____ i______ i _______ i _____i______ i _______ l __ mdasha--------- a--------- J-----------1---------- 1---------- 1
0 K O 30 D 90 laquo m laquo) tu M) no t raquo 1U 1WN
Figura 11 Correlaciones empiacutericas para la fuerza de cizallamiento por unidad longitud en la arena I
grava (Bustamante y Doix 1985)
lsquo Determlnadoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para diserto dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 37
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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Las correlaciones muestran que en comparacioacuten con una sola inyeccioacuten de los
efectos de la reinyeccioacuten en fases sucesivas son aparentemente maacutes
pronunciada para las arcillas limos (Figura 12) que para la arena grava (Figura
11) contradiciendo las pruebas experimentales que indican que los suelos
arenosos son de mayor inyectabilidad y maacutes susceptibles a los efectos de la
sucesiva reinyeccioacuten a alta presioacuten Este comportamiento puede deberse a otros
factores no considerados por Bustamante y Doix (1985) en la interpretacioacuten
empiacuterica de los resultados de las pruebas de carga (Novaacuteis Souza 2001)
-------------1-------------1------------T---------- ---F-------- ---------------- ~lo 10 20 30 40 W 60
N
Figura 12 correlaciones empiacutericas para la resistencia al corte por unidad de longitud en arcillas
limos (Bustamante y Doix 1985)
3234 Meacutetodo de Costa Nunes (1987)
Similar al meacutetodo de Bustamante y Doix (1985) fue propuesto por Costa Nunes
(1987) pero con la importante diferencia de que la influencia de la presioacuten de inyeccioacuten puede ser analizada cuantitativamente no soacutelo cualitativamente como en el meacutetodo de Bustamante y Doix (1985)
La capacidad de carga del liacutemite del anclaje estaacute dada por
bullDetermigravenatigraveoacuten del e ffic iente de resistencia al corte unitagraverio entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralaleBachiller Jreeacute Antonio Partoes OIiacutetos 38
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CAPITULO lli PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOS P A MDISENtildeO DE ANCLAJES
= c + +(TI
r M Capacidad de carga limite o ultima
D Diaacutemetro medio del bulboe
nd Coeficiente de aumento del diaacutemetro debido a la presioacuten de inyeccioacuten
nl Coeficiente de reduccioacuten de longitud por la presioacuten no uniforme
Lb Longitud del tramo anclado
r Resistencia al cizallamiento en la interface bulbo - suelo
Para determinar la resistencia al cizallamiento en la interface suelo-bulbo Costa
Nunes (1987) considera el criterio de rotura de Mohr-Coulomb suponiendo una
inyeccioacuten a presioacuten residual a rsquor estimada en un 50 la presioacuten inyeccioacuten dada
c Cohesioacuten
Yc Peso especiacutefico del suelo a una profundidad al centro del bulbo
h Profundidad al centro del bulbo
nh Reduccioacuten del factor de profundidad cuando es maacutes de 9m
0 Angulo de friccioacuten
a r 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten
Seguacuten Costa Nunes en la mayoriacutea de los casos se puede considerar nh = na = nb = 1
lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 39
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA AL CORTE
UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
41 PROCEDIMIENTO DE TRABAJO
El presente procedimiento comprende los trabajos requeridos para la correcta
ejecucioacuten de los anclajes en la zona determinada en villa el salvador
411 Secuencia de los trabajos
4111 Anclajes de cable
Los anclajes post-tensados son estructuras flexibles y lineales compuestos por
varios cordones de acero de alta resistencia los cuales se adhieren o fijan con
cemento dentro de roca o suelo estable (pasando el planode falla) Los anclajes
al tensarlos transmiten los esfuerzos desde el cabezal (extremo visible en la
superficie del talud) hasta el tramo anclado mitigando de esta forma los
movimientos del talud
Los anclajes estaraacuten conformado por cordones de acero grado 270 de baja
relajacioacuten con 58rdquo (1500 mm) de diaacutemetro acorde con los requerimientos del
ASTM A-416 Las caracteriacutesticas mecaacutenicas del acero grado 270 de baja relajacioacuten son
Esfuerzo miacutenimo a la rotura 18980 kgmm2 (18619 KNcm2)
Esfuerzo de fluencia 17082 kgmm2 (16757 KNcm2)
Moacutedulo de elasticidad 2780000 kg (195 KNmm2)
Seguacuten los requerimientos indicados en la norma ASTM A-416 los valores de resistencias miacutenimas del cable se indica a continuacioacuten
Diaacutemetro del cordoacuten 1524 mm (0600 in)
Deterninadoacuten del ^laquofic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 40
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Aacuterea de acero por cordoacuten 14000 mm2 (0153 in2)
Resistencia miacutenima a la rotura (Fr) 2657000 kg (2607 kN)
- Resistencia miacutenima a la fluencia (Sfc) 2391000 kg (2346 kN)
Con estas caracteriacutesticas se obtienen seguacuten los lineamientos para disentildeo
indicados en las recomendaciones del Instituto del Post-Tensado los siguientes valores para cada cable de acero de 06rdquo de diaacutemetro (1524 mm)
- Carga de disentildeo o trabajo (060 F r ) 1595040 kg (15642 KN) Ftr
- Carga de ensayo (120 Ftr) 1914007 kg (18770 KN)
- Carga de incorporacioacuten (105 Ftr) 1674782 kg (16424 KN)
lsquo Porcentaje sugerido para los ensayos en anclajes temporales
a) Armado de Anclajes
La preparacioacuten de los anclajes ha sido realizado sobre una plataforma provisional para el montaje primero se prepararaacute el tubo de inyeccioacuten de PVC
clase 10 con diaacutemetro de 1rdquo donde se ejecutaraacuten los agujeros para la inyeccioacuten
(vaacutelvula-manguito) Luego alrededor del tubo de inyeccioacuten se colocaraacuten los
cables de acero sobre separadores y cortados seguacuten la longitud definitiva del
anclaje
Los cables requeridos fueron suministrados y montados en campo el tramo del
cable de acero correspondiente al bulbo del anclaje ha sido preparado previamente y en la zona de transicioacuten del tramo libre al anclado el cable fue
sellado con cinta plaacutestica para evitar la entrada de lechada de cemento al tramo libre el tramo libre se protegioacute (aisloacute) con una manguera de polietileno actuando
como un forro
lsquo Deterrnnadoacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes Olitos 41
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Figura 13 Armado de anclaje de cable
b) Perforacioacuten
El objetivo de las perforaciones para anclajes es la obtencioacuten de un agujero con
la mayor linealidad posible El diaacutemetro de la perforacioacuten debe permitir la instalacioacuten del anclaje de cable del modo maacutes faacutecil posible
Baacutesicamente existen dos sistemas de perforacioacuten que pueden ser utilizados en
la ejecucioacuten de anclajes El primero es el sistema rotativo convencional y el segundo ha roto percusioacuten
Para la ejecucioacuten de la perforacioacuten se ha empleado el meacutetodo rotativo con el uso de una zapata tipo widia
El sistema que se ha aplicado es de perforacioacuten a rotacioacuten con tuberiacutea HQ hasta la profundidad requerida una vez llegado a la cota se perfora con tuberiacutea de
revestimiento HW (rimando en la zona exterior de la tuberiacutea HQ) hasta llegar a la cota de fondo donde se colocaraacute el anclaje
Se procede a limpiar el sondeo con agua y se retira la tuberiacutea interior HQ una vez retirada toda la tuberiacutea HQ se procede a colocar el anclaje de cable
Bachllldrsquo Jeacute Antonio Paredes Oliws 42
Determinadoacuten del crofidente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclaje
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Colocado el anclaje de cable se procede a retirar la tuberiacutea de revestimiento HW
para despueacutes inyectar el anclaje con lechada de cemento
Figura 14 Colocado de anclaje de cable en sondeo
c) Inyeccioacuten
Los anclajes fueron fijados en el terreno a traveacutes de lechada de cemento compuesta por una mezcla de agua limpia con cemento Portland comuacuten tipo I
La gran mayoriacutea de las recomendaciones y praacutecticas existentes situacutean la relacioacuten
aguacemento entre 045 y 055 en peso
En nuestro caso se ha usado la relacioacuten ac de 050 mezcla que garantiza una
resistencia a la compresioacuten simple de 210 kgcm2 a los 7 diacuteas
Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enve la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 43
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Figura 15 Inyeccioacuten de anclaje de cable
d) Tensado
Todos los anclajes fueron tesados una vez que la lechada de cemento del
anclaje obtuvo la resistencia adecuada (210 kgcm2) se estimoacute en 7 diacuteas como miacutenimo en cada caso
El tesado de los anclajes se realizoacute con gato hidraacuteulico de hasta 100Tn de carga
de trabajo y con una carrera en el pistoacuten de hasta 10rdquo ademaacutes permitioacute tesar
los cables del anclaje en conjunto el tesado se realizoacute hasta llegar al arranque del bulbo
4112 Equipos y Materiales
Relacioacuten de equipos y materiales utilizados
Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Antonio Paredes O liw s 44
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Cuadro Ndeg 12 EQUIPOS UTILIZADOS
ITEM DESCRIPCION CANTIDAD
1 B O M B A DE LO D O S C M O T O R L IS TE R P E T TE R 100
2 B O M B A P A R A TE N S A D O E N E R P A C 100
3 G A T A H ID R A U L IC A E N E R P A C DE 10000 PSI 100
4 E Q U IP O DE P E R F O R A C IO N R O T A T IV O D IA M A N TIN O 100
5 B O M B A DE IN Y E C C IO N DE C E M E N T O 100
6 TU B E R IA DE P E R F O R A C IO N HQ y H W 100
7 TU B E R IA DE IN Y E C C IO N C O N O B T U R A D O R 100
8 E Q U IP O DE SPT 100
42 ESTIMACIOacuteN DE LA CAPACIDAD DE CARGA SEGUacuteN LOS DATOS OBTENIDOS EN EL ESTUDIO DE MECAacuteNICA DE SUELOS
De acuerdo a los datos obtenidos en el estudio de mecaacutenica de suelos se tiene
lo siguiente
Cuadro Ndeg 13 DATOS REALES DEL ESTUDIO
DATOS
Del estudio de mecaacutenica de suelos De los anclajes
Paraacutemetros Unidad Paraacutemetros Unidad
Cohesioacuten 0 Carga de Anclaje NA
Angulo de friccioacuten 2870o Profundidad del bulbo de anclaje 950m
Peso Unitario 1476 KNm3 Diaacutemetro del bulbo 0114m
Clasificacioacuten SUCS Arena limosa gradada SP-SM
Longitud del Bulbo de Anclaje 40 50 y 60m
Factor de seguridad Presioacuten de iny^cioacuten 60 kgcm2
Habiendo obtenido todos los paraacutemetros necesarios se puede estimar las capacidades de cargas de acuerdo a los meacutetodos mencionados en el capiacutetulo anterior(Capiexcltulo III 323)
Deterrntoadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 45
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
gt Norma Brasilera NBR 5629
gt Bustamante y Doix 1985
gt Meacutetodo Costa Nunes 1985
421 Norma Brasilera NBR 5629
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son las longitudes
ancladas que 40 50 y 60m asiacute como el valor Itf igual a 15 valor que se
obtiene del tipo de suelo del cuadro Ndeg 10
Cuadro Ndeg 10 - Coeficiente Kf de suelos granulares NBR-5629
Suelo Compacidad
Suelta Compacta Muy Compacta
Limo 010 040 100
Arena Fina 020 060 150
Arena Media 050 120 200
Gruesa y Pedr^ones 100 200 300
2 - M C T O D O D E L A N O R M A B R A S I L E R A - 5 6 2 9
_ J 7 -T = 0 -7 U t L r K s Para suelos granularesmax Z b f
T (max) =
az =
Capacidad de carga limite o ultima TN
Esfuerzo vertical efectivo en el punto medio del anclaje KNm2
O
CIl
II II Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje m
Longitud del bulbo del anclaje m
coeficiente de anclaje dado en la Tabla Ndeg M
Cuadro Ndeg 14 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BR-5629
y e
(K N m 2 )
z
iexclm )
D
(m )
a z
(K N m 2 )
U
( m )
Lb
(m )
K f T ( m a x )
lt trade l
14 8 7 0 01 103 32 0 4 3 4 0 9 15 27 23 _
14 8 65 0 1 9 5 9 4 0 4 3 5 0 15 V 3 1 6 1 ___
14 8 6 0 H 0 1 8 8 5 6 0 4 3 6 0 B U 15 35 01
Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de arolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes Ouumltos 46
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
422 Meacutetodo Bustamante y Doix 1985
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son la parte anclada
40 50 y 60m el diaacutemetro perforado 0114m el coeficiente p que es el
coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo seguacuten el tipo de inyeccioacuten para
nuestro caso es el 14 derivaacutendose este valor del estudio de suelo (Cuadro Ndeg
11) El coeficiente qs (resistencia cortante) toma valores de 02 y 025 Mpa
Cuadro Ndeg 11 - Coeficiente p para suelos
Tipo de Suelo Coeficiente P
Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten
Grava 180 13 -14
Grava Arenosa 1 6 -1 8 12 -14
Arena con Grava 1 5 -1 6 12-13
Arena Gruesa 14- 15 11 - 12
Arena Media 1 4 -1 5 11 - 12
Arena Fina 14 -1 5 11 -12
Arena Limosa 14- 15 1 1 -1 2
Limo 14- 16 1 1-1 2
Arcilla 1 8 -2 0 12
Marga 18- 21 11 - 12
Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11
3- METODO DE BUSTAMANTE Y DOIX 1985
T(max) = Capacidad de carga limite o ultima TN
De= Diaacutemetro medio para el tramo anclado m
Dp = Diaacutemetro perforado para el tramo anclado mLb= Longitud del tramo anclado m
P = Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten qs= Resistencia al cizallamiento o cortante Mpa
ldquoDeterminadoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo de anclajerdquoBachiller Jraeacute Antonio Paredes Oliws
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Cuadro Ndeg 15 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BUSTAMANTE DOIX 1985
p Dp
(m)De(m)
Lb(m)
qs
(Mpa)
T (max)
(TN)130 011 0149 40 025 4759130 011 0149 50 02 4759130 011 0149 60 02 5710
423 Meacutetodo Costa Nunes 1985
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada necesarios son la
longitud de la parte anclada 40 50 y 60m el diaacutemetro perforado para el tramo
anclado 0114m ademaacutes el coeficiente de reduccioacuten por la presioacuten no uniforme
ni el coeficiente de aumento de diaacutemetro nd por la presioacuten de inyeccioacuten estos
dos uacuteltimos coeficientes toman valores de 1 otro dato de entrada importante
seguacuten Costa Nunes es la resistencia cortante t que es calculada con la
expresioacuten
T f = c + (c rsquo+CT rsquo 0 SUELOSGRANUWRES
r f = c + (y chnh +CTr )tan0 SUELOS COHESIVOS
C = Cohesioacuten del suelo KNm2yc= Peso especifico del suelo a una profundidad al centro del bulbo KNm3 h = Profundidad al centro del bulbo m
nh = Factorde correccioacuten cuando esta a una superior a 9m 0 = Angulo de friccioacuten
or= 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten KNm2
Para mayoriade asos nh = nb = nd = 10 De acuerdo a Costa Nunes
Cuadro Ndeg 16 RESISTENCIA CORTANTE SEGUacuteN DATOS
C ye h nh 0 OT T
(KNm2) (KNm3) (m) (0 ) (KNm2) (KNm2)
00 148 70 10 287 4000 2756
00 148 65 10 287 4000 2715
00 148 60 10 287 4000 2675
techlllerJtoeacute Antonio Parces Oliws 4 8
Deteminadoacuten del (E fic ien te de resistencia al corte unitario ende la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquo
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La resistencia cortante hallada de esta ecuacioacuten depende de los paraacutemetros
mostrados en la figura superior asiacute como la presioacuten de inyeccioacuten que se usa no
supera los 8 a 10 Kgcm2 con estos datos se halla el esfuerzo cortante que es
un valor de 3924 KNm2 El diaacutemetro medio de la perforacioacuten es de 0137m
1- METODO DE COSTA NUNES
T(max) = C a pa c idad d e ca rga l im i te o u l t im a TN
D e = D ia m e tro m e d io d e l b u lb o m
nd= C o e f ic ie n te d e a u m e n to d e l d ia m e tro d e b id o a la p re s ioacute n d e in y e c c ioacute n
^ = L o n g itu d d e l t ra m o a n c la d o m
nl = C o e f ic ie n te d e re d u c c ioacute n d e lo n g itu d p o r la p re s ioacute n n o u n ifo rm e
x = R e s is te n c ia al c iz a lla m ie n to e n la In te r fa s e b u lb o s u e lo K N m 2
Cuadro Ndeg17 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO COSTA NUNES 1985
ni Lb nd De Tmax(m) (m) (TN)
10 40 10 011 403
10 50 10 011 497
10 60 10 011 587
Aplicado estos tres meacutetodos para calcular la capacidad de carga uacuteltima podemos elaborar el siguiente cuadro Ndeg 18
Cuadro Ndeg 18 CUADRO RESUMEN PARA LAS DIFERENTES LONGITUDES DE BULBOS
ANCLAJE METODO NBR-5629 BUSTAMANTE Y DOIX COSTA NUNES
BULBO T (Max) T (Max) T (Max)
(m) (TN) (TN) (TN)
40 27-23I M t 4759 4030
50 3161 4759 4970
60 3501 5710 5870
D e t^m ito a oacute n del ^laquo fic ien te de resistencia al to rte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 49
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43 RESISTENCIA ENTRE EL BULBO Y EL SUELO
La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las
propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y
la presioacuten de inyeccioacuten (Cuadro N0 11)
El esfuerzo al cortante en el anclaje puede ser calculado por la expresioacuten
(Littlejohn y Bruce 1975)
Ecuacioacuten (10)
Doacutende
T = Fuerza de tensioacuten de disentildeo
D h = Diaacutemetro del hueco
r a = Esfuerzo de cortante permitido
Lb = Longitud cementada del bulbo
Determ l^raoacuten del ctoficiente de resistencia al torte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje Bachiller Jraeacute Antonio Partoes O lilaquo s 50
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Cuadro N0 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuerzos en bulbos de diaacutemetro
pequentildeo (Sabatini y otros 1999)
Tipo de SueloFactor Suelo Granular Suelo Cohesivo
Propiedades del sueloAngulo de friccioacuten tamantildeo y distribucioacuten de los agriados Mheslon Indice plastico
l^todo de perforacioacuten El uso de tuberiacutea de revestimiento aumenta los esfuereos normales y de friccioacuten
El uso de lodos en la ^rforacioacuten disminuye la capacidad
Longitud del bulto
La resistencia aumenta al aumentar la longitud del bulbo hasta los 6 metros con incrementos moderados hasta los 12 metros y muy ^co Incremento despueacutes de los 12 m
Incrementos continuos en suelos con resistencia no drenada menor de 96 kPa
1 ----mdash r
Aumenta la resistencia hasta un diaacutemetro de 30 centiacutemetros
Diaacutemetro del bulboAumenta la resistencia al aumentarel diaacutemetro hasta 10 centiacutemetros y muy poco a partir de ese diaacutemetro
i
La capacidad del ancla aumenta al aumentar la presioacuten de inyeccioacutenPresioacuten de Inyeccioacuten
La capacidad del ancla aumenta solamente con inyeccioacuten por etapas Presiones iniciales muy altas deben evltarse
En el Cuadro N0 20 se muestran algunos valores del esfuerzo de cortante permitido para anclajes en roca y en suelos Los tendones deben separarse
entre siacute utilizando espaciadores para asegurar la adherencia total de cada uno
de ellos a la mezcla cementante en toda la longitud del bulbo Adicionalmente
deben colocarse centralizadores para garantizar que existe un cubrimiento de mezcla de miacutenimo 10mm
Determinadoacuten del cw ficlente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliras 51
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Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo
interface a lo largo del bulbo (Modificado de PTI
de anclaje y el material en la
1996)
R esistencia Uacute ltim a al C ortan te R es is tenc ia Uacute ltim a alen tre el Bulbo y el ^ t e r ia l en la C ortan te entre el B u lto y el
T ipo de ^ t e r ia l In tertace P eriacutem etra l del B u lto ^ t e r i a l en la Interfacepara Iny toc ione s por P eriacutem etra l del B u lto para
G ravedad Inyecciones a P resioacuten
Kpa Kpa
G ranito y basa lto 1700 a 3100
C aliza do lom fflca 1 4 0 0 a 2 1 0 0
C aliza blanda 1000 a 1ltW0
P izarras y lutitas duras 800 a 1400
Lutrias blandas 200 a 800
Aren iscas 800 a 1700
Aren iscas m e tto riza d a s 700 a 800
C reta 200 a 1100
^ r g a m eteorizada 150 a 250
C oncre to 1400 a 2 8 0 0
Arcilla lim osa blanda30 a 70
Arcilla lim osa30 a 70
Arcilla dura de p lastic idad m edia a alta
30 a 70 30 a 100
Arcilla m uy dura de p lastic idad m edia a alta
70 a 170
Arcilla m u y dura lim osa de p lastic idad m edia
270 a 370
Arena de grano m edio a fino dens idad m edia a alta
80 a 370
Arena de grano grueso con grava densidad media
100 a 600
Arena de grano g rueso con grava densidad densa a m uy densa
70 a 140 250 a 900
Arenas lim osas170 a 400
D etritos g lac ia les densos300 a 500
Grava arenosa densidad m edia200 a 1300
Grava arenosa densa a m uy densa 270 a 1300
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario en te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 52
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga en bulbos de anclas preshy
tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatini y otros 1999)
Tipo de Suelo
DensidadRelativa
(SPT)
Transferencia Estirada en
kNmmdashf---------------------- 1
Suelta 145^ en a y l^d ia densa 220grava Densa 290
Suelta 100^ en a l^dia densa 145
Densa 190
Suelta 70^ en a y l^d ia densa 100limos Densa 130
I^zcla de arenay arcilla Dura 30de baja l^ y Dura 60plasticidad
Suelta SPT = 4 a 15^ d ia densa SPT = 15 a 30
Densa SPT = mas de 30
431 Calculo de la adherencia
La resistencia a la adherencia muy raramente se mide en el laboratorio y no existe un procedimiento estaacutendar para calcularla La mayoriacutea de los disentildeos se basan en estimativos ldquocrudosrdquo de la resistencia entre el suelo o roca y el bulbo
por correlacioacuten con casos similares tablas de resistencias tiacutepicas o por la
experiencia local
La carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar SPT como se
indica en la Cuadro Ndeg 20 (Sabatini y otros 1999) El factor de seguridad recomendado debe ser mayor de 20
La suposicioacuten de la resistencia entre el bulbo y el suelo genera una gran incertidumbre en el disentildeo y en ocasiones se ha llegado a fracasos
Determlnaaoacuten del cw fic iente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 53
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILM EL SALVADOR
Como solucioacuten a la incertidumbre generada por la suposicioacuten de la adherencia
entre el bulbo y el suelo se acostumbra a realizar pruebas de carga de anclajes
con el objeto de verificar en campo los valores supuestos y si es necesario
modificar las longitudes del bulbo o las cargas aplicadas
Estos ensayos son muy importantes al inicio del proceso de construccioacuten de los
anclajes Despueacutes de realizados los ensayos de carga se procede a revisar y
actualizar el disentildeo en lo relacionado con los bulbos de anclaje especialmente
cuando se requiere aumentar su longitud
44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE EL BULBO Y EL
SUELO EN VILLA EL SALVADOR
441 Tensado de anclajes
Los anclajes han sido tensados hasta llegar al arranque del bulbo para esto se
detalla a continuacioacuten los resultados de la prueba de tensado
Cuadro Ndeg 22 CARGA DE ARRANQUE DE BULBOS EN VILLA EL SALVADOR
Anclaje Longitud Bulbo (m) Carga Tesado (TN)
A-I 40 3646
A-ll 50 4215
A-lll () 60 4404
() Para el anclaje A-lll no se llegoacute al arranque
Con los datos obtenidos procedemos a calcular el esfuerzo de corte en la
interaccioacuten bulbo - suelo para esto nos apoyamos con la Ecuacioacuten (10)
Seguacuten la ecuacioacuten se tiene
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller J toeacute Antonio Paredes OHtos 54
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
T
nDhLb
Cuadro Ndeg 23 ESFUERZO DE CORTE ENTRE BULBO - SUELO EN VILLA EL SALVADOR
ANCLAJE T(TN) Dh (m) Lb(m) T a (KNm2)
A-I 3646 01143 40 24902
A-ll 4215 01143 50 23030
A-lll () 4404 01143 60 20053
lsquo to te rm in^oacuten del ctoficlente de resistencia al torte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 55
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Ciril OBTENIDOS
CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS
51 Capacidad de Carga Ultima Obtenido
La capacidad de carga ultima obtenida en campo para los anclajes A-I y A-ll se
verifica cuando el bulbo falla por arrancamiento mientras que para el anclaje A- III el bulbo no falla por arrancamiento sin embargo se ensaya hasta llegar al
liacutemite de fluencia
De acuerdo al cuadro N0 22 para los anclajes A-I y A-ll se ha llegado a la carga
ultima mientras que para el anclaje A-lll se ha llegado a la carga miacutenima de
fluencia
El cuadro N0 23 nos indica el esfuerzo de corte real que existe entre el bulbo y
el suelo de la zona en estudio los valores de ^ a para los anclajes A-I y A-ll son
calculados de acuerdo a la Ecuacioacuten (10)
52 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido
De los valores obtenidos con referencia a los anclajes A-I y A-ll se puede
comparar con los valores del Cuadro Ndeg 20 por consiguiente para las arenas
limosas se tiene un rango de valores que pudiera tomar ^ a (170 KNm2 - 400
KNm2) el cual estaacute dentro de ese rango nuestros valores hallados para nuestro
tipo de suelo en estudio seguacuten el Cuadro Ndeg 23
Haciendo un graacutefico comparativo con los resultados obtenidos del Cuadro Ndeg 23
y los datos que nos brinda el Cuadro Ndeg 20 de acuerdo al rango de valores se
tiene el Figura Ndeg 16
En la Figura Ndeg 16 podemos visualizar los valores obtenidos que se encuentran
dentro del rango de valores de Resistencia Uacuteltima al Cortante entre el Bulbo y el
suelo arenoso
Determinacioacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 56
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Civil OBTENIDOS
Figura Ndeg 16 Valores resistencia uacuteltima
Tambieacuten se pudo observar que los diaacutemetros reales fueron mayores en
comparacioacuten con el diaacutemetro de perforacioacuten tal como se muestra en el cuadro
N0 24 -
Cuadro Ndeg 24 DIAacuteMETROS REALES EN CAMPO Y EL EN AUMENTO
ANCLAJE D Teoacuterico (m)D Real de
Anclaje (m)() Aumento
A-I 01143 0141 2336
A-ll 01143 0147 2860
A-lll () 01143 0151 3211
lsquo Deteroinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte uniterio e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jw eacute Antonio Paredes O liw s 57
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Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
61 CONCLUSIONES
1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de
valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se
realizoacute la prueba (Villa el Salvador)
2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de
resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso
para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar
en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de
suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador
3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada
4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)
debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo
previamente calibrado
5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo
tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de
Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros
meacutetodos estimativos
6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga
requerida
7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten
8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58
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Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi c o n c l u s io n e s y r e c o m e n d a c io n e s
62 RECOMENDACIONES
1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de
verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del
comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio
2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con
precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las
longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea
evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de
perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria
de los anclajes
3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en
cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser
mayores
4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable
controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten
los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos
lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil B IB L IO G R A F IA
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Determlnatiacuteoacuten del c iacutec le n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de anclajetachlller Jraeacute Antonio Paredes Oliws 60
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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS YPAMMETROS EN VILLA EL SALVADOR
n El aacuterea en estudio corresponde a la Zona 3 el factor de zona se interpreta
como la aceleracioacuten maacutexima del terreno con una probabilidad de 10 de ser
excedida en 50 antildeos
23 E T^A S DEL ESTUDIO
Los trabajos se efectuaron en 03 etapas
231 Fase de Campo
Se efectuaron trabajos de exploracioacuten con el fin de conocer el tipo y
caracteriacutesticas resistentes del sub-suelo
232 Fase de Laboratorio
Las muestras obtenidas en el campo se llevaran al laboratorio con el objeto
de determinar sus propiedades fiacutesicas y mecaacutenicas
233 Fase de Gabinete
A partir de los resultados en Campo y Laboratorio se obtendraacuten los paraacutemetros
geoteacutecnicos del suelo en estudio
2 4 T R ^ ^ O S EFECTUADOS
241 Trabajos de Campo
Las investigaciones de Campo estaraacuten iacutentimamente ligadas al suelo encontrado
La exploracioacuten se realizoacute mediante 01 Sondeo a cielo abierto ubicado
estrateacutegicamente lo cual cubre razonablemente el aacuterea a investigar
Las profundidades maacuteximas alcanzadas seraacuten de 1145m computados a partir del nivel del terreno natural lo que nos permitiraacute visualizar la estratigrafiacutea y
determinar el tipo de ensayos de laboratorio a ejecutar de cada uno de los estratos de suelos a encontrarse de las muestras disturbadas representativas
D eteroinaaoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 19
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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAMETROS EN VILLA EL SALVADOR
2411 Sondaje
Se ha efectuado 01 sondaje SPT y ensayos con posteadora manual (IWAN
AUGER) y Ensayos SPT cada metro de profundidad registraacutendose el nuacutemero de
golpes N necesarios para penetrar cada 15cm de un total de 45cm del
penetroacute metro
El equipo de Penetracioacuten Estaacutendar consta de un triacutepode y un motor el cual va
acondicionado para impulsar el martillo de 140 libras el cual cae libremente a
traveacutes de un tubo guiacutea desde una altura de 76 cm la cantildea partida es hincada en
las arenas compactas a semi compactas
La profundidad de sondajes se da en el Cuadro Ndeg01 Los resultados del
Ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar (SPT) se presenta en los Cuadros No02 y en el
Anexo I Registro de Sondaje y valores de ensayo SPT Anexo II Resultados de
ensayo de laboratorio y en el Anexo III Panel fotograacutefico
Cuadro Ndeg 01 PROFUNDIDAD DEL SONDAJE
Sondaje Profundidad (m)
SPT-01 1145
Cuadro Ndeg 02 RESULTADOS DEL ENSAYO DE PENETRACIOacuteN ESTANDAR SPT-01
SONDAJE SPT-01
Prof(m) 500-545 600-645 700-745 800-845
Primeros 15cm se descarta - 14 17 16
Primeros 15cm de prueba - 18 23 34
Uacuteltimos 15cm de prueba - 25 28 40
Valor ldquoNrdquo - 43 51 74
Determinaaoacuten del de fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dea l ia je Bachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 20
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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
SONDAJE SPT-01
Prof(m) 900-945 1000-1045 1100-1145
Primeros 15cm se descarta 32 39 20
Primeros 15cm de prueba 38 44 5011
Uacuteltimos 15cm de prueba 5014 5010 509
Valor ldquoN 88 94 100
N (Numero de golpes) (Longitud hincada)
2412 Muestreo Disturbado
Se tomaron muestras disturbadas de cada uno de los tipos de suelos
encontrados y extraiacutedos mediante la recuperacioacuten del sondaje a traveacutes de la
cuchara partida en cantidad suficiente como para realizar los ensayos de
clasificacioacuten e identificacioacuten asiacute como tambieacuten los anaacutelisis quiacutemicos
2413 Registro de Sondajes
Se realizoacute el registro de sondajes anotaacutendose las principales caracteriacutesticas de
los estratos encontrados tales como humedad compacidad consistencia NF plasticidad clasificacioacuten saturacioacuten etc
Figura 03 Recuperacioacuten de muestra en cantildea partida
Determlnadoacuten del ctoficlente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller J toeacute Antonio Partoes O li^ s 21
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242 Ensayos de laboratorio
Con las muestras recuperadas se realizaron los siguientes ensayos
gt 03 Anaacutelisis Granulomeacutetrico ASTM D-422
gt 03 Humedades Naturales ASTM D-2216
gt 03 Densidades maacuteximas ASTM D-4253
gt 03 Densidades miacutenimas ASTM D-4254
gt 03 Ensayo Corte Directo
gt 01 Anaacutelisis Quiacutemico
gt 01 Contenido de Sales Totales MTCE-219
gt 01 Contenido de Sulfatos ASTM D-516
gt 01 Contenido de Cloruros ASTM D-512
243 Clasificacioacuten de Suelos
Se realizaron los ensayos para la clasificacioacuten de acuerdo al Sistema Unificado
de Clasificacioacuten de Suelos (SUCS) en el laboratorio N0 2 de Mecaacutenica de Suelos
y Pavimentos de la Universidad Nacional de Ingenieriacutea Ver Cuadro N0 03
Cuadro Ndeg 03 CLASIFICACIOacuteN DE SUELOS
SONDAJE SPT-01 SPT-01 SPT-01
Prof(m) 7 00 -7 45 900-945 1100-1145Ret N0 4 000 000 010
Pasa N0 200 800 1200 1300LL() NP NP NPIP() NP NP NPSUCS SP-SM SW-SM SM
DescripcioacutenArena limosa pobremente
gradada
Arena limosa bien gradada Arena limosa
Corte directo (0) 2870o 2990o 2810degCohesioacuten(Kgcm2) 000 000 001
PesoUnitario(gcm3) 1534 1581 1596
Determinadoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte umtano entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes Olnres 22
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25 PERFIL ESTRATIGRAFICO
De acuerdo a la exploracioacuten efectuada mediante el sondeo tal como se
observaraacute en el reacutecord del estudio de exploracioacuten asiacute como en los resultados de
Laboratorio adjuntados en conformidad con las labores de campo ensayos de
laboratorio se tiene el siguiente perfil estratigraacutefico del sub suelo
- Desde OOOm hasta los 500m es una arena limosa mal gradada de baja
compacidad
- A partir de los 500m hasta los 745m de profundidad el sondaje se encontroacute
una arena limosa mal gradada color gris claro de mediana compacidad
- Desde los 745m viene seguida por una arena limosa bien gradada de color
gris amarillento densa subyace hasta una profundidad de 1145m una arena
limosa muy densa de color gris amarillento
Durante la exploracioacuten se realizoacute ensayos de SPT a partir de la profundidad de
500m
El nivel freaacutetico no se encontroacute
26 ANALISIS DE LOS RESULTADOS DE LABORATORIO
Del cuadro de propiedades iacutendices y paraacutemetros deducidos del estrato de
sustentacioacuten las arenas finas pobremente graduadas se observara lo siguiente
261 Anaacutelisis Quiacutemico
Del resultado del Anaacutelisis Fiacutesico Quiacutemico efectuado en una muestra
representativa proveniente del sondaje SPT-01 se tiene el cuadro Ndeg04
Determinacioacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller J toeacute Antonio Partoes O liw s 23
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Cuadro Ndeg 04 ANAacuteLISIS QUIacuteMICO
SondajeNdeg
Profundidad(m)
Sales Solubles Totales
PPM
ClorurosPPM
SulfatosPPM
SPT-01 600-1145 93100 21071 8392
Dichos valores de sulfatos NO ocasionan un ataque quiacutemico al concreto de la
cimentacioacuten debieacutendose de utilizar Cemento Poacutertlan Tipo I en la preparacioacuten del
concreto en los cimientos Seguacuten Design and Control of Concrete Mixtures
Capitulo II Paacuteg 20 Tabla 2-2 Poacutertland Cement PCA Asociacioacuten
262 Densidad Maacutexima Miacutenima y Relativa
A continuacioacuten se detalla los resultados de las densidades maacuteximas y miacutenimas
asiacute como las densidades relativas para cada profundidad a partir del sexto metro
Dp - IacutePd ~ P ldquo ) x l W Pd ( P raquo P^i )
^rndeDr r e l ^ a ()fe Dtosidad del en el terteno (k^m5)
DtosMad mirnma Dcradad rcca m ^im a (k ty i^ )
Cuadro Ndeg 05 CALCULO DE LA DENSIDAD NATURAL
Prof (m) N DR()(grcm3)
^min(grcm3)
Pd(grcm3)
600-645 43 58 1628 1441 1544
700-745 51 64 1628 1441 1544
800-845 74 83 1708 1454 1607
900-945 88 91 1708 1454 1607
1000-1045 94 93 1726 1467 1656
1100-1145 100 95 1726 1467 1656
Det^m inaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes Oliros 24
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Con la finalidad de asumir paraacutemetros de caacutelculo que correspondan a las
caracteriacutesticas inspeccionadas en el campo presentamos a continuacioacuten la
Cuadro N0 06 de denominacioacuten de arenas de acuerdo a su estado de
compacidad y los correspondientes rangos de densidad relativa seguacuten Lambe amp
Whitman (1969) y su correlacioacuten con la resistencia a la penetracioacuten estaacutendar
seguacuten Terzaghi y Peck (1948) modificada porskempton (1986)
Cuadro Ndeg 06- DESCRIPCIOacuteN DEL SUELO SEGUacuteN LA DENCIDAD
DESCRIPCION DENSIDAD RELATIVA PENETRACIOacuteN ESTAacuteNDARDR() N (GolpesPie)
Muy Suelta 0 - 1 5 0 - 4Suelta 1 5 - 3 5 4 - 1 0
Mediana 3 5 - 6 5 10 - 30Compacta 6 5 - 8 5 3 0 - 5 0
Muy Compacta 85 - 100 gt 50
ldquoFuente Lambe amp Whitman 1969rdquo
Tambieacuten es necesario tomar en cuenta que los granos angulosos encajan
unos con otros maacutes perfectamente que los redondeados y por esto las
arenas de granos angulosos tendriacutean un mayor aacutengulo de friccioacuten A
continuacioacuten se muestra una tabla que refleja esta influencia de la angulosidad y
de la granulometriacutea sobre el aacutengulo de friccioacuten maacuteximo presentada por Sowers y Sowers (1951) Cuadro Ndeg 07
Cuadro Ndeg 07- CORRELACIOacuteN ENTRE LA FORMA GRANULOMEacuteTRICA Y EL AacuteNGULO DE
FRICCIOacuteN INTERNA
FORMA
GRANULOMEacuteTRICA
AacuteNGULO DE FRICCIOacuteN MAacuteXIMO
SUELTA COMPACTA
Redondeada uniforme GJ O o 37o
Redondeada bien graduada 34deg 40deg
Angulosa uniforme 35deg 43deg
Angulosa bien graduada 39deg 45deg
ldquoFuente Sow^s y Sow^s (1951 )rdquo
Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes O liw s 25
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Por otro lado se muestra una correlacioacuten empiacuterica aproximada seguacuten Peck
Harrison y Thornbum (1953) de los estados de compacidad y los aacutengulos de
friccioacuten propuesta en base a ensayos de penetracioacuten estaacutendar Tal como se
muestra en la Cuadro N0 08
Cuadro Ndeg 08- CORRELACION ENTRE LA PENETRACION ESTANDAR Y EL ANGULO DE
FRICCIOacuteN INTERNA
PENETRACION ESTANDAR ANGULO DE FRICCION
N (Golpespie) (Grados)
0 - 4 2 8 - 2 9
4 - 1 0 2 9 - 3 0
1 0 - 30 3 0 - 3 6
3 0 - 50 36-41
gt 50 41 -45
ldquoFuente Peck Harrison yThornbum (1953)rsquorsquo
De acuerdo con estas referencias podemos asumir paraacutemetros con valores de
acuerdo a las inspecciones de campo de tal forma de estar del lado de la
seguridad
Como ensayo determinante se ha realizado ensayos de corte directo sobre
muestra remoldeada y drenada para hallar los paraacutemetros de Cohesioacuten (C) y
Angulo de friccioacuten 0 Los ensayos se realizaron en el laboratorio N0 2 de Mecaacutenica
de suelos y pavimentos de la Universidad Nacional de Ingenieriacutea
Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute ^ ito m o Partoes O liw s 26
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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARA DISENtildeO DEANCLAJES
31 CONDICIONES GEOLOacuteGICAS GEOTEacuteCNICAS
El perfil estratigraacutefico del suelo donde se realizoacute el estudio de mecaacutenica de suelo
presenta las siguientes caracteriacutesticas de suelo
- De OOOm a 900m Material encontrado es una arena limosa mal gradada de color gris claro (SP-SM)
- De 900m a 1100m (SW-SM) Se trata de una arena limosa bien gradada
compacta
- De 1100m a 1200m (SM) Arena limosa de densidad compacta
De acuerdo al estudio realizado in situ se determina los valores de la densidad
natural y el aacutengulo de friccioacuten para el lugar especiacutefico de Villa el Salvador de la
ciudad de Lima consideraremos el valor de cohesioacuten nula en el estudio y se
tomara dicho valor por ser un valor aun conservador para esta zona (Cuadro N0
09)
Seguacuten el estudio realizado no se encontroacute napa freaacutetica indicando que la
profundidad debe estar considerablemente maacutes abajo que la cota de cimentacioacuten
del proyecto (aproximadamente a 5000 m de profundidad)
Cuadro Ndeg 09 ESTRATIGRAFIacuteA DEL SUELO EN ZONA DE ESTUDIO DE VILLA EL
SALVADOR
Material Profundidad(m)
Nomenclaturasues Ytalt
(KNm3)Cohesioacuten
KPaAngulo de
Friccioacuten ($)
ArenaLimosa 0 0 0 -8 5 0 SP-SM 1534 0 287
ArenaLimosa 8 50 -11 00 SW-SM 1581 0 299
ArenaLimosa 1100-1150 SM 1596 1 281
Cabe sentildealar que para un disentildeo final de la estabilidad del talud con muro
pantalla anclada se recomienda la revisioacuten de la armadura de acero del muro
Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla jersquofech ille rJ re eacute ^ ito m o Paredes O liw s 27
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CAPITULO iexcln PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
que absorberaacute los esfuerzos del empuje del subsuelo para lo que se estaraacute a
disposicioacuten para las aclaraciones requeridas para el detalle respectivo
32 ESTABILIDAD DE CAPACIDAD DE CARGA DE PANTALLAS
ANCLADAS EN SUELOS
321 Introduccioacuten
El comportamiento de un anclaje en el suelo se rige principalmente por el
mecanismo de transferencia de la carga soportada por el anclaje al suelo masivo
a traveacutes de interacciones en la interfase suelo de bulbo (Figura 31) Este
mecanismo de interaccioacuten resulta en un aumento de la tensioacuten normal efectiva
del suelo y por consiguiente aumentando su resistencia a la cizalladura y el
factor de seguridad contra la rotura
En el disentildeo de una cortina atirantado la hipoacutetesis baacutesica es que las fuerzas
horizontales generadas por las presiones de contacto en la estructura del suelo
deben ser equilibradas por puntales mientras que el alivio de las tensiones
normales verticales causadas por la excavacioacuten por supuesto no Con esto los
valores de la tensioacuten de cizallamiento inducido por el proceso de excavacioacuten
aumentan significativamente con la profundidad de este
La tendencia de la cortina se mueve dentro de la excavacioacuten de la represioacuten
inducida por el suelo a lo largo de la superficie del suelo Pero pretensado la
primera liacutenea de las barras de cortina presiona contra las paredes de la
excavacioacuten sujetaacutendola al punto de anclaje Con el avance de la excavacioacuten la
estructura ahora tiende a girar alrededor de la primera liacutenea de amarre
causando desplazamientos laterales en el nuevo nivel de la excavacioacuten a su
vez de nuevo seraacute restringido por la aplicacioacuten de pretensado en la siguiente
liacutenea de anclaje Por lo tanto el movimiento de la cortina medida que avanza la
excavacioacuten se forma por una combinacioacuten de rotacioacuten y traslacioacuten influenciada
por un nuacutemero de factores tales como la cortina de incrustaciones en el terreno
de cimentacioacuten la inclinacioacuten varillas el grosor y rigidez de la estructura valores
de la distribucioacuten hipoacutetesis de sobrecarga de presiones de contacto en la interfaz suelopantalla etc La figura 04 ilustra las fuerzas que actuacutean sobre las bandas
Determinadoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute ta t to io Paredes O liw s 28
UNI^RSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil
CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
y las tensiones de cizallamiento en la interface suelo-pantalla que se desarrollan
en la excavacioacuten que se lleva a cabo
tFigura 04 Mecanismo de transferencia de carga en anclajes (Juran e Elias 1991)
Superficie de terreno
Figura 05 Sistema idealizado de fuerzas sobre pantallas atirantadas (Hanna 1982)
322 Modos de falla de pantallas ancladas en suelos
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes O liw s 29
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CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Hay varios mecanismos posibles de falla de los muros anclados Estas fallas
comuacutenmente son causadas por exceso de carga sobre un ancla Las cargas de
exceso pueden estar relacionadas con la carga de pre-tensionamiento la
secuencia de excavaciones las fuerzas del agua y fuerzas siacutesmicas entre otras
Los mecanismos de falla pueden involucrar los tendones la masa de suelo el
bulbo o las estructuras superficiales
Los principales tipos de falla son los siguientes de acuerdo con la figura 06
Figura 06 Tipos de ruptura de una pantalla anclada en suelo (GeoRio 2000)
a) Punzonamiento en la base - el suelo de fundacioacuten que soporta la base de
la pantalla tiene una capacidad de carga baja de menos de 20 kPa con iacutendice de resistencia a penetracioacuten NSPT lt 10
b) Rotura en fondo de la excavacioacuten - puede ocurrir cuando existe una capa de terreno blando debajo del nivel de excavacioacuten
Determinadoacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 30
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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
c) Ruptura Global - romper la cuntildea en mayor riesgo durante el proceso de
excavacioacuten o disturbacion generalizado de profundidad (veacutease tambieacuten
la Figura 07)
d) Deformacioacuten Excesiva - puede ocurrir durante la construccioacuten antes de
que el pretensado de los anclajes
e) Rotura del tirante - se puede producir si los componentes del sistema son
individualmente atirantado inadecuadamente o debido a la ocurrencia de
la sobrecarga de los anclajes durante la construccioacuten cuando no todos
los niveles de anclaje tambieacuten se instalaron
f) Rotura de la pantalla - ocurrencia de ruptura en flexioacuten debido al disentildeo
estructural inadecuado o ruptura de perforacioacuten anclas
Rupftra laquom cunha Ruptura generalizada
Figura 07 Tipos de ruptura global cuntildea y generalizada (GeoRio 2000)
323 Estimacioacuten de la capacidad de carga de anclaje en suelos
La mejor estimacioacuten de la capacidad de carga de los anclajes en suelos se
determina mediante la realizacioacuten de pruebas preliminares de anclaje construido
con la misma tecnologiacutea y mano de obra en el futuro emplazamiento de la obra
ya que no es teoacutericamente posible incorporar meacutetodos para el caacutelculo de la
influencia de diversos factores determinantes tales como proceso de perforacioacuten la calidad de mano de obra el proceso de inyeccioacuten etc
^ te rm in a c ioacute n del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes OIiacutetos 31
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CAPITULO lli PARAMETROS GEOTECNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
En general los meacutetodos disponibles para la determinacioacuten de la capacidad de
carga de los anclajes en suelo consideran que la resistencia del anclaje se debe
exclusivamente a la resistencia al corte desarrollado en la interface suelo-bulbo
sin tomar en consideracioacuten de los efectos del proceso de construccioacuten
incluyendo la influencia de procedimiento de inyeccioacuten soacutelo cualitativamente
3231 Norma Brasileiacutera NBR-5629
La NBR-5629 recomienda la estimacioacuten preliminar de liacutemite de capacidad de
carga anclada usando las siguientes expresiones
Suelos Granulares
Suelos Cohesivos r = a 0 UXb sO O M
Doacutende
Capacidad de carga limite o ultima
G Tensioacuten vertical efectiva en el punto medio del anclaje
U Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje
K f Coeficiente de anclaje dado en la Cuadro Ndeg 10
Lb Longitud del bulbo del anclaje
o Coeficiente de reduccioacuten de resistencia al corte no drenada Su
a 0 = 075 para Su s 40 kPa yPara suelos cohesivos
a 0 = 035 para Su s 100 kPa
lsquo Determinadoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de arcla|eBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliros 32
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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Cuadro Ndeg 10 COEFICIENTE Kr DE SUELOS GRANULARES
Suelo Compacidad
Suelta Compacta Muy CompactaLimo 010 040 100
Arena Fina 020 060 150
Arena Media 050 120 200
Gruesa y Pedr^ones 100 200 300
ldquoFuente Norma Brasilera NBR-5629
Este meacutetodo no tiene en cuenta los efectos de la presioacuten de inyeccioacuten El NBR-
5629 reconoce que la inyeccioacuten del bulbo de anclaje de la lechada puede ser del
tipo simple con flujo ascendente y de una sola etapa o por medio de vaacutelvulas y
en etapas sucesivas a criterio de la empresa ejecutora siempre que esteacuten
garantizados el llenado completo del agujero abierto en el suelo y la capacidad
de carga para el anclaje
3232 Meacutetodo de Ostermayer (1974)
Propone aacutebacos que relaciona la longitud de la zona de anclaje (bulbo) con la
capacidad de carga maacutexima de anclaje basado en el anaacutelisis de los resultados
de aproximadamente 300 ensayos en Alemania en anclajes con diaacutemetro de
perforacioacuten entre 10 y 20 cm y cobertura del suelo superior a 4m
La Figura 08 muestra las correlaciones sugeridas por Ostermayer para suelos
granulares sin especificacioacuten del procedimiento de inyeccioacuten o los valores de la presioacuten de inyeccioacuten
D e te ^ in a d oacute n del creficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato la je Bachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 33
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CAPITULO PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOSPARADISENtildeO DE ANCLAJES
laquoen
9laquo
O
mdash g pedregulho arenoso
areia meacutedia a grossa com pedregulho
Figura 08 Capacidad liacutemite de carga de anclaje en suelos granulares seguacuten Ostermayer (1974)
Para suelos cohesivos (limos y arcillas plaacutesticas medianas arcillas altamente
plaacutesticas) Ostermayer (1974) tambieacuten presento en la Figura 09 la variacioacuten con
la longitud de bulbo de la resistencia al cizallamiento en la interface suelobulbo
por unidad de longitud para anclajes realizados con y sin reinyeccioacuten En la
Figura 10 la variacioacuten en la resistencia al corte se muestra como una funcioacuten de
la reinyeccioacuten de presioacuten con lechada de cemento en la relacioacuten agua cemento
preparado = 04
ldquoDeterminaaoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jraeacute Antonio P a rce s OIitos 34
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CAPITULO IIIrsquo PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Figura 09 Resistencia a la rotura por unidad de longitud de los anclajes en suelos cohesivos
(Ostermayer 1974)
400
300
19 ancoragens executadas em argila de mediacutea a alta plasticidade Wl = 48a58 lp = 25 a35 le =11 a12
2001
Perfura^aacuteo
15(4M|
1510)
com reve^mento seco sem revestlmento seco sem revestimento com lavagem 15(420) - diagravemetro do furo- 15cm
-420 Kg de cimento consumido nareinjepao
1000 2000 3000 4000
Pressaacuteo de iacutenjegaacuteo (kPa)
Figura 10 Influencia de la presioacuten de inyeccioacuten en la resistencia al corte en suelos cohesivos
(Ostermayer 1974)
Determinacioacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio Paredes O liw s 35
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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
3233 Meacutetodo de Bustamante amp Doix (1985)
Basado en 120 pruebas de carga realizadas en Francia Bustamante y Doix
(1985) sugieren un meacutetodo para el dimensionamiento de los anclajes los cuales
consideran la influencia de la teacutecnica de inyeccioacuten presioacuten de inyeccioacuten y
volumen de pulverizacioacuten de cemento inyectado La capacidad de carga liacutemite de
anclaje Tmax se puede determinar por
Tmm Capacidad de carga limite o ultima
De Diaacutemetro medio para el tramo anclado
Dp Diaacutemetro perforado para el tramo anclado
P Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten
Lb Longitud del tramo anclado
qs Resistencia al cizallamiento o cortante
Cuadro Ndeg 11 COEFICIENTE 0 PARA SUELOS
Tipo de Suelo Coeficiente 0
Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten
Grava 180 13-14
Grava Arenosa 1 6-1 8 12-14
Arena con Grava 1 5-1 6 12-13
Arena Gruesa 1 4-1 5 11 -1 2
Arena Media 1 4 -1 5 11 -1 2
Arena Fina 1 4-1 5 11 -1 2
Arena Limosa 14- 15 11 -1 2
Limo 14-1 6 11 -12
Arcilla
OcitCO 12
Marga 18-21 11 -12
Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11
Determlnaaoacuten del c o c ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio P a rce s OIiacutetos 36
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CAPITULO un PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
El cuadro N011 presenta los valores de p que es el coeficiente de escala para
varios tipos de suelo teniendo en cuenta las dos teacutecnicas de inyeccioacuten (con y sin
reinyeccioacuten) suponiendo que el volumen inyectado es de al menos 15 veces el
volumen perforado para llegar a los valores de p en la tabla Como era de
esperar los valores maacutes altos del coeficiente se producen para los anclajes
reinyectadas
Los graacuteficos de correlaciones empiacutericas para estimar los qs coeficientes para
anclajes con y sin reinyeccioacuten se presentan para las arenas y gravas en la
Figura 11 y de limos y arcillas en la Figura 12 construida sobre la base de los
resultados de Doix y Bustamante (1985) Fujita (1977) Ostermayer y Scheele
(1977) Ostermayer (1974) Koreck (1978) y Jones (1980 1984) En abscisas la
cantidad Pl se refiere al liacutemite de presioacuten de inyeccioacuten y N el nuacutemero de golpes
de la prueba SPT
0 0 9 i f i 15 20 U 30 39 40 4 fl 3 0 S5 90 6S 7 0
Pl (MPa)1 _____i _______ i _____ i______ i _______ i _____i______ i _______ l __ mdasha--------- a--------- J-----------1---------- 1---------- 1
0 K O 30 D 90 laquo m laquo) tu M) no t raquo 1U 1WN
Figura 11 Correlaciones empiacutericas para la fuerza de cizallamiento por unidad longitud en la arena I
grava (Bustamante y Doix 1985)
lsquo Determlnadoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para diserto dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 37
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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Las correlaciones muestran que en comparacioacuten con una sola inyeccioacuten de los
efectos de la reinyeccioacuten en fases sucesivas son aparentemente maacutes
pronunciada para las arcillas limos (Figura 12) que para la arena grava (Figura
11) contradiciendo las pruebas experimentales que indican que los suelos
arenosos son de mayor inyectabilidad y maacutes susceptibles a los efectos de la
sucesiva reinyeccioacuten a alta presioacuten Este comportamiento puede deberse a otros
factores no considerados por Bustamante y Doix (1985) en la interpretacioacuten
empiacuterica de los resultados de las pruebas de carga (Novaacuteis Souza 2001)
-------------1-------------1------------T---------- ---F-------- ---------------- ~lo 10 20 30 40 W 60
N
Figura 12 correlaciones empiacutericas para la resistencia al corte por unidad de longitud en arcillas
limos (Bustamante y Doix 1985)
3234 Meacutetodo de Costa Nunes (1987)
Similar al meacutetodo de Bustamante y Doix (1985) fue propuesto por Costa Nunes
(1987) pero con la importante diferencia de que la influencia de la presioacuten de inyeccioacuten puede ser analizada cuantitativamente no soacutelo cualitativamente como en el meacutetodo de Bustamante y Doix (1985)
La capacidad de carga del liacutemite del anclaje estaacute dada por
bullDetermigravenatigraveoacuten del e ffic iente de resistencia al corte unitagraverio entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralaleBachiller Jreeacute Antonio Partoes OIiacutetos 38
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CAPITULO lli PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOS P A MDISENtildeO DE ANCLAJES
= c + +(TI
r M Capacidad de carga limite o ultima
D Diaacutemetro medio del bulboe
nd Coeficiente de aumento del diaacutemetro debido a la presioacuten de inyeccioacuten
nl Coeficiente de reduccioacuten de longitud por la presioacuten no uniforme
Lb Longitud del tramo anclado
r Resistencia al cizallamiento en la interface bulbo - suelo
Para determinar la resistencia al cizallamiento en la interface suelo-bulbo Costa
Nunes (1987) considera el criterio de rotura de Mohr-Coulomb suponiendo una
inyeccioacuten a presioacuten residual a rsquor estimada en un 50 la presioacuten inyeccioacuten dada
c Cohesioacuten
Yc Peso especiacutefico del suelo a una profundidad al centro del bulbo
h Profundidad al centro del bulbo
nh Reduccioacuten del factor de profundidad cuando es maacutes de 9m
0 Angulo de friccioacuten
a r 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten
Seguacuten Costa Nunes en la mayoriacutea de los casos se puede considerar nh = na = nb = 1
lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 39
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UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
41 PROCEDIMIENTO DE TRABAJO
El presente procedimiento comprende los trabajos requeridos para la correcta
ejecucioacuten de los anclajes en la zona determinada en villa el salvador
411 Secuencia de los trabajos
4111 Anclajes de cable
Los anclajes post-tensados son estructuras flexibles y lineales compuestos por
varios cordones de acero de alta resistencia los cuales se adhieren o fijan con
cemento dentro de roca o suelo estable (pasando el planode falla) Los anclajes
al tensarlos transmiten los esfuerzos desde el cabezal (extremo visible en la
superficie del talud) hasta el tramo anclado mitigando de esta forma los
movimientos del talud
Los anclajes estaraacuten conformado por cordones de acero grado 270 de baja
relajacioacuten con 58rdquo (1500 mm) de diaacutemetro acorde con los requerimientos del
ASTM A-416 Las caracteriacutesticas mecaacutenicas del acero grado 270 de baja relajacioacuten son
Esfuerzo miacutenimo a la rotura 18980 kgmm2 (18619 KNcm2)
Esfuerzo de fluencia 17082 kgmm2 (16757 KNcm2)
Moacutedulo de elasticidad 2780000 kg (195 KNmm2)
Seguacuten los requerimientos indicados en la norma ASTM A-416 los valores de resistencias miacutenimas del cable se indica a continuacioacuten
Diaacutemetro del cordoacuten 1524 mm (0600 in)
Deterninadoacuten del ^laquofic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 40
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Aacuterea de acero por cordoacuten 14000 mm2 (0153 in2)
Resistencia miacutenima a la rotura (Fr) 2657000 kg (2607 kN)
- Resistencia miacutenima a la fluencia (Sfc) 2391000 kg (2346 kN)
Con estas caracteriacutesticas se obtienen seguacuten los lineamientos para disentildeo
indicados en las recomendaciones del Instituto del Post-Tensado los siguientes valores para cada cable de acero de 06rdquo de diaacutemetro (1524 mm)
- Carga de disentildeo o trabajo (060 F r ) 1595040 kg (15642 KN) Ftr
- Carga de ensayo (120 Ftr) 1914007 kg (18770 KN)
- Carga de incorporacioacuten (105 Ftr) 1674782 kg (16424 KN)
lsquo Porcentaje sugerido para los ensayos en anclajes temporales
a) Armado de Anclajes
La preparacioacuten de los anclajes ha sido realizado sobre una plataforma provisional para el montaje primero se prepararaacute el tubo de inyeccioacuten de PVC
clase 10 con diaacutemetro de 1rdquo donde se ejecutaraacuten los agujeros para la inyeccioacuten
(vaacutelvula-manguito) Luego alrededor del tubo de inyeccioacuten se colocaraacuten los
cables de acero sobre separadores y cortados seguacuten la longitud definitiva del
anclaje
Los cables requeridos fueron suministrados y montados en campo el tramo del
cable de acero correspondiente al bulbo del anclaje ha sido preparado previamente y en la zona de transicioacuten del tramo libre al anclado el cable fue
sellado con cinta plaacutestica para evitar la entrada de lechada de cemento al tramo libre el tramo libre se protegioacute (aisloacute) con una manguera de polietileno actuando
como un forro
lsquo Deterrnnadoacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes Olitos 41
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Figura 13 Armado de anclaje de cable
b) Perforacioacuten
El objetivo de las perforaciones para anclajes es la obtencioacuten de un agujero con
la mayor linealidad posible El diaacutemetro de la perforacioacuten debe permitir la instalacioacuten del anclaje de cable del modo maacutes faacutecil posible
Baacutesicamente existen dos sistemas de perforacioacuten que pueden ser utilizados en
la ejecucioacuten de anclajes El primero es el sistema rotativo convencional y el segundo ha roto percusioacuten
Para la ejecucioacuten de la perforacioacuten se ha empleado el meacutetodo rotativo con el uso de una zapata tipo widia
El sistema que se ha aplicado es de perforacioacuten a rotacioacuten con tuberiacutea HQ hasta la profundidad requerida una vez llegado a la cota se perfora con tuberiacutea de
revestimiento HW (rimando en la zona exterior de la tuberiacutea HQ) hasta llegar a la cota de fondo donde se colocaraacute el anclaje
Se procede a limpiar el sondeo con agua y se retira la tuberiacutea interior HQ una vez retirada toda la tuberiacutea HQ se procede a colocar el anclaje de cable
Bachllldrsquo Jeacute Antonio Paredes Oliws 42
Determinadoacuten del crofidente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclaje
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Colocado el anclaje de cable se procede a retirar la tuberiacutea de revestimiento HW
para despueacutes inyectar el anclaje con lechada de cemento
Figura 14 Colocado de anclaje de cable en sondeo
c) Inyeccioacuten
Los anclajes fueron fijados en el terreno a traveacutes de lechada de cemento compuesta por una mezcla de agua limpia con cemento Portland comuacuten tipo I
La gran mayoriacutea de las recomendaciones y praacutecticas existentes situacutean la relacioacuten
aguacemento entre 045 y 055 en peso
En nuestro caso se ha usado la relacioacuten ac de 050 mezcla que garantiza una
resistencia a la compresioacuten simple de 210 kgcm2 a los 7 diacuteas
Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enve la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 43
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Figura 15 Inyeccioacuten de anclaje de cable
d) Tensado
Todos los anclajes fueron tesados una vez que la lechada de cemento del
anclaje obtuvo la resistencia adecuada (210 kgcm2) se estimoacute en 7 diacuteas como miacutenimo en cada caso
El tesado de los anclajes se realizoacute con gato hidraacuteulico de hasta 100Tn de carga
de trabajo y con una carrera en el pistoacuten de hasta 10rdquo ademaacutes permitioacute tesar
los cables del anclaje en conjunto el tesado se realizoacute hasta llegar al arranque del bulbo
4112 Equipos y Materiales
Relacioacuten de equipos y materiales utilizados
Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Antonio Paredes O liw s 44
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Cuadro Ndeg 12 EQUIPOS UTILIZADOS
ITEM DESCRIPCION CANTIDAD
1 B O M B A DE LO D O S C M O T O R L IS TE R P E T TE R 100
2 B O M B A P A R A TE N S A D O E N E R P A C 100
3 G A T A H ID R A U L IC A E N E R P A C DE 10000 PSI 100
4 E Q U IP O DE P E R F O R A C IO N R O T A T IV O D IA M A N TIN O 100
5 B O M B A DE IN Y E C C IO N DE C E M E N T O 100
6 TU B E R IA DE P E R F O R A C IO N HQ y H W 100
7 TU B E R IA DE IN Y E C C IO N C O N O B T U R A D O R 100
8 E Q U IP O DE SPT 100
42 ESTIMACIOacuteN DE LA CAPACIDAD DE CARGA SEGUacuteN LOS DATOS OBTENIDOS EN EL ESTUDIO DE MECAacuteNICA DE SUELOS
De acuerdo a los datos obtenidos en el estudio de mecaacutenica de suelos se tiene
lo siguiente
Cuadro Ndeg 13 DATOS REALES DEL ESTUDIO
DATOS
Del estudio de mecaacutenica de suelos De los anclajes
Paraacutemetros Unidad Paraacutemetros Unidad
Cohesioacuten 0 Carga de Anclaje NA
Angulo de friccioacuten 2870o Profundidad del bulbo de anclaje 950m
Peso Unitario 1476 KNm3 Diaacutemetro del bulbo 0114m
Clasificacioacuten SUCS Arena limosa gradada SP-SM
Longitud del Bulbo de Anclaje 40 50 y 60m
Factor de seguridad Presioacuten de iny^cioacuten 60 kgcm2
Habiendo obtenido todos los paraacutemetros necesarios se puede estimar las capacidades de cargas de acuerdo a los meacutetodos mencionados en el capiacutetulo anterior(Capiexcltulo III 323)
Deterrntoadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 45
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gt Norma Brasilera NBR 5629
gt Bustamante y Doix 1985
gt Meacutetodo Costa Nunes 1985
421 Norma Brasilera NBR 5629
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son las longitudes
ancladas que 40 50 y 60m asiacute como el valor Itf igual a 15 valor que se
obtiene del tipo de suelo del cuadro Ndeg 10
Cuadro Ndeg 10 - Coeficiente Kf de suelos granulares NBR-5629
Suelo Compacidad
Suelta Compacta Muy Compacta
Limo 010 040 100
Arena Fina 020 060 150
Arena Media 050 120 200
Gruesa y Pedr^ones 100 200 300
2 - M C T O D O D E L A N O R M A B R A S I L E R A - 5 6 2 9
_ J 7 -T = 0 -7 U t L r K s Para suelos granularesmax Z b f
T (max) =
az =
Capacidad de carga limite o ultima TN
Esfuerzo vertical efectivo en el punto medio del anclaje KNm2
O
CIl
II II Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje m
Longitud del bulbo del anclaje m
coeficiente de anclaje dado en la Tabla Ndeg M
Cuadro Ndeg 14 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BR-5629
y e
(K N m 2 )
z
iexclm )
D
(m )
a z
(K N m 2 )
U
( m )
Lb
(m )
K f T ( m a x )
lt trade l
14 8 7 0 01 103 32 0 4 3 4 0 9 15 27 23 _
14 8 65 0 1 9 5 9 4 0 4 3 5 0 15 V 3 1 6 1 ___
14 8 6 0 H 0 1 8 8 5 6 0 4 3 6 0 B U 15 35 01
Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de arolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes Ouumltos 46
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422 Meacutetodo Bustamante y Doix 1985
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son la parte anclada
40 50 y 60m el diaacutemetro perforado 0114m el coeficiente p que es el
coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo seguacuten el tipo de inyeccioacuten para
nuestro caso es el 14 derivaacutendose este valor del estudio de suelo (Cuadro Ndeg
11) El coeficiente qs (resistencia cortante) toma valores de 02 y 025 Mpa
Cuadro Ndeg 11 - Coeficiente p para suelos
Tipo de Suelo Coeficiente P
Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten
Grava 180 13 -14
Grava Arenosa 1 6 -1 8 12 -14
Arena con Grava 1 5 -1 6 12-13
Arena Gruesa 14- 15 11 - 12
Arena Media 1 4 -1 5 11 - 12
Arena Fina 14 -1 5 11 -12
Arena Limosa 14- 15 1 1 -1 2
Limo 14- 16 1 1-1 2
Arcilla 1 8 -2 0 12
Marga 18- 21 11 - 12
Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11
3- METODO DE BUSTAMANTE Y DOIX 1985
T(max) = Capacidad de carga limite o ultima TN
De= Diaacutemetro medio para el tramo anclado m
Dp = Diaacutemetro perforado para el tramo anclado mLb= Longitud del tramo anclado m
P = Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten qs= Resistencia al cizallamiento o cortante Mpa
ldquoDeterminadoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo de anclajerdquoBachiller Jraeacute Antonio Paredes Oliws
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Cuadro Ndeg 15 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BUSTAMANTE DOIX 1985
p Dp
(m)De(m)
Lb(m)
qs
(Mpa)
T (max)
(TN)130 011 0149 40 025 4759130 011 0149 50 02 4759130 011 0149 60 02 5710
423 Meacutetodo Costa Nunes 1985
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada necesarios son la
longitud de la parte anclada 40 50 y 60m el diaacutemetro perforado para el tramo
anclado 0114m ademaacutes el coeficiente de reduccioacuten por la presioacuten no uniforme
ni el coeficiente de aumento de diaacutemetro nd por la presioacuten de inyeccioacuten estos
dos uacuteltimos coeficientes toman valores de 1 otro dato de entrada importante
seguacuten Costa Nunes es la resistencia cortante t que es calculada con la
expresioacuten
T f = c + (c rsquo+CT rsquo 0 SUELOSGRANUWRES
r f = c + (y chnh +CTr )tan0 SUELOS COHESIVOS
C = Cohesioacuten del suelo KNm2yc= Peso especifico del suelo a una profundidad al centro del bulbo KNm3 h = Profundidad al centro del bulbo m
nh = Factorde correccioacuten cuando esta a una superior a 9m 0 = Angulo de friccioacuten
or= 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten KNm2
Para mayoriade asos nh = nb = nd = 10 De acuerdo a Costa Nunes
Cuadro Ndeg 16 RESISTENCIA CORTANTE SEGUacuteN DATOS
C ye h nh 0 OT T
(KNm2) (KNm3) (m) (0 ) (KNm2) (KNm2)
00 148 70 10 287 4000 2756
00 148 65 10 287 4000 2715
00 148 60 10 287 4000 2675
techlllerJtoeacute Antonio Parces Oliws 4 8
Deteminadoacuten del (E fic ien te de resistencia al corte unitario ende la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquo
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La resistencia cortante hallada de esta ecuacioacuten depende de los paraacutemetros
mostrados en la figura superior asiacute como la presioacuten de inyeccioacuten que se usa no
supera los 8 a 10 Kgcm2 con estos datos se halla el esfuerzo cortante que es
un valor de 3924 KNm2 El diaacutemetro medio de la perforacioacuten es de 0137m
1- METODO DE COSTA NUNES
T(max) = C a pa c idad d e ca rga l im i te o u l t im a TN
D e = D ia m e tro m e d io d e l b u lb o m
nd= C o e f ic ie n te d e a u m e n to d e l d ia m e tro d e b id o a la p re s ioacute n d e in y e c c ioacute n
^ = L o n g itu d d e l t ra m o a n c la d o m
nl = C o e f ic ie n te d e re d u c c ioacute n d e lo n g itu d p o r la p re s ioacute n n o u n ifo rm e
x = R e s is te n c ia al c iz a lla m ie n to e n la In te r fa s e b u lb o s u e lo K N m 2
Cuadro Ndeg17 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO COSTA NUNES 1985
ni Lb nd De Tmax(m) (m) (TN)
10 40 10 011 403
10 50 10 011 497
10 60 10 011 587
Aplicado estos tres meacutetodos para calcular la capacidad de carga uacuteltima podemos elaborar el siguiente cuadro Ndeg 18
Cuadro Ndeg 18 CUADRO RESUMEN PARA LAS DIFERENTES LONGITUDES DE BULBOS
ANCLAJE METODO NBR-5629 BUSTAMANTE Y DOIX COSTA NUNES
BULBO T (Max) T (Max) T (Max)
(m) (TN) (TN) (TN)
40 27-23I M t 4759 4030
50 3161 4759 4970
60 3501 5710 5870
D e t^m ito a oacute n del ^laquo fic ien te de resistencia al to rte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 49
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43 RESISTENCIA ENTRE EL BULBO Y EL SUELO
La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las
propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y
la presioacuten de inyeccioacuten (Cuadro N0 11)
El esfuerzo al cortante en el anclaje puede ser calculado por la expresioacuten
(Littlejohn y Bruce 1975)
Ecuacioacuten (10)
Doacutende
T = Fuerza de tensioacuten de disentildeo
D h = Diaacutemetro del hueco
r a = Esfuerzo de cortante permitido
Lb = Longitud cementada del bulbo
Determ l^raoacuten del ctoficiente de resistencia al torte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje Bachiller Jraeacute Antonio Partoes O lilaquo s 50
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Cuadro N0 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuerzos en bulbos de diaacutemetro
pequentildeo (Sabatini y otros 1999)
Tipo de SueloFactor Suelo Granular Suelo Cohesivo
Propiedades del sueloAngulo de friccioacuten tamantildeo y distribucioacuten de los agriados Mheslon Indice plastico
l^todo de perforacioacuten El uso de tuberiacutea de revestimiento aumenta los esfuereos normales y de friccioacuten
El uso de lodos en la ^rforacioacuten disminuye la capacidad
Longitud del bulto
La resistencia aumenta al aumentar la longitud del bulbo hasta los 6 metros con incrementos moderados hasta los 12 metros y muy ^co Incremento despueacutes de los 12 m
Incrementos continuos en suelos con resistencia no drenada menor de 96 kPa
1 ----mdash r
Aumenta la resistencia hasta un diaacutemetro de 30 centiacutemetros
Diaacutemetro del bulboAumenta la resistencia al aumentarel diaacutemetro hasta 10 centiacutemetros y muy poco a partir de ese diaacutemetro
i
La capacidad del ancla aumenta al aumentar la presioacuten de inyeccioacutenPresioacuten de Inyeccioacuten
La capacidad del ancla aumenta solamente con inyeccioacuten por etapas Presiones iniciales muy altas deben evltarse
En el Cuadro N0 20 se muestran algunos valores del esfuerzo de cortante permitido para anclajes en roca y en suelos Los tendones deben separarse
entre siacute utilizando espaciadores para asegurar la adherencia total de cada uno
de ellos a la mezcla cementante en toda la longitud del bulbo Adicionalmente
deben colocarse centralizadores para garantizar que existe un cubrimiento de mezcla de miacutenimo 10mm
Determinadoacuten del cw ficlente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliras 51
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Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo
interface a lo largo del bulbo (Modificado de PTI
de anclaje y el material en la
1996)
R esistencia Uacute ltim a al C ortan te R es is tenc ia Uacute ltim a alen tre el Bulbo y el ^ t e r ia l en la C ortan te entre el B u lto y el
T ipo de ^ t e r ia l In tertace P eriacutem etra l del B u lto ^ t e r i a l en la Interfacepara Iny toc ione s por P eriacutem etra l del B u lto para
G ravedad Inyecciones a P resioacuten
Kpa Kpa
G ranito y basa lto 1700 a 3100
C aliza do lom fflca 1 4 0 0 a 2 1 0 0
C aliza blanda 1000 a 1ltW0
P izarras y lutitas duras 800 a 1400
Lutrias blandas 200 a 800
Aren iscas 800 a 1700
Aren iscas m e tto riza d a s 700 a 800
C reta 200 a 1100
^ r g a m eteorizada 150 a 250
C oncre to 1400 a 2 8 0 0
Arcilla lim osa blanda30 a 70
Arcilla lim osa30 a 70
Arcilla dura de p lastic idad m edia a alta
30 a 70 30 a 100
Arcilla m uy dura de p lastic idad m edia a alta
70 a 170
Arcilla m u y dura lim osa de p lastic idad m edia
270 a 370
Arena de grano m edio a fino dens idad m edia a alta
80 a 370
Arena de grano grueso con grava densidad media
100 a 600
Arena de grano g rueso con grava densidad densa a m uy densa
70 a 140 250 a 900
Arenas lim osas170 a 400
D etritos g lac ia les densos300 a 500
Grava arenosa densidad m edia200 a 1300
Grava arenosa densa a m uy densa 270 a 1300
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario en te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 52
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga en bulbos de anclas preshy
tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatini y otros 1999)
Tipo de Suelo
DensidadRelativa
(SPT)
Transferencia Estirada en
kNmmdashf---------------------- 1
Suelta 145^ en a y l^d ia densa 220grava Densa 290
Suelta 100^ en a l^dia densa 145
Densa 190
Suelta 70^ en a y l^d ia densa 100limos Densa 130
I^zcla de arenay arcilla Dura 30de baja l^ y Dura 60plasticidad
Suelta SPT = 4 a 15^ d ia densa SPT = 15 a 30
Densa SPT = mas de 30
431 Calculo de la adherencia
La resistencia a la adherencia muy raramente se mide en el laboratorio y no existe un procedimiento estaacutendar para calcularla La mayoriacutea de los disentildeos se basan en estimativos ldquocrudosrdquo de la resistencia entre el suelo o roca y el bulbo
por correlacioacuten con casos similares tablas de resistencias tiacutepicas o por la
experiencia local
La carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar SPT como se
indica en la Cuadro Ndeg 20 (Sabatini y otros 1999) El factor de seguridad recomendado debe ser mayor de 20
La suposicioacuten de la resistencia entre el bulbo y el suelo genera una gran incertidumbre en el disentildeo y en ocasiones se ha llegado a fracasos
Determlnaaoacuten del cw fic iente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 53
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil
CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILM EL SALVADOR
Como solucioacuten a la incertidumbre generada por la suposicioacuten de la adherencia
entre el bulbo y el suelo se acostumbra a realizar pruebas de carga de anclajes
con el objeto de verificar en campo los valores supuestos y si es necesario
modificar las longitudes del bulbo o las cargas aplicadas
Estos ensayos son muy importantes al inicio del proceso de construccioacuten de los
anclajes Despueacutes de realizados los ensayos de carga se procede a revisar y
actualizar el disentildeo en lo relacionado con los bulbos de anclaje especialmente
cuando se requiere aumentar su longitud
44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE EL BULBO Y EL
SUELO EN VILLA EL SALVADOR
441 Tensado de anclajes
Los anclajes han sido tensados hasta llegar al arranque del bulbo para esto se
detalla a continuacioacuten los resultados de la prueba de tensado
Cuadro Ndeg 22 CARGA DE ARRANQUE DE BULBOS EN VILLA EL SALVADOR
Anclaje Longitud Bulbo (m) Carga Tesado (TN)
A-I 40 3646
A-ll 50 4215
A-lll () 60 4404
() Para el anclaje A-lll no se llegoacute al arranque
Con los datos obtenidos procedemos a calcular el esfuerzo de corte en la
interaccioacuten bulbo - suelo para esto nos apoyamos con la Ecuacioacuten (10)
Seguacuten la ecuacioacuten se tiene
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller J toeacute Antonio Paredes OHtos 54
NIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA Facultad de Ingenieriacutea Civil
CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
T
nDhLb
Cuadro Ndeg 23 ESFUERZO DE CORTE ENTRE BULBO - SUELO EN VILLA EL SALVADOR
ANCLAJE T(TN) Dh (m) Lb(m) T a (KNm2)
A-I 3646 01143 40 24902
A-ll 4215 01143 50 23030
A-lll () 4404 01143 60 20053
lsquo to te rm in^oacuten del ctoficlente de resistencia al torte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 55
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Ciril OBTENIDOS
CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS
51 Capacidad de Carga Ultima Obtenido
La capacidad de carga ultima obtenida en campo para los anclajes A-I y A-ll se
verifica cuando el bulbo falla por arrancamiento mientras que para el anclaje A- III el bulbo no falla por arrancamiento sin embargo se ensaya hasta llegar al
liacutemite de fluencia
De acuerdo al cuadro N0 22 para los anclajes A-I y A-ll se ha llegado a la carga
ultima mientras que para el anclaje A-lll se ha llegado a la carga miacutenima de
fluencia
El cuadro N0 23 nos indica el esfuerzo de corte real que existe entre el bulbo y
el suelo de la zona en estudio los valores de ^ a para los anclajes A-I y A-ll son
calculados de acuerdo a la Ecuacioacuten (10)
52 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido
De los valores obtenidos con referencia a los anclajes A-I y A-ll se puede
comparar con los valores del Cuadro Ndeg 20 por consiguiente para las arenas
limosas se tiene un rango de valores que pudiera tomar ^ a (170 KNm2 - 400
KNm2) el cual estaacute dentro de ese rango nuestros valores hallados para nuestro
tipo de suelo en estudio seguacuten el Cuadro Ndeg 23
Haciendo un graacutefico comparativo con los resultados obtenidos del Cuadro Ndeg 23
y los datos que nos brinda el Cuadro Ndeg 20 de acuerdo al rango de valores se
tiene el Figura Ndeg 16
En la Figura Ndeg 16 podemos visualizar los valores obtenidos que se encuentran
dentro del rango de valores de Resistencia Uacuteltima al Cortante entre el Bulbo y el
suelo arenoso
Determinacioacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 56
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Civil OBTENIDOS
Figura Ndeg 16 Valores resistencia uacuteltima
Tambieacuten se pudo observar que los diaacutemetros reales fueron mayores en
comparacioacuten con el diaacutemetro de perforacioacuten tal como se muestra en el cuadro
N0 24 -
Cuadro Ndeg 24 DIAacuteMETROS REALES EN CAMPO Y EL EN AUMENTO
ANCLAJE D Teoacuterico (m)D Real de
Anclaje (m)() Aumento
A-I 01143 0141 2336
A-ll 01143 0147 2860
A-lll () 01143 0151 3211
lsquo Deteroinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte uniterio e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jw eacute Antonio Paredes O liw s 57
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
61 CONCLUSIONES
1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de
valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se
realizoacute la prueba (Villa el Salvador)
2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de
resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso
para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar
en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de
suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador
3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada
4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)
debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo
previamente calibrado
5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo
tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de
Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros
meacutetodos estimativos
6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga
requerida
7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten
8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58
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Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi c o n c l u s io n e s y r e c o m e n d a c io n e s
62 RECOMENDACIONES
1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de
verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del
comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio
2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con
precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las
longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea
evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de
perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria
de los anclajes
3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en
cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser
mayores
4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable
controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten
los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos
lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil B IB L IO G R A F IA
BIBLIOGRAFIacuteA
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Determlnatiacuteoacuten del c iacutec le n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de anclajetachlller Jraeacute Antonio Paredes Oliws 60
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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAMETROS EN VILLA EL SALVADOR
2411 Sondaje
Se ha efectuado 01 sondaje SPT y ensayos con posteadora manual (IWAN
AUGER) y Ensayos SPT cada metro de profundidad registraacutendose el nuacutemero de
golpes N necesarios para penetrar cada 15cm de un total de 45cm del
penetroacute metro
El equipo de Penetracioacuten Estaacutendar consta de un triacutepode y un motor el cual va
acondicionado para impulsar el martillo de 140 libras el cual cae libremente a
traveacutes de un tubo guiacutea desde una altura de 76 cm la cantildea partida es hincada en
las arenas compactas a semi compactas
La profundidad de sondajes se da en el Cuadro Ndeg01 Los resultados del
Ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar (SPT) se presenta en los Cuadros No02 y en el
Anexo I Registro de Sondaje y valores de ensayo SPT Anexo II Resultados de
ensayo de laboratorio y en el Anexo III Panel fotograacutefico
Cuadro Ndeg 01 PROFUNDIDAD DEL SONDAJE
Sondaje Profundidad (m)
SPT-01 1145
Cuadro Ndeg 02 RESULTADOS DEL ENSAYO DE PENETRACIOacuteN ESTANDAR SPT-01
SONDAJE SPT-01
Prof(m) 500-545 600-645 700-745 800-845
Primeros 15cm se descarta - 14 17 16
Primeros 15cm de prueba - 18 23 34
Uacuteltimos 15cm de prueba - 25 28 40
Valor ldquoNrdquo - 43 51 74
Determinaaoacuten del de fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dea l ia je Bachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 20
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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
SONDAJE SPT-01
Prof(m) 900-945 1000-1045 1100-1145
Primeros 15cm se descarta 32 39 20
Primeros 15cm de prueba 38 44 5011
Uacuteltimos 15cm de prueba 5014 5010 509
Valor ldquoN 88 94 100
N (Numero de golpes) (Longitud hincada)
2412 Muestreo Disturbado
Se tomaron muestras disturbadas de cada uno de los tipos de suelos
encontrados y extraiacutedos mediante la recuperacioacuten del sondaje a traveacutes de la
cuchara partida en cantidad suficiente como para realizar los ensayos de
clasificacioacuten e identificacioacuten asiacute como tambieacuten los anaacutelisis quiacutemicos
2413 Registro de Sondajes
Se realizoacute el registro de sondajes anotaacutendose las principales caracteriacutesticas de
los estratos encontrados tales como humedad compacidad consistencia NF plasticidad clasificacioacuten saturacioacuten etc
Figura 03 Recuperacioacuten de muestra en cantildea partida
Determlnadoacuten del ctoficlente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller J toeacute Antonio Partoes O li^ s 21
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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
242 Ensayos de laboratorio
Con las muestras recuperadas se realizaron los siguientes ensayos
gt 03 Anaacutelisis Granulomeacutetrico ASTM D-422
gt 03 Humedades Naturales ASTM D-2216
gt 03 Densidades maacuteximas ASTM D-4253
gt 03 Densidades miacutenimas ASTM D-4254
gt 03 Ensayo Corte Directo
gt 01 Anaacutelisis Quiacutemico
gt 01 Contenido de Sales Totales MTCE-219
gt 01 Contenido de Sulfatos ASTM D-516
gt 01 Contenido de Cloruros ASTM D-512
243 Clasificacioacuten de Suelos
Se realizaron los ensayos para la clasificacioacuten de acuerdo al Sistema Unificado
de Clasificacioacuten de Suelos (SUCS) en el laboratorio N0 2 de Mecaacutenica de Suelos
y Pavimentos de la Universidad Nacional de Ingenieriacutea Ver Cuadro N0 03
Cuadro Ndeg 03 CLASIFICACIOacuteN DE SUELOS
SONDAJE SPT-01 SPT-01 SPT-01
Prof(m) 7 00 -7 45 900-945 1100-1145Ret N0 4 000 000 010
Pasa N0 200 800 1200 1300LL() NP NP NPIP() NP NP NPSUCS SP-SM SW-SM SM
DescripcioacutenArena limosa pobremente
gradada
Arena limosa bien gradada Arena limosa
Corte directo (0) 2870o 2990o 2810degCohesioacuten(Kgcm2) 000 000 001
PesoUnitario(gcm3) 1534 1581 1596
Determinadoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte umtano entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes Olnres 22
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25 PERFIL ESTRATIGRAFICO
De acuerdo a la exploracioacuten efectuada mediante el sondeo tal como se
observaraacute en el reacutecord del estudio de exploracioacuten asiacute como en los resultados de
Laboratorio adjuntados en conformidad con las labores de campo ensayos de
laboratorio se tiene el siguiente perfil estratigraacutefico del sub suelo
- Desde OOOm hasta los 500m es una arena limosa mal gradada de baja
compacidad
- A partir de los 500m hasta los 745m de profundidad el sondaje se encontroacute
una arena limosa mal gradada color gris claro de mediana compacidad
- Desde los 745m viene seguida por una arena limosa bien gradada de color
gris amarillento densa subyace hasta una profundidad de 1145m una arena
limosa muy densa de color gris amarillento
Durante la exploracioacuten se realizoacute ensayos de SPT a partir de la profundidad de
500m
El nivel freaacutetico no se encontroacute
26 ANALISIS DE LOS RESULTADOS DE LABORATORIO
Del cuadro de propiedades iacutendices y paraacutemetros deducidos del estrato de
sustentacioacuten las arenas finas pobremente graduadas se observara lo siguiente
261 Anaacutelisis Quiacutemico
Del resultado del Anaacutelisis Fiacutesico Quiacutemico efectuado en una muestra
representativa proveniente del sondaje SPT-01 se tiene el cuadro Ndeg04
Determinacioacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller J toeacute Antonio Partoes O liw s 23
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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAMETROS EN VILLA EL SALVADOR
Cuadro Ndeg 04 ANAacuteLISIS QUIacuteMICO
SondajeNdeg
Profundidad(m)
Sales Solubles Totales
PPM
ClorurosPPM
SulfatosPPM
SPT-01 600-1145 93100 21071 8392
Dichos valores de sulfatos NO ocasionan un ataque quiacutemico al concreto de la
cimentacioacuten debieacutendose de utilizar Cemento Poacutertlan Tipo I en la preparacioacuten del
concreto en los cimientos Seguacuten Design and Control of Concrete Mixtures
Capitulo II Paacuteg 20 Tabla 2-2 Poacutertland Cement PCA Asociacioacuten
262 Densidad Maacutexima Miacutenima y Relativa
A continuacioacuten se detalla los resultados de las densidades maacuteximas y miacutenimas
asiacute como las densidades relativas para cada profundidad a partir del sexto metro
Dp - IacutePd ~ P ldquo ) x l W Pd ( P raquo P^i )
^rndeDr r e l ^ a ()fe Dtosidad del en el terteno (k^m5)
DtosMad mirnma Dcradad rcca m ^im a (k ty i^ )
Cuadro Ndeg 05 CALCULO DE LA DENSIDAD NATURAL
Prof (m) N DR()(grcm3)
^min(grcm3)
Pd(grcm3)
600-645 43 58 1628 1441 1544
700-745 51 64 1628 1441 1544
800-845 74 83 1708 1454 1607
900-945 88 91 1708 1454 1607
1000-1045 94 93 1726 1467 1656
1100-1145 100 95 1726 1467 1656
Det^m inaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes Oliros 24
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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
Con la finalidad de asumir paraacutemetros de caacutelculo que correspondan a las
caracteriacutesticas inspeccionadas en el campo presentamos a continuacioacuten la
Cuadro N0 06 de denominacioacuten de arenas de acuerdo a su estado de
compacidad y los correspondientes rangos de densidad relativa seguacuten Lambe amp
Whitman (1969) y su correlacioacuten con la resistencia a la penetracioacuten estaacutendar
seguacuten Terzaghi y Peck (1948) modificada porskempton (1986)
Cuadro Ndeg 06- DESCRIPCIOacuteN DEL SUELO SEGUacuteN LA DENCIDAD
DESCRIPCION DENSIDAD RELATIVA PENETRACIOacuteN ESTAacuteNDARDR() N (GolpesPie)
Muy Suelta 0 - 1 5 0 - 4Suelta 1 5 - 3 5 4 - 1 0
Mediana 3 5 - 6 5 10 - 30Compacta 6 5 - 8 5 3 0 - 5 0
Muy Compacta 85 - 100 gt 50
ldquoFuente Lambe amp Whitman 1969rdquo
Tambieacuten es necesario tomar en cuenta que los granos angulosos encajan
unos con otros maacutes perfectamente que los redondeados y por esto las
arenas de granos angulosos tendriacutean un mayor aacutengulo de friccioacuten A
continuacioacuten se muestra una tabla que refleja esta influencia de la angulosidad y
de la granulometriacutea sobre el aacutengulo de friccioacuten maacuteximo presentada por Sowers y Sowers (1951) Cuadro Ndeg 07
Cuadro Ndeg 07- CORRELACIOacuteN ENTRE LA FORMA GRANULOMEacuteTRICA Y EL AacuteNGULO DE
FRICCIOacuteN INTERNA
FORMA
GRANULOMEacuteTRICA
AacuteNGULO DE FRICCIOacuteN MAacuteXIMO
SUELTA COMPACTA
Redondeada uniforme GJ O o 37o
Redondeada bien graduada 34deg 40deg
Angulosa uniforme 35deg 43deg
Angulosa bien graduada 39deg 45deg
ldquoFuente Sow^s y Sow^s (1951 )rdquo
Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes O liw s 25
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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
Por otro lado se muestra una correlacioacuten empiacuterica aproximada seguacuten Peck
Harrison y Thornbum (1953) de los estados de compacidad y los aacutengulos de
friccioacuten propuesta en base a ensayos de penetracioacuten estaacutendar Tal como se
muestra en la Cuadro N0 08
Cuadro Ndeg 08- CORRELACION ENTRE LA PENETRACION ESTANDAR Y EL ANGULO DE
FRICCIOacuteN INTERNA
PENETRACION ESTANDAR ANGULO DE FRICCION
N (Golpespie) (Grados)
0 - 4 2 8 - 2 9
4 - 1 0 2 9 - 3 0
1 0 - 30 3 0 - 3 6
3 0 - 50 36-41
gt 50 41 -45
ldquoFuente Peck Harrison yThornbum (1953)rsquorsquo
De acuerdo con estas referencias podemos asumir paraacutemetros con valores de
acuerdo a las inspecciones de campo de tal forma de estar del lado de la
seguridad
Como ensayo determinante se ha realizado ensayos de corte directo sobre
muestra remoldeada y drenada para hallar los paraacutemetros de Cohesioacuten (C) y
Angulo de friccioacuten 0 Los ensayos se realizaron en el laboratorio N0 2 de Mecaacutenica
de suelos y pavimentos de la Universidad Nacional de Ingenieriacutea
Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute ^ ito m o Partoes O liw s 26
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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARA DISENtildeO DEANCLAJES
31 CONDICIONES GEOLOacuteGICAS GEOTEacuteCNICAS
El perfil estratigraacutefico del suelo donde se realizoacute el estudio de mecaacutenica de suelo
presenta las siguientes caracteriacutesticas de suelo
- De OOOm a 900m Material encontrado es una arena limosa mal gradada de color gris claro (SP-SM)
- De 900m a 1100m (SW-SM) Se trata de una arena limosa bien gradada
compacta
- De 1100m a 1200m (SM) Arena limosa de densidad compacta
De acuerdo al estudio realizado in situ se determina los valores de la densidad
natural y el aacutengulo de friccioacuten para el lugar especiacutefico de Villa el Salvador de la
ciudad de Lima consideraremos el valor de cohesioacuten nula en el estudio y se
tomara dicho valor por ser un valor aun conservador para esta zona (Cuadro N0
09)
Seguacuten el estudio realizado no se encontroacute napa freaacutetica indicando que la
profundidad debe estar considerablemente maacutes abajo que la cota de cimentacioacuten
del proyecto (aproximadamente a 5000 m de profundidad)
Cuadro Ndeg 09 ESTRATIGRAFIacuteA DEL SUELO EN ZONA DE ESTUDIO DE VILLA EL
SALVADOR
Material Profundidad(m)
Nomenclaturasues Ytalt
(KNm3)Cohesioacuten
KPaAngulo de
Friccioacuten ($)
ArenaLimosa 0 0 0 -8 5 0 SP-SM 1534 0 287
ArenaLimosa 8 50 -11 00 SW-SM 1581 0 299
ArenaLimosa 1100-1150 SM 1596 1 281
Cabe sentildealar que para un disentildeo final de la estabilidad del talud con muro
pantalla anclada se recomienda la revisioacuten de la armadura de acero del muro
Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla jersquofech ille rJ re eacute ^ ito m o Paredes O liw s 27
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CAPITULO iexcln PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
que absorberaacute los esfuerzos del empuje del subsuelo para lo que se estaraacute a
disposicioacuten para las aclaraciones requeridas para el detalle respectivo
32 ESTABILIDAD DE CAPACIDAD DE CARGA DE PANTALLAS
ANCLADAS EN SUELOS
321 Introduccioacuten
El comportamiento de un anclaje en el suelo se rige principalmente por el
mecanismo de transferencia de la carga soportada por el anclaje al suelo masivo
a traveacutes de interacciones en la interfase suelo de bulbo (Figura 31) Este
mecanismo de interaccioacuten resulta en un aumento de la tensioacuten normal efectiva
del suelo y por consiguiente aumentando su resistencia a la cizalladura y el
factor de seguridad contra la rotura
En el disentildeo de una cortina atirantado la hipoacutetesis baacutesica es que las fuerzas
horizontales generadas por las presiones de contacto en la estructura del suelo
deben ser equilibradas por puntales mientras que el alivio de las tensiones
normales verticales causadas por la excavacioacuten por supuesto no Con esto los
valores de la tensioacuten de cizallamiento inducido por el proceso de excavacioacuten
aumentan significativamente con la profundidad de este
La tendencia de la cortina se mueve dentro de la excavacioacuten de la represioacuten
inducida por el suelo a lo largo de la superficie del suelo Pero pretensado la
primera liacutenea de las barras de cortina presiona contra las paredes de la
excavacioacuten sujetaacutendola al punto de anclaje Con el avance de la excavacioacuten la
estructura ahora tiende a girar alrededor de la primera liacutenea de amarre
causando desplazamientos laterales en el nuevo nivel de la excavacioacuten a su
vez de nuevo seraacute restringido por la aplicacioacuten de pretensado en la siguiente
liacutenea de anclaje Por lo tanto el movimiento de la cortina medida que avanza la
excavacioacuten se forma por una combinacioacuten de rotacioacuten y traslacioacuten influenciada
por un nuacutemero de factores tales como la cortina de incrustaciones en el terreno
de cimentacioacuten la inclinacioacuten varillas el grosor y rigidez de la estructura valores
de la distribucioacuten hipoacutetesis de sobrecarga de presiones de contacto en la interfaz suelopantalla etc La figura 04 ilustra las fuerzas que actuacutean sobre las bandas
Determinadoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute ta t to io Paredes O liw s 28
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CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
y las tensiones de cizallamiento en la interface suelo-pantalla que se desarrollan
en la excavacioacuten que se lleva a cabo
tFigura 04 Mecanismo de transferencia de carga en anclajes (Juran e Elias 1991)
Superficie de terreno
Figura 05 Sistema idealizado de fuerzas sobre pantallas atirantadas (Hanna 1982)
322 Modos de falla de pantallas ancladas en suelos
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes O liw s 29
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CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Hay varios mecanismos posibles de falla de los muros anclados Estas fallas
comuacutenmente son causadas por exceso de carga sobre un ancla Las cargas de
exceso pueden estar relacionadas con la carga de pre-tensionamiento la
secuencia de excavaciones las fuerzas del agua y fuerzas siacutesmicas entre otras
Los mecanismos de falla pueden involucrar los tendones la masa de suelo el
bulbo o las estructuras superficiales
Los principales tipos de falla son los siguientes de acuerdo con la figura 06
Figura 06 Tipos de ruptura de una pantalla anclada en suelo (GeoRio 2000)
a) Punzonamiento en la base - el suelo de fundacioacuten que soporta la base de
la pantalla tiene una capacidad de carga baja de menos de 20 kPa con iacutendice de resistencia a penetracioacuten NSPT lt 10
b) Rotura en fondo de la excavacioacuten - puede ocurrir cuando existe una capa de terreno blando debajo del nivel de excavacioacuten
Determinadoacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 30
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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
c) Ruptura Global - romper la cuntildea en mayor riesgo durante el proceso de
excavacioacuten o disturbacion generalizado de profundidad (veacutease tambieacuten
la Figura 07)
d) Deformacioacuten Excesiva - puede ocurrir durante la construccioacuten antes de
que el pretensado de los anclajes
e) Rotura del tirante - se puede producir si los componentes del sistema son
individualmente atirantado inadecuadamente o debido a la ocurrencia de
la sobrecarga de los anclajes durante la construccioacuten cuando no todos
los niveles de anclaje tambieacuten se instalaron
f) Rotura de la pantalla - ocurrencia de ruptura en flexioacuten debido al disentildeo
estructural inadecuado o ruptura de perforacioacuten anclas
Rupftra laquom cunha Ruptura generalizada
Figura 07 Tipos de ruptura global cuntildea y generalizada (GeoRio 2000)
323 Estimacioacuten de la capacidad de carga de anclaje en suelos
La mejor estimacioacuten de la capacidad de carga de los anclajes en suelos se
determina mediante la realizacioacuten de pruebas preliminares de anclaje construido
con la misma tecnologiacutea y mano de obra en el futuro emplazamiento de la obra
ya que no es teoacutericamente posible incorporar meacutetodos para el caacutelculo de la
influencia de diversos factores determinantes tales como proceso de perforacioacuten la calidad de mano de obra el proceso de inyeccioacuten etc
^ te rm in a c ioacute n del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes OIiacutetos 31
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CAPITULO lli PARAMETROS GEOTECNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
En general los meacutetodos disponibles para la determinacioacuten de la capacidad de
carga de los anclajes en suelo consideran que la resistencia del anclaje se debe
exclusivamente a la resistencia al corte desarrollado en la interface suelo-bulbo
sin tomar en consideracioacuten de los efectos del proceso de construccioacuten
incluyendo la influencia de procedimiento de inyeccioacuten soacutelo cualitativamente
3231 Norma Brasileiacutera NBR-5629
La NBR-5629 recomienda la estimacioacuten preliminar de liacutemite de capacidad de
carga anclada usando las siguientes expresiones
Suelos Granulares
Suelos Cohesivos r = a 0 UXb sO O M
Doacutende
Capacidad de carga limite o ultima
G Tensioacuten vertical efectiva en el punto medio del anclaje
U Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje
K f Coeficiente de anclaje dado en la Cuadro Ndeg 10
Lb Longitud del bulbo del anclaje
o Coeficiente de reduccioacuten de resistencia al corte no drenada Su
a 0 = 075 para Su s 40 kPa yPara suelos cohesivos
a 0 = 035 para Su s 100 kPa
lsquo Determinadoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de arcla|eBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliros 32
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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Cuadro Ndeg 10 COEFICIENTE Kr DE SUELOS GRANULARES
Suelo Compacidad
Suelta Compacta Muy CompactaLimo 010 040 100
Arena Fina 020 060 150
Arena Media 050 120 200
Gruesa y Pedr^ones 100 200 300
ldquoFuente Norma Brasilera NBR-5629
Este meacutetodo no tiene en cuenta los efectos de la presioacuten de inyeccioacuten El NBR-
5629 reconoce que la inyeccioacuten del bulbo de anclaje de la lechada puede ser del
tipo simple con flujo ascendente y de una sola etapa o por medio de vaacutelvulas y
en etapas sucesivas a criterio de la empresa ejecutora siempre que esteacuten
garantizados el llenado completo del agujero abierto en el suelo y la capacidad
de carga para el anclaje
3232 Meacutetodo de Ostermayer (1974)
Propone aacutebacos que relaciona la longitud de la zona de anclaje (bulbo) con la
capacidad de carga maacutexima de anclaje basado en el anaacutelisis de los resultados
de aproximadamente 300 ensayos en Alemania en anclajes con diaacutemetro de
perforacioacuten entre 10 y 20 cm y cobertura del suelo superior a 4m
La Figura 08 muestra las correlaciones sugeridas por Ostermayer para suelos
granulares sin especificacioacuten del procedimiento de inyeccioacuten o los valores de la presioacuten de inyeccioacuten
D e te ^ in a d oacute n del creficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato la je Bachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 33
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CAPITULO PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOSPARADISENtildeO DE ANCLAJES
laquoen
9laquo
O
mdash g pedregulho arenoso
areia meacutedia a grossa com pedregulho
Figura 08 Capacidad liacutemite de carga de anclaje en suelos granulares seguacuten Ostermayer (1974)
Para suelos cohesivos (limos y arcillas plaacutesticas medianas arcillas altamente
plaacutesticas) Ostermayer (1974) tambieacuten presento en la Figura 09 la variacioacuten con
la longitud de bulbo de la resistencia al cizallamiento en la interface suelobulbo
por unidad de longitud para anclajes realizados con y sin reinyeccioacuten En la
Figura 10 la variacioacuten en la resistencia al corte se muestra como una funcioacuten de
la reinyeccioacuten de presioacuten con lechada de cemento en la relacioacuten agua cemento
preparado = 04
ldquoDeterminaaoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jraeacute Antonio P a rce s OIitos 34
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CAPITULO IIIrsquo PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Figura 09 Resistencia a la rotura por unidad de longitud de los anclajes en suelos cohesivos
(Ostermayer 1974)
400
300
19 ancoragens executadas em argila de mediacutea a alta plasticidade Wl = 48a58 lp = 25 a35 le =11 a12
2001
Perfura^aacuteo
15(4M|
1510)
com reve^mento seco sem revestlmento seco sem revestimento com lavagem 15(420) - diagravemetro do furo- 15cm
-420 Kg de cimento consumido nareinjepao
1000 2000 3000 4000
Pressaacuteo de iacutenjegaacuteo (kPa)
Figura 10 Influencia de la presioacuten de inyeccioacuten en la resistencia al corte en suelos cohesivos
(Ostermayer 1974)
Determinacioacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio Paredes O liw s 35
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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
3233 Meacutetodo de Bustamante amp Doix (1985)
Basado en 120 pruebas de carga realizadas en Francia Bustamante y Doix
(1985) sugieren un meacutetodo para el dimensionamiento de los anclajes los cuales
consideran la influencia de la teacutecnica de inyeccioacuten presioacuten de inyeccioacuten y
volumen de pulverizacioacuten de cemento inyectado La capacidad de carga liacutemite de
anclaje Tmax se puede determinar por
Tmm Capacidad de carga limite o ultima
De Diaacutemetro medio para el tramo anclado
Dp Diaacutemetro perforado para el tramo anclado
P Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten
Lb Longitud del tramo anclado
qs Resistencia al cizallamiento o cortante
Cuadro Ndeg 11 COEFICIENTE 0 PARA SUELOS
Tipo de Suelo Coeficiente 0
Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten
Grava 180 13-14
Grava Arenosa 1 6-1 8 12-14
Arena con Grava 1 5-1 6 12-13
Arena Gruesa 1 4-1 5 11 -1 2
Arena Media 1 4 -1 5 11 -1 2
Arena Fina 1 4-1 5 11 -1 2
Arena Limosa 14- 15 11 -1 2
Limo 14-1 6 11 -12
Arcilla
OcitCO 12
Marga 18-21 11 -12
Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11
Determlnaaoacuten del c o c ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio P a rce s OIiacutetos 36
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CAPITULO un PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
El cuadro N011 presenta los valores de p que es el coeficiente de escala para
varios tipos de suelo teniendo en cuenta las dos teacutecnicas de inyeccioacuten (con y sin
reinyeccioacuten) suponiendo que el volumen inyectado es de al menos 15 veces el
volumen perforado para llegar a los valores de p en la tabla Como era de
esperar los valores maacutes altos del coeficiente se producen para los anclajes
reinyectadas
Los graacuteficos de correlaciones empiacutericas para estimar los qs coeficientes para
anclajes con y sin reinyeccioacuten se presentan para las arenas y gravas en la
Figura 11 y de limos y arcillas en la Figura 12 construida sobre la base de los
resultados de Doix y Bustamante (1985) Fujita (1977) Ostermayer y Scheele
(1977) Ostermayer (1974) Koreck (1978) y Jones (1980 1984) En abscisas la
cantidad Pl se refiere al liacutemite de presioacuten de inyeccioacuten y N el nuacutemero de golpes
de la prueba SPT
0 0 9 i f i 15 20 U 30 39 40 4 fl 3 0 S5 90 6S 7 0
Pl (MPa)1 _____i _______ i _____ i______ i _______ i _____i______ i _______ l __ mdasha--------- a--------- J-----------1---------- 1---------- 1
0 K O 30 D 90 laquo m laquo) tu M) no t raquo 1U 1WN
Figura 11 Correlaciones empiacutericas para la fuerza de cizallamiento por unidad longitud en la arena I
grava (Bustamante y Doix 1985)
lsquo Determlnadoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para diserto dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 37
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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Las correlaciones muestran que en comparacioacuten con una sola inyeccioacuten de los
efectos de la reinyeccioacuten en fases sucesivas son aparentemente maacutes
pronunciada para las arcillas limos (Figura 12) que para la arena grava (Figura
11) contradiciendo las pruebas experimentales que indican que los suelos
arenosos son de mayor inyectabilidad y maacutes susceptibles a los efectos de la
sucesiva reinyeccioacuten a alta presioacuten Este comportamiento puede deberse a otros
factores no considerados por Bustamante y Doix (1985) en la interpretacioacuten
empiacuterica de los resultados de las pruebas de carga (Novaacuteis Souza 2001)
-------------1-------------1------------T---------- ---F-------- ---------------- ~lo 10 20 30 40 W 60
N
Figura 12 correlaciones empiacutericas para la resistencia al corte por unidad de longitud en arcillas
limos (Bustamante y Doix 1985)
3234 Meacutetodo de Costa Nunes (1987)
Similar al meacutetodo de Bustamante y Doix (1985) fue propuesto por Costa Nunes
(1987) pero con la importante diferencia de que la influencia de la presioacuten de inyeccioacuten puede ser analizada cuantitativamente no soacutelo cualitativamente como en el meacutetodo de Bustamante y Doix (1985)
La capacidad de carga del liacutemite del anclaje estaacute dada por
bullDetermigravenatigraveoacuten del e ffic iente de resistencia al corte unitagraverio entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralaleBachiller Jreeacute Antonio Partoes OIiacutetos 38
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CAPITULO lli PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOS P A MDISENtildeO DE ANCLAJES
= c + +(TI
r M Capacidad de carga limite o ultima
D Diaacutemetro medio del bulboe
nd Coeficiente de aumento del diaacutemetro debido a la presioacuten de inyeccioacuten
nl Coeficiente de reduccioacuten de longitud por la presioacuten no uniforme
Lb Longitud del tramo anclado
r Resistencia al cizallamiento en la interface bulbo - suelo
Para determinar la resistencia al cizallamiento en la interface suelo-bulbo Costa
Nunes (1987) considera el criterio de rotura de Mohr-Coulomb suponiendo una
inyeccioacuten a presioacuten residual a rsquor estimada en un 50 la presioacuten inyeccioacuten dada
c Cohesioacuten
Yc Peso especiacutefico del suelo a una profundidad al centro del bulbo
h Profundidad al centro del bulbo
nh Reduccioacuten del factor de profundidad cuando es maacutes de 9m
0 Angulo de friccioacuten
a r 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten
Seguacuten Costa Nunes en la mayoriacutea de los casos se puede considerar nh = na = nb = 1
lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 39
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA AL CORTE
UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
41 PROCEDIMIENTO DE TRABAJO
El presente procedimiento comprende los trabajos requeridos para la correcta
ejecucioacuten de los anclajes en la zona determinada en villa el salvador
411 Secuencia de los trabajos
4111 Anclajes de cable
Los anclajes post-tensados son estructuras flexibles y lineales compuestos por
varios cordones de acero de alta resistencia los cuales se adhieren o fijan con
cemento dentro de roca o suelo estable (pasando el planode falla) Los anclajes
al tensarlos transmiten los esfuerzos desde el cabezal (extremo visible en la
superficie del talud) hasta el tramo anclado mitigando de esta forma los
movimientos del talud
Los anclajes estaraacuten conformado por cordones de acero grado 270 de baja
relajacioacuten con 58rdquo (1500 mm) de diaacutemetro acorde con los requerimientos del
ASTM A-416 Las caracteriacutesticas mecaacutenicas del acero grado 270 de baja relajacioacuten son
Esfuerzo miacutenimo a la rotura 18980 kgmm2 (18619 KNcm2)
Esfuerzo de fluencia 17082 kgmm2 (16757 KNcm2)
Moacutedulo de elasticidad 2780000 kg (195 KNmm2)
Seguacuten los requerimientos indicados en la norma ASTM A-416 los valores de resistencias miacutenimas del cable se indica a continuacioacuten
Diaacutemetro del cordoacuten 1524 mm (0600 in)
Deterninadoacuten del ^laquofic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 40
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Aacuterea de acero por cordoacuten 14000 mm2 (0153 in2)
Resistencia miacutenima a la rotura (Fr) 2657000 kg (2607 kN)
- Resistencia miacutenima a la fluencia (Sfc) 2391000 kg (2346 kN)
Con estas caracteriacutesticas se obtienen seguacuten los lineamientos para disentildeo
indicados en las recomendaciones del Instituto del Post-Tensado los siguientes valores para cada cable de acero de 06rdquo de diaacutemetro (1524 mm)
- Carga de disentildeo o trabajo (060 F r ) 1595040 kg (15642 KN) Ftr
- Carga de ensayo (120 Ftr) 1914007 kg (18770 KN)
- Carga de incorporacioacuten (105 Ftr) 1674782 kg (16424 KN)
lsquo Porcentaje sugerido para los ensayos en anclajes temporales
a) Armado de Anclajes
La preparacioacuten de los anclajes ha sido realizado sobre una plataforma provisional para el montaje primero se prepararaacute el tubo de inyeccioacuten de PVC
clase 10 con diaacutemetro de 1rdquo donde se ejecutaraacuten los agujeros para la inyeccioacuten
(vaacutelvula-manguito) Luego alrededor del tubo de inyeccioacuten se colocaraacuten los
cables de acero sobre separadores y cortados seguacuten la longitud definitiva del
anclaje
Los cables requeridos fueron suministrados y montados en campo el tramo del
cable de acero correspondiente al bulbo del anclaje ha sido preparado previamente y en la zona de transicioacuten del tramo libre al anclado el cable fue
sellado con cinta plaacutestica para evitar la entrada de lechada de cemento al tramo libre el tramo libre se protegioacute (aisloacute) con una manguera de polietileno actuando
como un forro
lsquo Deterrnnadoacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes Olitos 41
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Figura 13 Armado de anclaje de cable
b) Perforacioacuten
El objetivo de las perforaciones para anclajes es la obtencioacuten de un agujero con
la mayor linealidad posible El diaacutemetro de la perforacioacuten debe permitir la instalacioacuten del anclaje de cable del modo maacutes faacutecil posible
Baacutesicamente existen dos sistemas de perforacioacuten que pueden ser utilizados en
la ejecucioacuten de anclajes El primero es el sistema rotativo convencional y el segundo ha roto percusioacuten
Para la ejecucioacuten de la perforacioacuten se ha empleado el meacutetodo rotativo con el uso de una zapata tipo widia
El sistema que se ha aplicado es de perforacioacuten a rotacioacuten con tuberiacutea HQ hasta la profundidad requerida una vez llegado a la cota se perfora con tuberiacutea de
revestimiento HW (rimando en la zona exterior de la tuberiacutea HQ) hasta llegar a la cota de fondo donde se colocaraacute el anclaje
Se procede a limpiar el sondeo con agua y se retira la tuberiacutea interior HQ una vez retirada toda la tuberiacutea HQ se procede a colocar el anclaje de cable
Bachllldrsquo Jeacute Antonio Paredes Oliws 42
Determinadoacuten del crofidente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclaje
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Colocado el anclaje de cable se procede a retirar la tuberiacutea de revestimiento HW
para despueacutes inyectar el anclaje con lechada de cemento
Figura 14 Colocado de anclaje de cable en sondeo
c) Inyeccioacuten
Los anclajes fueron fijados en el terreno a traveacutes de lechada de cemento compuesta por una mezcla de agua limpia con cemento Portland comuacuten tipo I
La gran mayoriacutea de las recomendaciones y praacutecticas existentes situacutean la relacioacuten
aguacemento entre 045 y 055 en peso
En nuestro caso se ha usado la relacioacuten ac de 050 mezcla que garantiza una
resistencia a la compresioacuten simple de 210 kgcm2 a los 7 diacuteas
Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enve la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 43
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Figura 15 Inyeccioacuten de anclaje de cable
d) Tensado
Todos los anclajes fueron tesados una vez que la lechada de cemento del
anclaje obtuvo la resistencia adecuada (210 kgcm2) se estimoacute en 7 diacuteas como miacutenimo en cada caso
El tesado de los anclajes se realizoacute con gato hidraacuteulico de hasta 100Tn de carga
de trabajo y con una carrera en el pistoacuten de hasta 10rdquo ademaacutes permitioacute tesar
los cables del anclaje en conjunto el tesado se realizoacute hasta llegar al arranque del bulbo
4112 Equipos y Materiales
Relacioacuten de equipos y materiales utilizados
Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Antonio Paredes O liw s 44
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Cuadro Ndeg 12 EQUIPOS UTILIZADOS
ITEM DESCRIPCION CANTIDAD
1 B O M B A DE LO D O S C M O T O R L IS TE R P E T TE R 100
2 B O M B A P A R A TE N S A D O E N E R P A C 100
3 G A T A H ID R A U L IC A E N E R P A C DE 10000 PSI 100
4 E Q U IP O DE P E R F O R A C IO N R O T A T IV O D IA M A N TIN O 100
5 B O M B A DE IN Y E C C IO N DE C E M E N T O 100
6 TU B E R IA DE P E R F O R A C IO N HQ y H W 100
7 TU B E R IA DE IN Y E C C IO N C O N O B T U R A D O R 100
8 E Q U IP O DE SPT 100
42 ESTIMACIOacuteN DE LA CAPACIDAD DE CARGA SEGUacuteN LOS DATOS OBTENIDOS EN EL ESTUDIO DE MECAacuteNICA DE SUELOS
De acuerdo a los datos obtenidos en el estudio de mecaacutenica de suelos se tiene
lo siguiente
Cuadro Ndeg 13 DATOS REALES DEL ESTUDIO
DATOS
Del estudio de mecaacutenica de suelos De los anclajes
Paraacutemetros Unidad Paraacutemetros Unidad
Cohesioacuten 0 Carga de Anclaje NA
Angulo de friccioacuten 2870o Profundidad del bulbo de anclaje 950m
Peso Unitario 1476 KNm3 Diaacutemetro del bulbo 0114m
Clasificacioacuten SUCS Arena limosa gradada SP-SM
Longitud del Bulbo de Anclaje 40 50 y 60m
Factor de seguridad Presioacuten de iny^cioacuten 60 kgcm2
Habiendo obtenido todos los paraacutemetros necesarios se puede estimar las capacidades de cargas de acuerdo a los meacutetodos mencionados en el capiacutetulo anterior(Capiexcltulo III 323)
Deterrntoadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 45
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
gt Norma Brasilera NBR 5629
gt Bustamante y Doix 1985
gt Meacutetodo Costa Nunes 1985
421 Norma Brasilera NBR 5629
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son las longitudes
ancladas que 40 50 y 60m asiacute como el valor Itf igual a 15 valor que se
obtiene del tipo de suelo del cuadro Ndeg 10
Cuadro Ndeg 10 - Coeficiente Kf de suelos granulares NBR-5629
Suelo Compacidad
Suelta Compacta Muy Compacta
Limo 010 040 100
Arena Fina 020 060 150
Arena Media 050 120 200
Gruesa y Pedr^ones 100 200 300
2 - M C T O D O D E L A N O R M A B R A S I L E R A - 5 6 2 9
_ J 7 -T = 0 -7 U t L r K s Para suelos granularesmax Z b f
T (max) =
az =
Capacidad de carga limite o ultima TN
Esfuerzo vertical efectivo en el punto medio del anclaje KNm2
O
CIl
II II Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje m
Longitud del bulbo del anclaje m
coeficiente de anclaje dado en la Tabla Ndeg M
Cuadro Ndeg 14 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BR-5629
y e
(K N m 2 )
z
iexclm )
D
(m )
a z
(K N m 2 )
U
( m )
Lb
(m )
K f T ( m a x )
lt trade l
14 8 7 0 01 103 32 0 4 3 4 0 9 15 27 23 _
14 8 65 0 1 9 5 9 4 0 4 3 5 0 15 V 3 1 6 1 ___
14 8 6 0 H 0 1 8 8 5 6 0 4 3 6 0 B U 15 35 01
Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de arolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes Ouumltos 46
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
422 Meacutetodo Bustamante y Doix 1985
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son la parte anclada
40 50 y 60m el diaacutemetro perforado 0114m el coeficiente p que es el
coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo seguacuten el tipo de inyeccioacuten para
nuestro caso es el 14 derivaacutendose este valor del estudio de suelo (Cuadro Ndeg
11) El coeficiente qs (resistencia cortante) toma valores de 02 y 025 Mpa
Cuadro Ndeg 11 - Coeficiente p para suelos
Tipo de Suelo Coeficiente P
Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten
Grava 180 13 -14
Grava Arenosa 1 6 -1 8 12 -14
Arena con Grava 1 5 -1 6 12-13
Arena Gruesa 14- 15 11 - 12
Arena Media 1 4 -1 5 11 - 12
Arena Fina 14 -1 5 11 -12
Arena Limosa 14- 15 1 1 -1 2
Limo 14- 16 1 1-1 2
Arcilla 1 8 -2 0 12
Marga 18- 21 11 - 12
Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11
3- METODO DE BUSTAMANTE Y DOIX 1985
T(max) = Capacidad de carga limite o ultima TN
De= Diaacutemetro medio para el tramo anclado m
Dp = Diaacutemetro perforado para el tramo anclado mLb= Longitud del tramo anclado m
P = Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten qs= Resistencia al cizallamiento o cortante Mpa
ldquoDeterminadoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo de anclajerdquoBachiller Jraeacute Antonio Paredes Oliws
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Cuadro Ndeg 15 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BUSTAMANTE DOIX 1985
p Dp
(m)De(m)
Lb(m)
qs
(Mpa)
T (max)
(TN)130 011 0149 40 025 4759130 011 0149 50 02 4759130 011 0149 60 02 5710
423 Meacutetodo Costa Nunes 1985
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada necesarios son la
longitud de la parte anclada 40 50 y 60m el diaacutemetro perforado para el tramo
anclado 0114m ademaacutes el coeficiente de reduccioacuten por la presioacuten no uniforme
ni el coeficiente de aumento de diaacutemetro nd por la presioacuten de inyeccioacuten estos
dos uacuteltimos coeficientes toman valores de 1 otro dato de entrada importante
seguacuten Costa Nunes es la resistencia cortante t que es calculada con la
expresioacuten
T f = c + (c rsquo+CT rsquo 0 SUELOSGRANUWRES
r f = c + (y chnh +CTr )tan0 SUELOS COHESIVOS
C = Cohesioacuten del suelo KNm2yc= Peso especifico del suelo a una profundidad al centro del bulbo KNm3 h = Profundidad al centro del bulbo m
nh = Factorde correccioacuten cuando esta a una superior a 9m 0 = Angulo de friccioacuten
or= 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten KNm2
Para mayoriade asos nh = nb = nd = 10 De acuerdo a Costa Nunes
Cuadro Ndeg 16 RESISTENCIA CORTANTE SEGUacuteN DATOS
C ye h nh 0 OT T
(KNm2) (KNm3) (m) (0 ) (KNm2) (KNm2)
00 148 70 10 287 4000 2756
00 148 65 10 287 4000 2715
00 148 60 10 287 4000 2675
techlllerJtoeacute Antonio Parces Oliws 4 8
Deteminadoacuten del (E fic ien te de resistencia al corte unitario ende la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquo
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La resistencia cortante hallada de esta ecuacioacuten depende de los paraacutemetros
mostrados en la figura superior asiacute como la presioacuten de inyeccioacuten que se usa no
supera los 8 a 10 Kgcm2 con estos datos se halla el esfuerzo cortante que es
un valor de 3924 KNm2 El diaacutemetro medio de la perforacioacuten es de 0137m
1- METODO DE COSTA NUNES
T(max) = C a pa c idad d e ca rga l im i te o u l t im a TN
D e = D ia m e tro m e d io d e l b u lb o m
nd= C o e f ic ie n te d e a u m e n to d e l d ia m e tro d e b id o a la p re s ioacute n d e in y e c c ioacute n
^ = L o n g itu d d e l t ra m o a n c la d o m
nl = C o e f ic ie n te d e re d u c c ioacute n d e lo n g itu d p o r la p re s ioacute n n o u n ifo rm e
x = R e s is te n c ia al c iz a lla m ie n to e n la In te r fa s e b u lb o s u e lo K N m 2
Cuadro Ndeg17 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO COSTA NUNES 1985
ni Lb nd De Tmax(m) (m) (TN)
10 40 10 011 403
10 50 10 011 497
10 60 10 011 587
Aplicado estos tres meacutetodos para calcular la capacidad de carga uacuteltima podemos elaborar el siguiente cuadro Ndeg 18
Cuadro Ndeg 18 CUADRO RESUMEN PARA LAS DIFERENTES LONGITUDES DE BULBOS
ANCLAJE METODO NBR-5629 BUSTAMANTE Y DOIX COSTA NUNES
BULBO T (Max) T (Max) T (Max)
(m) (TN) (TN) (TN)
40 27-23I M t 4759 4030
50 3161 4759 4970
60 3501 5710 5870
D e t^m ito a oacute n del ^laquo fic ien te de resistencia al to rte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 49
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43 RESISTENCIA ENTRE EL BULBO Y EL SUELO
La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las
propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y
la presioacuten de inyeccioacuten (Cuadro N0 11)
El esfuerzo al cortante en el anclaje puede ser calculado por la expresioacuten
(Littlejohn y Bruce 1975)
Ecuacioacuten (10)
Doacutende
T = Fuerza de tensioacuten de disentildeo
D h = Diaacutemetro del hueco
r a = Esfuerzo de cortante permitido
Lb = Longitud cementada del bulbo
Determ l^raoacuten del ctoficiente de resistencia al torte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje Bachiller Jraeacute Antonio Partoes O lilaquo s 50
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Cuadro N0 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuerzos en bulbos de diaacutemetro
pequentildeo (Sabatini y otros 1999)
Tipo de SueloFactor Suelo Granular Suelo Cohesivo
Propiedades del sueloAngulo de friccioacuten tamantildeo y distribucioacuten de los agriados Mheslon Indice plastico
l^todo de perforacioacuten El uso de tuberiacutea de revestimiento aumenta los esfuereos normales y de friccioacuten
El uso de lodos en la ^rforacioacuten disminuye la capacidad
Longitud del bulto
La resistencia aumenta al aumentar la longitud del bulbo hasta los 6 metros con incrementos moderados hasta los 12 metros y muy ^co Incremento despueacutes de los 12 m
Incrementos continuos en suelos con resistencia no drenada menor de 96 kPa
1 ----mdash r
Aumenta la resistencia hasta un diaacutemetro de 30 centiacutemetros
Diaacutemetro del bulboAumenta la resistencia al aumentarel diaacutemetro hasta 10 centiacutemetros y muy poco a partir de ese diaacutemetro
i
La capacidad del ancla aumenta al aumentar la presioacuten de inyeccioacutenPresioacuten de Inyeccioacuten
La capacidad del ancla aumenta solamente con inyeccioacuten por etapas Presiones iniciales muy altas deben evltarse
En el Cuadro N0 20 se muestran algunos valores del esfuerzo de cortante permitido para anclajes en roca y en suelos Los tendones deben separarse
entre siacute utilizando espaciadores para asegurar la adherencia total de cada uno
de ellos a la mezcla cementante en toda la longitud del bulbo Adicionalmente
deben colocarse centralizadores para garantizar que existe un cubrimiento de mezcla de miacutenimo 10mm
Determinadoacuten del cw ficlente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliras 51
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Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo
interface a lo largo del bulbo (Modificado de PTI
de anclaje y el material en la
1996)
R esistencia Uacute ltim a al C ortan te R es is tenc ia Uacute ltim a alen tre el Bulbo y el ^ t e r ia l en la C ortan te entre el B u lto y el
T ipo de ^ t e r ia l In tertace P eriacutem etra l del B u lto ^ t e r i a l en la Interfacepara Iny toc ione s por P eriacutem etra l del B u lto para
G ravedad Inyecciones a P resioacuten
Kpa Kpa
G ranito y basa lto 1700 a 3100
C aliza do lom fflca 1 4 0 0 a 2 1 0 0
C aliza blanda 1000 a 1ltW0
P izarras y lutitas duras 800 a 1400
Lutrias blandas 200 a 800
Aren iscas 800 a 1700
Aren iscas m e tto riza d a s 700 a 800
C reta 200 a 1100
^ r g a m eteorizada 150 a 250
C oncre to 1400 a 2 8 0 0
Arcilla lim osa blanda30 a 70
Arcilla lim osa30 a 70
Arcilla dura de p lastic idad m edia a alta
30 a 70 30 a 100
Arcilla m uy dura de p lastic idad m edia a alta
70 a 170
Arcilla m u y dura lim osa de p lastic idad m edia
270 a 370
Arena de grano m edio a fino dens idad m edia a alta
80 a 370
Arena de grano grueso con grava densidad media
100 a 600
Arena de grano g rueso con grava densidad densa a m uy densa
70 a 140 250 a 900
Arenas lim osas170 a 400
D etritos g lac ia les densos300 a 500
Grava arenosa densidad m edia200 a 1300
Grava arenosa densa a m uy densa 270 a 1300
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario en te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 52
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Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga en bulbos de anclas preshy
tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatini y otros 1999)
Tipo de Suelo
DensidadRelativa
(SPT)
Transferencia Estirada en
kNmmdashf---------------------- 1
Suelta 145^ en a y l^d ia densa 220grava Densa 290
Suelta 100^ en a l^dia densa 145
Densa 190
Suelta 70^ en a y l^d ia densa 100limos Densa 130
I^zcla de arenay arcilla Dura 30de baja l^ y Dura 60plasticidad
Suelta SPT = 4 a 15^ d ia densa SPT = 15 a 30
Densa SPT = mas de 30
431 Calculo de la adherencia
La resistencia a la adherencia muy raramente se mide en el laboratorio y no existe un procedimiento estaacutendar para calcularla La mayoriacutea de los disentildeos se basan en estimativos ldquocrudosrdquo de la resistencia entre el suelo o roca y el bulbo
por correlacioacuten con casos similares tablas de resistencias tiacutepicas o por la
experiencia local
La carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar SPT como se
indica en la Cuadro Ndeg 20 (Sabatini y otros 1999) El factor de seguridad recomendado debe ser mayor de 20
La suposicioacuten de la resistencia entre el bulbo y el suelo genera una gran incertidumbre en el disentildeo y en ocasiones se ha llegado a fracasos
Determlnaaoacuten del cw fic iente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 53
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Como solucioacuten a la incertidumbre generada por la suposicioacuten de la adherencia
entre el bulbo y el suelo se acostumbra a realizar pruebas de carga de anclajes
con el objeto de verificar en campo los valores supuestos y si es necesario
modificar las longitudes del bulbo o las cargas aplicadas
Estos ensayos son muy importantes al inicio del proceso de construccioacuten de los
anclajes Despueacutes de realizados los ensayos de carga se procede a revisar y
actualizar el disentildeo en lo relacionado con los bulbos de anclaje especialmente
cuando se requiere aumentar su longitud
44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE EL BULBO Y EL
SUELO EN VILLA EL SALVADOR
441 Tensado de anclajes
Los anclajes han sido tensados hasta llegar al arranque del bulbo para esto se
detalla a continuacioacuten los resultados de la prueba de tensado
Cuadro Ndeg 22 CARGA DE ARRANQUE DE BULBOS EN VILLA EL SALVADOR
Anclaje Longitud Bulbo (m) Carga Tesado (TN)
A-I 40 3646
A-ll 50 4215
A-lll () 60 4404
() Para el anclaje A-lll no se llegoacute al arranque
Con los datos obtenidos procedemos a calcular el esfuerzo de corte en la
interaccioacuten bulbo - suelo para esto nos apoyamos con la Ecuacioacuten (10)
Seguacuten la ecuacioacuten se tiene
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller J toeacute Antonio Paredes OHtos 54
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T
nDhLb
Cuadro Ndeg 23 ESFUERZO DE CORTE ENTRE BULBO - SUELO EN VILLA EL SALVADOR
ANCLAJE T(TN) Dh (m) Lb(m) T a (KNm2)
A-I 3646 01143 40 24902
A-ll 4215 01143 50 23030
A-lll () 4404 01143 60 20053
lsquo to te rm in^oacuten del ctoficlente de resistencia al torte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 55
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Ciril OBTENIDOS
CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS
51 Capacidad de Carga Ultima Obtenido
La capacidad de carga ultima obtenida en campo para los anclajes A-I y A-ll se
verifica cuando el bulbo falla por arrancamiento mientras que para el anclaje A- III el bulbo no falla por arrancamiento sin embargo se ensaya hasta llegar al
liacutemite de fluencia
De acuerdo al cuadro N0 22 para los anclajes A-I y A-ll se ha llegado a la carga
ultima mientras que para el anclaje A-lll se ha llegado a la carga miacutenima de
fluencia
El cuadro N0 23 nos indica el esfuerzo de corte real que existe entre el bulbo y
el suelo de la zona en estudio los valores de ^ a para los anclajes A-I y A-ll son
calculados de acuerdo a la Ecuacioacuten (10)
52 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido
De los valores obtenidos con referencia a los anclajes A-I y A-ll se puede
comparar con los valores del Cuadro Ndeg 20 por consiguiente para las arenas
limosas se tiene un rango de valores que pudiera tomar ^ a (170 KNm2 - 400
KNm2) el cual estaacute dentro de ese rango nuestros valores hallados para nuestro
tipo de suelo en estudio seguacuten el Cuadro Ndeg 23
Haciendo un graacutefico comparativo con los resultados obtenidos del Cuadro Ndeg 23
y los datos que nos brinda el Cuadro Ndeg 20 de acuerdo al rango de valores se
tiene el Figura Ndeg 16
En la Figura Ndeg 16 podemos visualizar los valores obtenidos que se encuentran
dentro del rango de valores de Resistencia Uacuteltima al Cortante entre el Bulbo y el
suelo arenoso
Determinacioacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 56
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Civil OBTENIDOS
Figura Ndeg 16 Valores resistencia uacuteltima
Tambieacuten se pudo observar que los diaacutemetros reales fueron mayores en
comparacioacuten con el diaacutemetro de perforacioacuten tal como se muestra en el cuadro
N0 24 -
Cuadro Ndeg 24 DIAacuteMETROS REALES EN CAMPO Y EL EN AUMENTO
ANCLAJE D Teoacuterico (m)D Real de
Anclaje (m)() Aumento
A-I 01143 0141 2336
A-ll 01143 0147 2860
A-lll () 01143 0151 3211
lsquo Deteroinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte uniterio e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jw eacute Antonio Paredes O liw s 57
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Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
61 CONCLUSIONES
1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de
valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se
realizoacute la prueba (Villa el Salvador)
2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de
resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso
para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar
en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de
suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador
3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada
4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)
debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo
previamente calibrado
5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo
tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de
Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros
meacutetodos estimativos
6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga
requerida
7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten
8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58
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Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi c o n c l u s io n e s y r e c o m e n d a c io n e s
62 RECOMENDACIONES
1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de
verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del
comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio
2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con
precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las
longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea
evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de
perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria
de los anclajes
3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en
cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser
mayores
4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable
controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten
los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos
lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59
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BIBLIOGRAFIacuteA
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Determlnatiacuteoacuten del c iacutec le n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de anclajetachlller Jraeacute Antonio Paredes Oliws 60
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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
SONDAJE SPT-01
Prof(m) 900-945 1000-1045 1100-1145
Primeros 15cm se descarta 32 39 20
Primeros 15cm de prueba 38 44 5011
Uacuteltimos 15cm de prueba 5014 5010 509
Valor ldquoN 88 94 100
N (Numero de golpes) (Longitud hincada)
2412 Muestreo Disturbado
Se tomaron muestras disturbadas de cada uno de los tipos de suelos
encontrados y extraiacutedos mediante la recuperacioacuten del sondaje a traveacutes de la
cuchara partida en cantidad suficiente como para realizar los ensayos de
clasificacioacuten e identificacioacuten asiacute como tambieacuten los anaacutelisis quiacutemicos
2413 Registro de Sondajes
Se realizoacute el registro de sondajes anotaacutendose las principales caracteriacutesticas de
los estratos encontrados tales como humedad compacidad consistencia NF plasticidad clasificacioacuten saturacioacuten etc
Figura 03 Recuperacioacuten de muestra en cantildea partida
Determlnadoacuten del ctoficlente de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller J toeacute Antonio Partoes O li^ s 21
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242 Ensayos de laboratorio
Con las muestras recuperadas se realizaron los siguientes ensayos
gt 03 Anaacutelisis Granulomeacutetrico ASTM D-422
gt 03 Humedades Naturales ASTM D-2216
gt 03 Densidades maacuteximas ASTM D-4253
gt 03 Densidades miacutenimas ASTM D-4254
gt 03 Ensayo Corte Directo
gt 01 Anaacutelisis Quiacutemico
gt 01 Contenido de Sales Totales MTCE-219
gt 01 Contenido de Sulfatos ASTM D-516
gt 01 Contenido de Cloruros ASTM D-512
243 Clasificacioacuten de Suelos
Se realizaron los ensayos para la clasificacioacuten de acuerdo al Sistema Unificado
de Clasificacioacuten de Suelos (SUCS) en el laboratorio N0 2 de Mecaacutenica de Suelos
y Pavimentos de la Universidad Nacional de Ingenieriacutea Ver Cuadro N0 03
Cuadro Ndeg 03 CLASIFICACIOacuteN DE SUELOS
SONDAJE SPT-01 SPT-01 SPT-01
Prof(m) 7 00 -7 45 900-945 1100-1145Ret N0 4 000 000 010
Pasa N0 200 800 1200 1300LL() NP NP NPIP() NP NP NPSUCS SP-SM SW-SM SM
DescripcioacutenArena limosa pobremente
gradada
Arena limosa bien gradada Arena limosa
Corte directo (0) 2870o 2990o 2810degCohesioacuten(Kgcm2) 000 000 001
PesoUnitario(gcm3) 1534 1581 1596
Determinadoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte umtano entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes Olnres 22
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25 PERFIL ESTRATIGRAFICO
De acuerdo a la exploracioacuten efectuada mediante el sondeo tal como se
observaraacute en el reacutecord del estudio de exploracioacuten asiacute como en los resultados de
Laboratorio adjuntados en conformidad con las labores de campo ensayos de
laboratorio se tiene el siguiente perfil estratigraacutefico del sub suelo
- Desde OOOm hasta los 500m es una arena limosa mal gradada de baja
compacidad
- A partir de los 500m hasta los 745m de profundidad el sondaje se encontroacute
una arena limosa mal gradada color gris claro de mediana compacidad
- Desde los 745m viene seguida por una arena limosa bien gradada de color
gris amarillento densa subyace hasta una profundidad de 1145m una arena
limosa muy densa de color gris amarillento
Durante la exploracioacuten se realizoacute ensayos de SPT a partir de la profundidad de
500m
El nivel freaacutetico no se encontroacute
26 ANALISIS DE LOS RESULTADOS DE LABORATORIO
Del cuadro de propiedades iacutendices y paraacutemetros deducidos del estrato de
sustentacioacuten las arenas finas pobremente graduadas se observara lo siguiente
261 Anaacutelisis Quiacutemico
Del resultado del Anaacutelisis Fiacutesico Quiacutemico efectuado en una muestra
representativa proveniente del sondaje SPT-01 se tiene el cuadro Ndeg04
Determinacioacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller J toeacute Antonio Partoes O liw s 23
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Cuadro Ndeg 04 ANAacuteLISIS QUIacuteMICO
SondajeNdeg
Profundidad(m)
Sales Solubles Totales
PPM
ClorurosPPM
SulfatosPPM
SPT-01 600-1145 93100 21071 8392
Dichos valores de sulfatos NO ocasionan un ataque quiacutemico al concreto de la
cimentacioacuten debieacutendose de utilizar Cemento Poacutertlan Tipo I en la preparacioacuten del
concreto en los cimientos Seguacuten Design and Control of Concrete Mixtures
Capitulo II Paacuteg 20 Tabla 2-2 Poacutertland Cement PCA Asociacioacuten
262 Densidad Maacutexima Miacutenima y Relativa
A continuacioacuten se detalla los resultados de las densidades maacuteximas y miacutenimas
asiacute como las densidades relativas para cada profundidad a partir del sexto metro
Dp - IacutePd ~ P ldquo ) x l W Pd ( P raquo P^i )
^rndeDr r e l ^ a ()fe Dtosidad del en el terteno (k^m5)
DtosMad mirnma Dcradad rcca m ^im a (k ty i^ )
Cuadro Ndeg 05 CALCULO DE LA DENSIDAD NATURAL
Prof (m) N DR()(grcm3)
^min(grcm3)
Pd(grcm3)
600-645 43 58 1628 1441 1544
700-745 51 64 1628 1441 1544
800-845 74 83 1708 1454 1607
900-945 88 91 1708 1454 1607
1000-1045 94 93 1726 1467 1656
1100-1145 100 95 1726 1467 1656
Det^m inaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes Oliros 24
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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
Con la finalidad de asumir paraacutemetros de caacutelculo que correspondan a las
caracteriacutesticas inspeccionadas en el campo presentamos a continuacioacuten la
Cuadro N0 06 de denominacioacuten de arenas de acuerdo a su estado de
compacidad y los correspondientes rangos de densidad relativa seguacuten Lambe amp
Whitman (1969) y su correlacioacuten con la resistencia a la penetracioacuten estaacutendar
seguacuten Terzaghi y Peck (1948) modificada porskempton (1986)
Cuadro Ndeg 06- DESCRIPCIOacuteN DEL SUELO SEGUacuteN LA DENCIDAD
DESCRIPCION DENSIDAD RELATIVA PENETRACIOacuteN ESTAacuteNDARDR() N (GolpesPie)
Muy Suelta 0 - 1 5 0 - 4Suelta 1 5 - 3 5 4 - 1 0
Mediana 3 5 - 6 5 10 - 30Compacta 6 5 - 8 5 3 0 - 5 0
Muy Compacta 85 - 100 gt 50
ldquoFuente Lambe amp Whitman 1969rdquo
Tambieacuten es necesario tomar en cuenta que los granos angulosos encajan
unos con otros maacutes perfectamente que los redondeados y por esto las
arenas de granos angulosos tendriacutean un mayor aacutengulo de friccioacuten A
continuacioacuten se muestra una tabla que refleja esta influencia de la angulosidad y
de la granulometriacutea sobre el aacutengulo de friccioacuten maacuteximo presentada por Sowers y Sowers (1951) Cuadro Ndeg 07
Cuadro Ndeg 07- CORRELACIOacuteN ENTRE LA FORMA GRANULOMEacuteTRICA Y EL AacuteNGULO DE
FRICCIOacuteN INTERNA
FORMA
GRANULOMEacuteTRICA
AacuteNGULO DE FRICCIOacuteN MAacuteXIMO
SUELTA COMPACTA
Redondeada uniforme GJ O o 37o
Redondeada bien graduada 34deg 40deg
Angulosa uniforme 35deg 43deg
Angulosa bien graduada 39deg 45deg
ldquoFuente Sow^s y Sow^s (1951 )rdquo
Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes O liw s 25
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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
Por otro lado se muestra una correlacioacuten empiacuterica aproximada seguacuten Peck
Harrison y Thornbum (1953) de los estados de compacidad y los aacutengulos de
friccioacuten propuesta en base a ensayos de penetracioacuten estaacutendar Tal como se
muestra en la Cuadro N0 08
Cuadro Ndeg 08- CORRELACION ENTRE LA PENETRACION ESTANDAR Y EL ANGULO DE
FRICCIOacuteN INTERNA
PENETRACION ESTANDAR ANGULO DE FRICCION
N (Golpespie) (Grados)
0 - 4 2 8 - 2 9
4 - 1 0 2 9 - 3 0
1 0 - 30 3 0 - 3 6
3 0 - 50 36-41
gt 50 41 -45
ldquoFuente Peck Harrison yThornbum (1953)rsquorsquo
De acuerdo con estas referencias podemos asumir paraacutemetros con valores de
acuerdo a las inspecciones de campo de tal forma de estar del lado de la
seguridad
Como ensayo determinante se ha realizado ensayos de corte directo sobre
muestra remoldeada y drenada para hallar los paraacutemetros de Cohesioacuten (C) y
Angulo de friccioacuten 0 Los ensayos se realizaron en el laboratorio N0 2 de Mecaacutenica
de suelos y pavimentos de la Universidad Nacional de Ingenieriacutea
Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute ^ ito m o Partoes O liw s 26
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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARA DISENtildeO DEANCLAJES
31 CONDICIONES GEOLOacuteGICAS GEOTEacuteCNICAS
El perfil estratigraacutefico del suelo donde se realizoacute el estudio de mecaacutenica de suelo
presenta las siguientes caracteriacutesticas de suelo
- De OOOm a 900m Material encontrado es una arena limosa mal gradada de color gris claro (SP-SM)
- De 900m a 1100m (SW-SM) Se trata de una arena limosa bien gradada
compacta
- De 1100m a 1200m (SM) Arena limosa de densidad compacta
De acuerdo al estudio realizado in situ se determina los valores de la densidad
natural y el aacutengulo de friccioacuten para el lugar especiacutefico de Villa el Salvador de la
ciudad de Lima consideraremos el valor de cohesioacuten nula en el estudio y se
tomara dicho valor por ser un valor aun conservador para esta zona (Cuadro N0
09)
Seguacuten el estudio realizado no se encontroacute napa freaacutetica indicando que la
profundidad debe estar considerablemente maacutes abajo que la cota de cimentacioacuten
del proyecto (aproximadamente a 5000 m de profundidad)
Cuadro Ndeg 09 ESTRATIGRAFIacuteA DEL SUELO EN ZONA DE ESTUDIO DE VILLA EL
SALVADOR
Material Profundidad(m)
Nomenclaturasues Ytalt
(KNm3)Cohesioacuten
KPaAngulo de
Friccioacuten ($)
ArenaLimosa 0 0 0 -8 5 0 SP-SM 1534 0 287
ArenaLimosa 8 50 -11 00 SW-SM 1581 0 299
ArenaLimosa 1100-1150 SM 1596 1 281
Cabe sentildealar que para un disentildeo final de la estabilidad del talud con muro
pantalla anclada se recomienda la revisioacuten de la armadura de acero del muro
Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla jersquofech ille rJ re eacute ^ ito m o Paredes O liw s 27
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CAPITULO iexcln PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
que absorberaacute los esfuerzos del empuje del subsuelo para lo que se estaraacute a
disposicioacuten para las aclaraciones requeridas para el detalle respectivo
32 ESTABILIDAD DE CAPACIDAD DE CARGA DE PANTALLAS
ANCLADAS EN SUELOS
321 Introduccioacuten
El comportamiento de un anclaje en el suelo se rige principalmente por el
mecanismo de transferencia de la carga soportada por el anclaje al suelo masivo
a traveacutes de interacciones en la interfase suelo de bulbo (Figura 31) Este
mecanismo de interaccioacuten resulta en un aumento de la tensioacuten normal efectiva
del suelo y por consiguiente aumentando su resistencia a la cizalladura y el
factor de seguridad contra la rotura
En el disentildeo de una cortina atirantado la hipoacutetesis baacutesica es que las fuerzas
horizontales generadas por las presiones de contacto en la estructura del suelo
deben ser equilibradas por puntales mientras que el alivio de las tensiones
normales verticales causadas por la excavacioacuten por supuesto no Con esto los
valores de la tensioacuten de cizallamiento inducido por el proceso de excavacioacuten
aumentan significativamente con la profundidad de este
La tendencia de la cortina se mueve dentro de la excavacioacuten de la represioacuten
inducida por el suelo a lo largo de la superficie del suelo Pero pretensado la
primera liacutenea de las barras de cortina presiona contra las paredes de la
excavacioacuten sujetaacutendola al punto de anclaje Con el avance de la excavacioacuten la
estructura ahora tiende a girar alrededor de la primera liacutenea de amarre
causando desplazamientos laterales en el nuevo nivel de la excavacioacuten a su
vez de nuevo seraacute restringido por la aplicacioacuten de pretensado en la siguiente
liacutenea de anclaje Por lo tanto el movimiento de la cortina medida que avanza la
excavacioacuten se forma por una combinacioacuten de rotacioacuten y traslacioacuten influenciada
por un nuacutemero de factores tales como la cortina de incrustaciones en el terreno
de cimentacioacuten la inclinacioacuten varillas el grosor y rigidez de la estructura valores
de la distribucioacuten hipoacutetesis de sobrecarga de presiones de contacto en la interfaz suelopantalla etc La figura 04 ilustra las fuerzas que actuacutean sobre las bandas
Determinadoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute ta t to io Paredes O liw s 28
UNI^RSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil
CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
y las tensiones de cizallamiento en la interface suelo-pantalla que se desarrollan
en la excavacioacuten que se lleva a cabo
tFigura 04 Mecanismo de transferencia de carga en anclajes (Juran e Elias 1991)
Superficie de terreno
Figura 05 Sistema idealizado de fuerzas sobre pantallas atirantadas (Hanna 1982)
322 Modos de falla de pantallas ancladas en suelos
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes O liw s 29
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CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Hay varios mecanismos posibles de falla de los muros anclados Estas fallas
comuacutenmente son causadas por exceso de carga sobre un ancla Las cargas de
exceso pueden estar relacionadas con la carga de pre-tensionamiento la
secuencia de excavaciones las fuerzas del agua y fuerzas siacutesmicas entre otras
Los mecanismos de falla pueden involucrar los tendones la masa de suelo el
bulbo o las estructuras superficiales
Los principales tipos de falla son los siguientes de acuerdo con la figura 06
Figura 06 Tipos de ruptura de una pantalla anclada en suelo (GeoRio 2000)
a) Punzonamiento en la base - el suelo de fundacioacuten que soporta la base de
la pantalla tiene una capacidad de carga baja de menos de 20 kPa con iacutendice de resistencia a penetracioacuten NSPT lt 10
b) Rotura en fondo de la excavacioacuten - puede ocurrir cuando existe una capa de terreno blando debajo del nivel de excavacioacuten
Determinadoacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 30
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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
c) Ruptura Global - romper la cuntildea en mayor riesgo durante el proceso de
excavacioacuten o disturbacion generalizado de profundidad (veacutease tambieacuten
la Figura 07)
d) Deformacioacuten Excesiva - puede ocurrir durante la construccioacuten antes de
que el pretensado de los anclajes
e) Rotura del tirante - se puede producir si los componentes del sistema son
individualmente atirantado inadecuadamente o debido a la ocurrencia de
la sobrecarga de los anclajes durante la construccioacuten cuando no todos
los niveles de anclaje tambieacuten se instalaron
f) Rotura de la pantalla - ocurrencia de ruptura en flexioacuten debido al disentildeo
estructural inadecuado o ruptura de perforacioacuten anclas
Rupftra laquom cunha Ruptura generalizada
Figura 07 Tipos de ruptura global cuntildea y generalizada (GeoRio 2000)
323 Estimacioacuten de la capacidad de carga de anclaje en suelos
La mejor estimacioacuten de la capacidad de carga de los anclajes en suelos se
determina mediante la realizacioacuten de pruebas preliminares de anclaje construido
con la misma tecnologiacutea y mano de obra en el futuro emplazamiento de la obra
ya que no es teoacutericamente posible incorporar meacutetodos para el caacutelculo de la
influencia de diversos factores determinantes tales como proceso de perforacioacuten la calidad de mano de obra el proceso de inyeccioacuten etc
^ te rm in a c ioacute n del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes OIiacutetos 31
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CAPITULO lli PARAMETROS GEOTECNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
En general los meacutetodos disponibles para la determinacioacuten de la capacidad de
carga de los anclajes en suelo consideran que la resistencia del anclaje se debe
exclusivamente a la resistencia al corte desarrollado en la interface suelo-bulbo
sin tomar en consideracioacuten de los efectos del proceso de construccioacuten
incluyendo la influencia de procedimiento de inyeccioacuten soacutelo cualitativamente
3231 Norma Brasileiacutera NBR-5629
La NBR-5629 recomienda la estimacioacuten preliminar de liacutemite de capacidad de
carga anclada usando las siguientes expresiones
Suelos Granulares
Suelos Cohesivos r = a 0 UXb sO O M
Doacutende
Capacidad de carga limite o ultima
G Tensioacuten vertical efectiva en el punto medio del anclaje
U Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje
K f Coeficiente de anclaje dado en la Cuadro Ndeg 10
Lb Longitud del bulbo del anclaje
o Coeficiente de reduccioacuten de resistencia al corte no drenada Su
a 0 = 075 para Su s 40 kPa yPara suelos cohesivos
a 0 = 035 para Su s 100 kPa
lsquo Determinadoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de arcla|eBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliros 32
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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Cuadro Ndeg 10 COEFICIENTE Kr DE SUELOS GRANULARES
Suelo Compacidad
Suelta Compacta Muy CompactaLimo 010 040 100
Arena Fina 020 060 150
Arena Media 050 120 200
Gruesa y Pedr^ones 100 200 300
ldquoFuente Norma Brasilera NBR-5629
Este meacutetodo no tiene en cuenta los efectos de la presioacuten de inyeccioacuten El NBR-
5629 reconoce que la inyeccioacuten del bulbo de anclaje de la lechada puede ser del
tipo simple con flujo ascendente y de una sola etapa o por medio de vaacutelvulas y
en etapas sucesivas a criterio de la empresa ejecutora siempre que esteacuten
garantizados el llenado completo del agujero abierto en el suelo y la capacidad
de carga para el anclaje
3232 Meacutetodo de Ostermayer (1974)
Propone aacutebacos que relaciona la longitud de la zona de anclaje (bulbo) con la
capacidad de carga maacutexima de anclaje basado en el anaacutelisis de los resultados
de aproximadamente 300 ensayos en Alemania en anclajes con diaacutemetro de
perforacioacuten entre 10 y 20 cm y cobertura del suelo superior a 4m
La Figura 08 muestra las correlaciones sugeridas por Ostermayer para suelos
granulares sin especificacioacuten del procedimiento de inyeccioacuten o los valores de la presioacuten de inyeccioacuten
D e te ^ in a d oacute n del creficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato la je Bachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 33
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CAPITULO PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOSPARADISENtildeO DE ANCLAJES
laquoen
9laquo
O
mdash g pedregulho arenoso
areia meacutedia a grossa com pedregulho
Figura 08 Capacidad liacutemite de carga de anclaje en suelos granulares seguacuten Ostermayer (1974)
Para suelos cohesivos (limos y arcillas plaacutesticas medianas arcillas altamente
plaacutesticas) Ostermayer (1974) tambieacuten presento en la Figura 09 la variacioacuten con
la longitud de bulbo de la resistencia al cizallamiento en la interface suelobulbo
por unidad de longitud para anclajes realizados con y sin reinyeccioacuten En la
Figura 10 la variacioacuten en la resistencia al corte se muestra como una funcioacuten de
la reinyeccioacuten de presioacuten con lechada de cemento en la relacioacuten agua cemento
preparado = 04
ldquoDeterminaaoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jraeacute Antonio P a rce s OIitos 34
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CAPITULO IIIrsquo PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Figura 09 Resistencia a la rotura por unidad de longitud de los anclajes en suelos cohesivos
(Ostermayer 1974)
400
300
19 ancoragens executadas em argila de mediacutea a alta plasticidade Wl = 48a58 lp = 25 a35 le =11 a12
2001
Perfura^aacuteo
15(4M|
1510)
com reve^mento seco sem revestlmento seco sem revestimento com lavagem 15(420) - diagravemetro do furo- 15cm
-420 Kg de cimento consumido nareinjepao
1000 2000 3000 4000
Pressaacuteo de iacutenjegaacuteo (kPa)
Figura 10 Influencia de la presioacuten de inyeccioacuten en la resistencia al corte en suelos cohesivos
(Ostermayer 1974)
Determinacioacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio Paredes O liw s 35
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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
3233 Meacutetodo de Bustamante amp Doix (1985)
Basado en 120 pruebas de carga realizadas en Francia Bustamante y Doix
(1985) sugieren un meacutetodo para el dimensionamiento de los anclajes los cuales
consideran la influencia de la teacutecnica de inyeccioacuten presioacuten de inyeccioacuten y
volumen de pulverizacioacuten de cemento inyectado La capacidad de carga liacutemite de
anclaje Tmax se puede determinar por
Tmm Capacidad de carga limite o ultima
De Diaacutemetro medio para el tramo anclado
Dp Diaacutemetro perforado para el tramo anclado
P Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten
Lb Longitud del tramo anclado
qs Resistencia al cizallamiento o cortante
Cuadro Ndeg 11 COEFICIENTE 0 PARA SUELOS
Tipo de Suelo Coeficiente 0
Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten
Grava 180 13-14
Grava Arenosa 1 6-1 8 12-14
Arena con Grava 1 5-1 6 12-13
Arena Gruesa 1 4-1 5 11 -1 2
Arena Media 1 4 -1 5 11 -1 2
Arena Fina 1 4-1 5 11 -1 2
Arena Limosa 14- 15 11 -1 2
Limo 14-1 6 11 -12
Arcilla
OcitCO 12
Marga 18-21 11 -12
Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11
Determlnaaoacuten del c o c ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio P a rce s OIiacutetos 36
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CAPITULO un PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
El cuadro N011 presenta los valores de p que es el coeficiente de escala para
varios tipos de suelo teniendo en cuenta las dos teacutecnicas de inyeccioacuten (con y sin
reinyeccioacuten) suponiendo que el volumen inyectado es de al menos 15 veces el
volumen perforado para llegar a los valores de p en la tabla Como era de
esperar los valores maacutes altos del coeficiente se producen para los anclajes
reinyectadas
Los graacuteficos de correlaciones empiacutericas para estimar los qs coeficientes para
anclajes con y sin reinyeccioacuten se presentan para las arenas y gravas en la
Figura 11 y de limos y arcillas en la Figura 12 construida sobre la base de los
resultados de Doix y Bustamante (1985) Fujita (1977) Ostermayer y Scheele
(1977) Ostermayer (1974) Koreck (1978) y Jones (1980 1984) En abscisas la
cantidad Pl se refiere al liacutemite de presioacuten de inyeccioacuten y N el nuacutemero de golpes
de la prueba SPT
0 0 9 i f i 15 20 U 30 39 40 4 fl 3 0 S5 90 6S 7 0
Pl (MPa)1 _____i _______ i _____ i______ i _______ i _____i______ i _______ l __ mdasha--------- a--------- J-----------1---------- 1---------- 1
0 K O 30 D 90 laquo m laquo) tu M) no t raquo 1U 1WN
Figura 11 Correlaciones empiacutericas para la fuerza de cizallamiento por unidad longitud en la arena I
grava (Bustamante y Doix 1985)
lsquo Determlnadoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para diserto dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 37
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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Las correlaciones muestran que en comparacioacuten con una sola inyeccioacuten de los
efectos de la reinyeccioacuten en fases sucesivas son aparentemente maacutes
pronunciada para las arcillas limos (Figura 12) que para la arena grava (Figura
11) contradiciendo las pruebas experimentales que indican que los suelos
arenosos son de mayor inyectabilidad y maacutes susceptibles a los efectos de la
sucesiva reinyeccioacuten a alta presioacuten Este comportamiento puede deberse a otros
factores no considerados por Bustamante y Doix (1985) en la interpretacioacuten
empiacuterica de los resultados de las pruebas de carga (Novaacuteis Souza 2001)
-------------1-------------1------------T---------- ---F-------- ---------------- ~lo 10 20 30 40 W 60
N
Figura 12 correlaciones empiacutericas para la resistencia al corte por unidad de longitud en arcillas
limos (Bustamante y Doix 1985)
3234 Meacutetodo de Costa Nunes (1987)
Similar al meacutetodo de Bustamante y Doix (1985) fue propuesto por Costa Nunes
(1987) pero con la importante diferencia de que la influencia de la presioacuten de inyeccioacuten puede ser analizada cuantitativamente no soacutelo cualitativamente como en el meacutetodo de Bustamante y Doix (1985)
La capacidad de carga del liacutemite del anclaje estaacute dada por
bullDetermigravenatigraveoacuten del e ffic iente de resistencia al corte unitagraverio entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralaleBachiller Jreeacute Antonio Partoes OIiacutetos 38
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CAPITULO lli PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOS P A MDISENtildeO DE ANCLAJES
= c + +(TI
r M Capacidad de carga limite o ultima
D Diaacutemetro medio del bulboe
nd Coeficiente de aumento del diaacutemetro debido a la presioacuten de inyeccioacuten
nl Coeficiente de reduccioacuten de longitud por la presioacuten no uniforme
Lb Longitud del tramo anclado
r Resistencia al cizallamiento en la interface bulbo - suelo
Para determinar la resistencia al cizallamiento en la interface suelo-bulbo Costa
Nunes (1987) considera el criterio de rotura de Mohr-Coulomb suponiendo una
inyeccioacuten a presioacuten residual a rsquor estimada en un 50 la presioacuten inyeccioacuten dada
c Cohesioacuten
Yc Peso especiacutefico del suelo a una profundidad al centro del bulbo
h Profundidad al centro del bulbo
nh Reduccioacuten del factor de profundidad cuando es maacutes de 9m
0 Angulo de friccioacuten
a r 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten
Seguacuten Costa Nunes en la mayoriacutea de los casos se puede considerar nh = na = nb = 1
lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 39
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA AL CORTE
UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
41 PROCEDIMIENTO DE TRABAJO
El presente procedimiento comprende los trabajos requeridos para la correcta
ejecucioacuten de los anclajes en la zona determinada en villa el salvador
411 Secuencia de los trabajos
4111 Anclajes de cable
Los anclajes post-tensados son estructuras flexibles y lineales compuestos por
varios cordones de acero de alta resistencia los cuales se adhieren o fijan con
cemento dentro de roca o suelo estable (pasando el planode falla) Los anclajes
al tensarlos transmiten los esfuerzos desde el cabezal (extremo visible en la
superficie del talud) hasta el tramo anclado mitigando de esta forma los
movimientos del talud
Los anclajes estaraacuten conformado por cordones de acero grado 270 de baja
relajacioacuten con 58rdquo (1500 mm) de diaacutemetro acorde con los requerimientos del
ASTM A-416 Las caracteriacutesticas mecaacutenicas del acero grado 270 de baja relajacioacuten son
Esfuerzo miacutenimo a la rotura 18980 kgmm2 (18619 KNcm2)
Esfuerzo de fluencia 17082 kgmm2 (16757 KNcm2)
Moacutedulo de elasticidad 2780000 kg (195 KNmm2)
Seguacuten los requerimientos indicados en la norma ASTM A-416 los valores de resistencias miacutenimas del cable se indica a continuacioacuten
Diaacutemetro del cordoacuten 1524 mm (0600 in)
Deterninadoacuten del ^laquofic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 40
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Aacuterea de acero por cordoacuten 14000 mm2 (0153 in2)
Resistencia miacutenima a la rotura (Fr) 2657000 kg (2607 kN)
- Resistencia miacutenima a la fluencia (Sfc) 2391000 kg (2346 kN)
Con estas caracteriacutesticas se obtienen seguacuten los lineamientos para disentildeo
indicados en las recomendaciones del Instituto del Post-Tensado los siguientes valores para cada cable de acero de 06rdquo de diaacutemetro (1524 mm)
- Carga de disentildeo o trabajo (060 F r ) 1595040 kg (15642 KN) Ftr
- Carga de ensayo (120 Ftr) 1914007 kg (18770 KN)
- Carga de incorporacioacuten (105 Ftr) 1674782 kg (16424 KN)
lsquo Porcentaje sugerido para los ensayos en anclajes temporales
a) Armado de Anclajes
La preparacioacuten de los anclajes ha sido realizado sobre una plataforma provisional para el montaje primero se prepararaacute el tubo de inyeccioacuten de PVC
clase 10 con diaacutemetro de 1rdquo donde se ejecutaraacuten los agujeros para la inyeccioacuten
(vaacutelvula-manguito) Luego alrededor del tubo de inyeccioacuten se colocaraacuten los
cables de acero sobre separadores y cortados seguacuten la longitud definitiva del
anclaje
Los cables requeridos fueron suministrados y montados en campo el tramo del
cable de acero correspondiente al bulbo del anclaje ha sido preparado previamente y en la zona de transicioacuten del tramo libre al anclado el cable fue
sellado con cinta plaacutestica para evitar la entrada de lechada de cemento al tramo libre el tramo libre se protegioacute (aisloacute) con una manguera de polietileno actuando
como un forro
lsquo Deterrnnadoacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes Olitos 41
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Figura 13 Armado de anclaje de cable
b) Perforacioacuten
El objetivo de las perforaciones para anclajes es la obtencioacuten de un agujero con
la mayor linealidad posible El diaacutemetro de la perforacioacuten debe permitir la instalacioacuten del anclaje de cable del modo maacutes faacutecil posible
Baacutesicamente existen dos sistemas de perforacioacuten que pueden ser utilizados en
la ejecucioacuten de anclajes El primero es el sistema rotativo convencional y el segundo ha roto percusioacuten
Para la ejecucioacuten de la perforacioacuten se ha empleado el meacutetodo rotativo con el uso de una zapata tipo widia
El sistema que se ha aplicado es de perforacioacuten a rotacioacuten con tuberiacutea HQ hasta la profundidad requerida una vez llegado a la cota se perfora con tuberiacutea de
revestimiento HW (rimando en la zona exterior de la tuberiacutea HQ) hasta llegar a la cota de fondo donde se colocaraacute el anclaje
Se procede a limpiar el sondeo con agua y se retira la tuberiacutea interior HQ una vez retirada toda la tuberiacutea HQ se procede a colocar el anclaje de cable
Bachllldrsquo Jeacute Antonio Paredes Oliws 42
Determinadoacuten del crofidente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclaje
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Colocado el anclaje de cable se procede a retirar la tuberiacutea de revestimiento HW
para despueacutes inyectar el anclaje con lechada de cemento
Figura 14 Colocado de anclaje de cable en sondeo
c) Inyeccioacuten
Los anclajes fueron fijados en el terreno a traveacutes de lechada de cemento compuesta por una mezcla de agua limpia con cemento Portland comuacuten tipo I
La gran mayoriacutea de las recomendaciones y praacutecticas existentes situacutean la relacioacuten
aguacemento entre 045 y 055 en peso
En nuestro caso se ha usado la relacioacuten ac de 050 mezcla que garantiza una
resistencia a la compresioacuten simple de 210 kgcm2 a los 7 diacuteas
Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enve la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 43
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Figura 15 Inyeccioacuten de anclaje de cable
d) Tensado
Todos los anclajes fueron tesados una vez que la lechada de cemento del
anclaje obtuvo la resistencia adecuada (210 kgcm2) se estimoacute en 7 diacuteas como miacutenimo en cada caso
El tesado de los anclajes se realizoacute con gato hidraacuteulico de hasta 100Tn de carga
de trabajo y con una carrera en el pistoacuten de hasta 10rdquo ademaacutes permitioacute tesar
los cables del anclaje en conjunto el tesado se realizoacute hasta llegar al arranque del bulbo
4112 Equipos y Materiales
Relacioacuten de equipos y materiales utilizados
Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Antonio Paredes O liw s 44
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Cuadro Ndeg 12 EQUIPOS UTILIZADOS
ITEM DESCRIPCION CANTIDAD
1 B O M B A DE LO D O S C M O T O R L IS TE R P E T TE R 100
2 B O M B A P A R A TE N S A D O E N E R P A C 100
3 G A T A H ID R A U L IC A E N E R P A C DE 10000 PSI 100
4 E Q U IP O DE P E R F O R A C IO N R O T A T IV O D IA M A N TIN O 100
5 B O M B A DE IN Y E C C IO N DE C E M E N T O 100
6 TU B E R IA DE P E R F O R A C IO N HQ y H W 100
7 TU B E R IA DE IN Y E C C IO N C O N O B T U R A D O R 100
8 E Q U IP O DE SPT 100
42 ESTIMACIOacuteN DE LA CAPACIDAD DE CARGA SEGUacuteN LOS DATOS OBTENIDOS EN EL ESTUDIO DE MECAacuteNICA DE SUELOS
De acuerdo a los datos obtenidos en el estudio de mecaacutenica de suelos se tiene
lo siguiente
Cuadro Ndeg 13 DATOS REALES DEL ESTUDIO
DATOS
Del estudio de mecaacutenica de suelos De los anclajes
Paraacutemetros Unidad Paraacutemetros Unidad
Cohesioacuten 0 Carga de Anclaje NA
Angulo de friccioacuten 2870o Profundidad del bulbo de anclaje 950m
Peso Unitario 1476 KNm3 Diaacutemetro del bulbo 0114m
Clasificacioacuten SUCS Arena limosa gradada SP-SM
Longitud del Bulbo de Anclaje 40 50 y 60m
Factor de seguridad Presioacuten de iny^cioacuten 60 kgcm2
Habiendo obtenido todos los paraacutemetros necesarios se puede estimar las capacidades de cargas de acuerdo a los meacutetodos mencionados en el capiacutetulo anterior(Capiexcltulo III 323)
Deterrntoadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 45
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gt Norma Brasilera NBR 5629
gt Bustamante y Doix 1985
gt Meacutetodo Costa Nunes 1985
421 Norma Brasilera NBR 5629
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son las longitudes
ancladas que 40 50 y 60m asiacute como el valor Itf igual a 15 valor que se
obtiene del tipo de suelo del cuadro Ndeg 10
Cuadro Ndeg 10 - Coeficiente Kf de suelos granulares NBR-5629
Suelo Compacidad
Suelta Compacta Muy Compacta
Limo 010 040 100
Arena Fina 020 060 150
Arena Media 050 120 200
Gruesa y Pedr^ones 100 200 300
2 - M C T O D O D E L A N O R M A B R A S I L E R A - 5 6 2 9
_ J 7 -T = 0 -7 U t L r K s Para suelos granularesmax Z b f
T (max) =
az =
Capacidad de carga limite o ultima TN
Esfuerzo vertical efectivo en el punto medio del anclaje KNm2
O
CIl
II II Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje m
Longitud del bulbo del anclaje m
coeficiente de anclaje dado en la Tabla Ndeg M
Cuadro Ndeg 14 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BR-5629
y e
(K N m 2 )
z
iexclm )
D
(m )
a z
(K N m 2 )
U
( m )
Lb
(m )
K f T ( m a x )
lt trade l
14 8 7 0 01 103 32 0 4 3 4 0 9 15 27 23 _
14 8 65 0 1 9 5 9 4 0 4 3 5 0 15 V 3 1 6 1 ___
14 8 6 0 H 0 1 8 8 5 6 0 4 3 6 0 B U 15 35 01
Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de arolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes Ouumltos 46
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422 Meacutetodo Bustamante y Doix 1985
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son la parte anclada
40 50 y 60m el diaacutemetro perforado 0114m el coeficiente p que es el
coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo seguacuten el tipo de inyeccioacuten para
nuestro caso es el 14 derivaacutendose este valor del estudio de suelo (Cuadro Ndeg
11) El coeficiente qs (resistencia cortante) toma valores de 02 y 025 Mpa
Cuadro Ndeg 11 - Coeficiente p para suelos
Tipo de Suelo Coeficiente P
Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten
Grava 180 13 -14
Grava Arenosa 1 6 -1 8 12 -14
Arena con Grava 1 5 -1 6 12-13
Arena Gruesa 14- 15 11 - 12
Arena Media 1 4 -1 5 11 - 12
Arena Fina 14 -1 5 11 -12
Arena Limosa 14- 15 1 1 -1 2
Limo 14- 16 1 1-1 2
Arcilla 1 8 -2 0 12
Marga 18- 21 11 - 12
Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11
3- METODO DE BUSTAMANTE Y DOIX 1985
T(max) = Capacidad de carga limite o ultima TN
De= Diaacutemetro medio para el tramo anclado m
Dp = Diaacutemetro perforado para el tramo anclado mLb= Longitud del tramo anclado m
P = Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten qs= Resistencia al cizallamiento o cortante Mpa
ldquoDeterminadoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo de anclajerdquoBachiller Jraeacute Antonio Paredes Oliws
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Cuadro Ndeg 15 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BUSTAMANTE DOIX 1985
p Dp
(m)De(m)
Lb(m)
qs
(Mpa)
T (max)
(TN)130 011 0149 40 025 4759130 011 0149 50 02 4759130 011 0149 60 02 5710
423 Meacutetodo Costa Nunes 1985
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada necesarios son la
longitud de la parte anclada 40 50 y 60m el diaacutemetro perforado para el tramo
anclado 0114m ademaacutes el coeficiente de reduccioacuten por la presioacuten no uniforme
ni el coeficiente de aumento de diaacutemetro nd por la presioacuten de inyeccioacuten estos
dos uacuteltimos coeficientes toman valores de 1 otro dato de entrada importante
seguacuten Costa Nunes es la resistencia cortante t que es calculada con la
expresioacuten
T f = c + (c rsquo+CT rsquo 0 SUELOSGRANUWRES
r f = c + (y chnh +CTr )tan0 SUELOS COHESIVOS
C = Cohesioacuten del suelo KNm2yc= Peso especifico del suelo a una profundidad al centro del bulbo KNm3 h = Profundidad al centro del bulbo m
nh = Factorde correccioacuten cuando esta a una superior a 9m 0 = Angulo de friccioacuten
or= 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten KNm2
Para mayoriade asos nh = nb = nd = 10 De acuerdo a Costa Nunes
Cuadro Ndeg 16 RESISTENCIA CORTANTE SEGUacuteN DATOS
C ye h nh 0 OT T
(KNm2) (KNm3) (m) (0 ) (KNm2) (KNm2)
00 148 70 10 287 4000 2756
00 148 65 10 287 4000 2715
00 148 60 10 287 4000 2675
techlllerJtoeacute Antonio Parces Oliws 4 8
Deteminadoacuten del (E fic ien te de resistencia al corte unitario ende la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquo
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La resistencia cortante hallada de esta ecuacioacuten depende de los paraacutemetros
mostrados en la figura superior asiacute como la presioacuten de inyeccioacuten que se usa no
supera los 8 a 10 Kgcm2 con estos datos se halla el esfuerzo cortante que es
un valor de 3924 KNm2 El diaacutemetro medio de la perforacioacuten es de 0137m
1- METODO DE COSTA NUNES
T(max) = C a pa c idad d e ca rga l im i te o u l t im a TN
D e = D ia m e tro m e d io d e l b u lb o m
nd= C o e f ic ie n te d e a u m e n to d e l d ia m e tro d e b id o a la p re s ioacute n d e in y e c c ioacute n
^ = L o n g itu d d e l t ra m o a n c la d o m
nl = C o e f ic ie n te d e re d u c c ioacute n d e lo n g itu d p o r la p re s ioacute n n o u n ifo rm e
x = R e s is te n c ia al c iz a lla m ie n to e n la In te r fa s e b u lb o s u e lo K N m 2
Cuadro Ndeg17 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO COSTA NUNES 1985
ni Lb nd De Tmax(m) (m) (TN)
10 40 10 011 403
10 50 10 011 497
10 60 10 011 587
Aplicado estos tres meacutetodos para calcular la capacidad de carga uacuteltima podemos elaborar el siguiente cuadro Ndeg 18
Cuadro Ndeg 18 CUADRO RESUMEN PARA LAS DIFERENTES LONGITUDES DE BULBOS
ANCLAJE METODO NBR-5629 BUSTAMANTE Y DOIX COSTA NUNES
BULBO T (Max) T (Max) T (Max)
(m) (TN) (TN) (TN)
40 27-23I M t 4759 4030
50 3161 4759 4970
60 3501 5710 5870
D e t^m ito a oacute n del ^laquo fic ien te de resistencia al to rte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 49
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43 RESISTENCIA ENTRE EL BULBO Y EL SUELO
La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las
propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y
la presioacuten de inyeccioacuten (Cuadro N0 11)
El esfuerzo al cortante en el anclaje puede ser calculado por la expresioacuten
(Littlejohn y Bruce 1975)
Ecuacioacuten (10)
Doacutende
T = Fuerza de tensioacuten de disentildeo
D h = Diaacutemetro del hueco
r a = Esfuerzo de cortante permitido
Lb = Longitud cementada del bulbo
Determ l^raoacuten del ctoficiente de resistencia al torte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje Bachiller Jraeacute Antonio Partoes O lilaquo s 50
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Cuadro N0 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuerzos en bulbos de diaacutemetro
pequentildeo (Sabatini y otros 1999)
Tipo de SueloFactor Suelo Granular Suelo Cohesivo
Propiedades del sueloAngulo de friccioacuten tamantildeo y distribucioacuten de los agriados Mheslon Indice plastico
l^todo de perforacioacuten El uso de tuberiacutea de revestimiento aumenta los esfuereos normales y de friccioacuten
El uso de lodos en la ^rforacioacuten disminuye la capacidad
Longitud del bulto
La resistencia aumenta al aumentar la longitud del bulbo hasta los 6 metros con incrementos moderados hasta los 12 metros y muy ^co Incremento despueacutes de los 12 m
Incrementos continuos en suelos con resistencia no drenada menor de 96 kPa
1 ----mdash r
Aumenta la resistencia hasta un diaacutemetro de 30 centiacutemetros
Diaacutemetro del bulboAumenta la resistencia al aumentarel diaacutemetro hasta 10 centiacutemetros y muy poco a partir de ese diaacutemetro
i
La capacidad del ancla aumenta al aumentar la presioacuten de inyeccioacutenPresioacuten de Inyeccioacuten
La capacidad del ancla aumenta solamente con inyeccioacuten por etapas Presiones iniciales muy altas deben evltarse
En el Cuadro N0 20 se muestran algunos valores del esfuerzo de cortante permitido para anclajes en roca y en suelos Los tendones deben separarse
entre siacute utilizando espaciadores para asegurar la adherencia total de cada uno
de ellos a la mezcla cementante en toda la longitud del bulbo Adicionalmente
deben colocarse centralizadores para garantizar que existe un cubrimiento de mezcla de miacutenimo 10mm
Determinadoacuten del cw ficlente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliras 51
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Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo
interface a lo largo del bulbo (Modificado de PTI
de anclaje y el material en la
1996)
R esistencia Uacute ltim a al C ortan te R es is tenc ia Uacute ltim a alen tre el Bulbo y el ^ t e r ia l en la C ortan te entre el B u lto y el
T ipo de ^ t e r ia l In tertace P eriacutem etra l del B u lto ^ t e r i a l en la Interfacepara Iny toc ione s por P eriacutem etra l del B u lto para
G ravedad Inyecciones a P resioacuten
Kpa Kpa
G ranito y basa lto 1700 a 3100
C aliza do lom fflca 1 4 0 0 a 2 1 0 0
C aliza blanda 1000 a 1ltW0
P izarras y lutitas duras 800 a 1400
Lutrias blandas 200 a 800
Aren iscas 800 a 1700
Aren iscas m e tto riza d a s 700 a 800
C reta 200 a 1100
^ r g a m eteorizada 150 a 250
C oncre to 1400 a 2 8 0 0
Arcilla lim osa blanda30 a 70
Arcilla lim osa30 a 70
Arcilla dura de p lastic idad m edia a alta
30 a 70 30 a 100
Arcilla m uy dura de p lastic idad m edia a alta
70 a 170
Arcilla m u y dura lim osa de p lastic idad m edia
270 a 370
Arena de grano m edio a fino dens idad m edia a alta
80 a 370
Arena de grano grueso con grava densidad media
100 a 600
Arena de grano g rueso con grava densidad densa a m uy densa
70 a 140 250 a 900
Arenas lim osas170 a 400
D etritos g lac ia les densos300 a 500
Grava arenosa densidad m edia200 a 1300
Grava arenosa densa a m uy densa 270 a 1300
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario en te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 52
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Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga en bulbos de anclas preshy
tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatini y otros 1999)
Tipo de Suelo
DensidadRelativa
(SPT)
Transferencia Estirada en
kNmmdashf---------------------- 1
Suelta 145^ en a y l^d ia densa 220grava Densa 290
Suelta 100^ en a l^dia densa 145
Densa 190
Suelta 70^ en a y l^d ia densa 100limos Densa 130
I^zcla de arenay arcilla Dura 30de baja l^ y Dura 60plasticidad
Suelta SPT = 4 a 15^ d ia densa SPT = 15 a 30
Densa SPT = mas de 30
431 Calculo de la adherencia
La resistencia a la adherencia muy raramente se mide en el laboratorio y no existe un procedimiento estaacutendar para calcularla La mayoriacutea de los disentildeos se basan en estimativos ldquocrudosrdquo de la resistencia entre el suelo o roca y el bulbo
por correlacioacuten con casos similares tablas de resistencias tiacutepicas o por la
experiencia local
La carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar SPT como se
indica en la Cuadro Ndeg 20 (Sabatini y otros 1999) El factor de seguridad recomendado debe ser mayor de 20
La suposicioacuten de la resistencia entre el bulbo y el suelo genera una gran incertidumbre en el disentildeo y en ocasiones se ha llegado a fracasos
Determlnaaoacuten del cw fic iente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 53
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Como solucioacuten a la incertidumbre generada por la suposicioacuten de la adherencia
entre el bulbo y el suelo se acostumbra a realizar pruebas de carga de anclajes
con el objeto de verificar en campo los valores supuestos y si es necesario
modificar las longitudes del bulbo o las cargas aplicadas
Estos ensayos son muy importantes al inicio del proceso de construccioacuten de los
anclajes Despueacutes de realizados los ensayos de carga se procede a revisar y
actualizar el disentildeo en lo relacionado con los bulbos de anclaje especialmente
cuando se requiere aumentar su longitud
44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE EL BULBO Y EL
SUELO EN VILLA EL SALVADOR
441 Tensado de anclajes
Los anclajes han sido tensados hasta llegar al arranque del bulbo para esto se
detalla a continuacioacuten los resultados de la prueba de tensado
Cuadro Ndeg 22 CARGA DE ARRANQUE DE BULBOS EN VILLA EL SALVADOR
Anclaje Longitud Bulbo (m) Carga Tesado (TN)
A-I 40 3646
A-ll 50 4215
A-lll () 60 4404
() Para el anclaje A-lll no se llegoacute al arranque
Con los datos obtenidos procedemos a calcular el esfuerzo de corte en la
interaccioacuten bulbo - suelo para esto nos apoyamos con la Ecuacioacuten (10)
Seguacuten la ecuacioacuten se tiene
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller J toeacute Antonio Paredes OHtos 54
NIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA Facultad de Ingenieriacutea Civil
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T
nDhLb
Cuadro Ndeg 23 ESFUERZO DE CORTE ENTRE BULBO - SUELO EN VILLA EL SALVADOR
ANCLAJE T(TN) Dh (m) Lb(m) T a (KNm2)
A-I 3646 01143 40 24902
A-ll 4215 01143 50 23030
A-lll () 4404 01143 60 20053
lsquo to te rm in^oacuten del ctoficlente de resistencia al torte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 55
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Ciril OBTENIDOS
CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS
51 Capacidad de Carga Ultima Obtenido
La capacidad de carga ultima obtenida en campo para los anclajes A-I y A-ll se
verifica cuando el bulbo falla por arrancamiento mientras que para el anclaje A- III el bulbo no falla por arrancamiento sin embargo se ensaya hasta llegar al
liacutemite de fluencia
De acuerdo al cuadro N0 22 para los anclajes A-I y A-ll se ha llegado a la carga
ultima mientras que para el anclaje A-lll se ha llegado a la carga miacutenima de
fluencia
El cuadro N0 23 nos indica el esfuerzo de corte real que existe entre el bulbo y
el suelo de la zona en estudio los valores de ^ a para los anclajes A-I y A-ll son
calculados de acuerdo a la Ecuacioacuten (10)
52 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido
De los valores obtenidos con referencia a los anclajes A-I y A-ll se puede
comparar con los valores del Cuadro Ndeg 20 por consiguiente para las arenas
limosas se tiene un rango de valores que pudiera tomar ^ a (170 KNm2 - 400
KNm2) el cual estaacute dentro de ese rango nuestros valores hallados para nuestro
tipo de suelo en estudio seguacuten el Cuadro Ndeg 23
Haciendo un graacutefico comparativo con los resultados obtenidos del Cuadro Ndeg 23
y los datos que nos brinda el Cuadro Ndeg 20 de acuerdo al rango de valores se
tiene el Figura Ndeg 16
En la Figura Ndeg 16 podemos visualizar los valores obtenidos que se encuentran
dentro del rango de valores de Resistencia Uacuteltima al Cortante entre el Bulbo y el
suelo arenoso
Determinacioacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 56
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Civil OBTENIDOS
Figura Ndeg 16 Valores resistencia uacuteltima
Tambieacuten se pudo observar que los diaacutemetros reales fueron mayores en
comparacioacuten con el diaacutemetro de perforacioacuten tal como se muestra en el cuadro
N0 24 -
Cuadro Ndeg 24 DIAacuteMETROS REALES EN CAMPO Y EL EN AUMENTO
ANCLAJE D Teoacuterico (m)D Real de
Anclaje (m)() Aumento
A-I 01143 0141 2336
A-ll 01143 0147 2860
A-lll () 01143 0151 3211
lsquo Deteroinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte uniterio e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jw eacute Antonio Paredes O liw s 57
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
61 CONCLUSIONES
1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de
valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se
realizoacute la prueba (Villa el Salvador)
2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de
resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso
para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar
en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de
suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador
3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada
4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)
debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo
previamente calibrado
5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo
tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de
Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros
meacutetodos estimativos
6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga
requerida
7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten
8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58
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Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi c o n c l u s io n e s y r e c o m e n d a c io n e s
62 RECOMENDACIONES
1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de
verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del
comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio
2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con
precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las
longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea
evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de
perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria
de los anclajes
3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en
cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser
mayores
4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable
controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten
los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos
lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil B IB L IO G R A F IA
BIBLIOGRAFIacuteA
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Determlnatiacuteoacuten del c iacutec le n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de anclajetachlller Jraeacute Antonio Paredes Oliws 60
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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
242 Ensayos de laboratorio
Con las muestras recuperadas se realizaron los siguientes ensayos
gt 03 Anaacutelisis Granulomeacutetrico ASTM D-422
gt 03 Humedades Naturales ASTM D-2216
gt 03 Densidades maacuteximas ASTM D-4253
gt 03 Densidades miacutenimas ASTM D-4254
gt 03 Ensayo Corte Directo
gt 01 Anaacutelisis Quiacutemico
gt 01 Contenido de Sales Totales MTCE-219
gt 01 Contenido de Sulfatos ASTM D-516
gt 01 Contenido de Cloruros ASTM D-512
243 Clasificacioacuten de Suelos
Se realizaron los ensayos para la clasificacioacuten de acuerdo al Sistema Unificado
de Clasificacioacuten de Suelos (SUCS) en el laboratorio N0 2 de Mecaacutenica de Suelos
y Pavimentos de la Universidad Nacional de Ingenieriacutea Ver Cuadro N0 03
Cuadro Ndeg 03 CLASIFICACIOacuteN DE SUELOS
SONDAJE SPT-01 SPT-01 SPT-01
Prof(m) 7 00 -7 45 900-945 1100-1145Ret N0 4 000 000 010
Pasa N0 200 800 1200 1300LL() NP NP NPIP() NP NP NPSUCS SP-SM SW-SM SM
DescripcioacutenArena limosa pobremente
gradada
Arena limosa bien gradada Arena limosa
Corte directo (0) 2870o 2990o 2810degCohesioacuten(Kgcm2) 000 000 001
PesoUnitario(gcm3) 1534 1581 1596
Determinadoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte umtano entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes Olnres 22
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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
25 PERFIL ESTRATIGRAFICO
De acuerdo a la exploracioacuten efectuada mediante el sondeo tal como se
observaraacute en el reacutecord del estudio de exploracioacuten asiacute como en los resultados de
Laboratorio adjuntados en conformidad con las labores de campo ensayos de
laboratorio se tiene el siguiente perfil estratigraacutefico del sub suelo
- Desde OOOm hasta los 500m es una arena limosa mal gradada de baja
compacidad
- A partir de los 500m hasta los 745m de profundidad el sondaje se encontroacute
una arena limosa mal gradada color gris claro de mediana compacidad
- Desde los 745m viene seguida por una arena limosa bien gradada de color
gris amarillento densa subyace hasta una profundidad de 1145m una arena
limosa muy densa de color gris amarillento
Durante la exploracioacuten se realizoacute ensayos de SPT a partir de la profundidad de
500m
El nivel freaacutetico no se encontroacute
26 ANALISIS DE LOS RESULTADOS DE LABORATORIO
Del cuadro de propiedades iacutendices y paraacutemetros deducidos del estrato de
sustentacioacuten las arenas finas pobremente graduadas se observara lo siguiente
261 Anaacutelisis Quiacutemico
Del resultado del Anaacutelisis Fiacutesico Quiacutemico efectuado en una muestra
representativa proveniente del sondaje SPT-01 se tiene el cuadro Ndeg04
Determinacioacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller J toeacute Antonio Partoes O liw s 23
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Cuadro Ndeg 04 ANAacuteLISIS QUIacuteMICO
SondajeNdeg
Profundidad(m)
Sales Solubles Totales
PPM
ClorurosPPM
SulfatosPPM
SPT-01 600-1145 93100 21071 8392
Dichos valores de sulfatos NO ocasionan un ataque quiacutemico al concreto de la
cimentacioacuten debieacutendose de utilizar Cemento Poacutertlan Tipo I en la preparacioacuten del
concreto en los cimientos Seguacuten Design and Control of Concrete Mixtures
Capitulo II Paacuteg 20 Tabla 2-2 Poacutertland Cement PCA Asociacioacuten
262 Densidad Maacutexima Miacutenima y Relativa
A continuacioacuten se detalla los resultados de las densidades maacuteximas y miacutenimas
asiacute como las densidades relativas para cada profundidad a partir del sexto metro
Dp - IacutePd ~ P ldquo ) x l W Pd ( P raquo P^i )
^rndeDr r e l ^ a ()fe Dtosidad del en el terteno (k^m5)
DtosMad mirnma Dcradad rcca m ^im a (k ty i^ )
Cuadro Ndeg 05 CALCULO DE LA DENSIDAD NATURAL
Prof (m) N DR()(grcm3)
^min(grcm3)
Pd(grcm3)
600-645 43 58 1628 1441 1544
700-745 51 64 1628 1441 1544
800-845 74 83 1708 1454 1607
900-945 88 91 1708 1454 1607
1000-1045 94 93 1726 1467 1656
1100-1145 100 95 1726 1467 1656
Det^m inaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes Oliros 24
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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
Con la finalidad de asumir paraacutemetros de caacutelculo que correspondan a las
caracteriacutesticas inspeccionadas en el campo presentamos a continuacioacuten la
Cuadro N0 06 de denominacioacuten de arenas de acuerdo a su estado de
compacidad y los correspondientes rangos de densidad relativa seguacuten Lambe amp
Whitman (1969) y su correlacioacuten con la resistencia a la penetracioacuten estaacutendar
seguacuten Terzaghi y Peck (1948) modificada porskempton (1986)
Cuadro Ndeg 06- DESCRIPCIOacuteN DEL SUELO SEGUacuteN LA DENCIDAD
DESCRIPCION DENSIDAD RELATIVA PENETRACIOacuteN ESTAacuteNDARDR() N (GolpesPie)
Muy Suelta 0 - 1 5 0 - 4Suelta 1 5 - 3 5 4 - 1 0
Mediana 3 5 - 6 5 10 - 30Compacta 6 5 - 8 5 3 0 - 5 0
Muy Compacta 85 - 100 gt 50
ldquoFuente Lambe amp Whitman 1969rdquo
Tambieacuten es necesario tomar en cuenta que los granos angulosos encajan
unos con otros maacutes perfectamente que los redondeados y por esto las
arenas de granos angulosos tendriacutean un mayor aacutengulo de friccioacuten A
continuacioacuten se muestra una tabla que refleja esta influencia de la angulosidad y
de la granulometriacutea sobre el aacutengulo de friccioacuten maacuteximo presentada por Sowers y Sowers (1951) Cuadro Ndeg 07
Cuadro Ndeg 07- CORRELACIOacuteN ENTRE LA FORMA GRANULOMEacuteTRICA Y EL AacuteNGULO DE
FRICCIOacuteN INTERNA
FORMA
GRANULOMEacuteTRICA
AacuteNGULO DE FRICCIOacuteN MAacuteXIMO
SUELTA COMPACTA
Redondeada uniforme GJ O o 37o
Redondeada bien graduada 34deg 40deg
Angulosa uniforme 35deg 43deg
Angulosa bien graduada 39deg 45deg
ldquoFuente Sow^s y Sow^s (1951 )rdquo
Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes O liw s 25
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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
Por otro lado se muestra una correlacioacuten empiacuterica aproximada seguacuten Peck
Harrison y Thornbum (1953) de los estados de compacidad y los aacutengulos de
friccioacuten propuesta en base a ensayos de penetracioacuten estaacutendar Tal como se
muestra en la Cuadro N0 08
Cuadro Ndeg 08- CORRELACION ENTRE LA PENETRACION ESTANDAR Y EL ANGULO DE
FRICCIOacuteN INTERNA
PENETRACION ESTANDAR ANGULO DE FRICCION
N (Golpespie) (Grados)
0 - 4 2 8 - 2 9
4 - 1 0 2 9 - 3 0
1 0 - 30 3 0 - 3 6
3 0 - 50 36-41
gt 50 41 -45
ldquoFuente Peck Harrison yThornbum (1953)rsquorsquo
De acuerdo con estas referencias podemos asumir paraacutemetros con valores de
acuerdo a las inspecciones de campo de tal forma de estar del lado de la
seguridad
Como ensayo determinante se ha realizado ensayos de corte directo sobre
muestra remoldeada y drenada para hallar los paraacutemetros de Cohesioacuten (C) y
Angulo de friccioacuten 0 Los ensayos se realizaron en el laboratorio N0 2 de Mecaacutenica
de suelos y pavimentos de la Universidad Nacional de Ingenieriacutea
Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute ^ ito m o Partoes O liw s 26
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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARA DISENtildeO DEANCLAJES
31 CONDICIONES GEOLOacuteGICAS GEOTEacuteCNICAS
El perfil estratigraacutefico del suelo donde se realizoacute el estudio de mecaacutenica de suelo
presenta las siguientes caracteriacutesticas de suelo
- De OOOm a 900m Material encontrado es una arena limosa mal gradada de color gris claro (SP-SM)
- De 900m a 1100m (SW-SM) Se trata de una arena limosa bien gradada
compacta
- De 1100m a 1200m (SM) Arena limosa de densidad compacta
De acuerdo al estudio realizado in situ se determina los valores de la densidad
natural y el aacutengulo de friccioacuten para el lugar especiacutefico de Villa el Salvador de la
ciudad de Lima consideraremos el valor de cohesioacuten nula en el estudio y se
tomara dicho valor por ser un valor aun conservador para esta zona (Cuadro N0
09)
Seguacuten el estudio realizado no se encontroacute napa freaacutetica indicando que la
profundidad debe estar considerablemente maacutes abajo que la cota de cimentacioacuten
del proyecto (aproximadamente a 5000 m de profundidad)
Cuadro Ndeg 09 ESTRATIGRAFIacuteA DEL SUELO EN ZONA DE ESTUDIO DE VILLA EL
SALVADOR
Material Profundidad(m)
Nomenclaturasues Ytalt
(KNm3)Cohesioacuten
KPaAngulo de
Friccioacuten ($)
ArenaLimosa 0 0 0 -8 5 0 SP-SM 1534 0 287
ArenaLimosa 8 50 -11 00 SW-SM 1581 0 299
ArenaLimosa 1100-1150 SM 1596 1 281
Cabe sentildealar que para un disentildeo final de la estabilidad del talud con muro
pantalla anclada se recomienda la revisioacuten de la armadura de acero del muro
Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla jersquofech ille rJ re eacute ^ ito m o Paredes O liw s 27
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CAPITULO iexcln PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
que absorberaacute los esfuerzos del empuje del subsuelo para lo que se estaraacute a
disposicioacuten para las aclaraciones requeridas para el detalle respectivo
32 ESTABILIDAD DE CAPACIDAD DE CARGA DE PANTALLAS
ANCLADAS EN SUELOS
321 Introduccioacuten
El comportamiento de un anclaje en el suelo se rige principalmente por el
mecanismo de transferencia de la carga soportada por el anclaje al suelo masivo
a traveacutes de interacciones en la interfase suelo de bulbo (Figura 31) Este
mecanismo de interaccioacuten resulta en un aumento de la tensioacuten normal efectiva
del suelo y por consiguiente aumentando su resistencia a la cizalladura y el
factor de seguridad contra la rotura
En el disentildeo de una cortina atirantado la hipoacutetesis baacutesica es que las fuerzas
horizontales generadas por las presiones de contacto en la estructura del suelo
deben ser equilibradas por puntales mientras que el alivio de las tensiones
normales verticales causadas por la excavacioacuten por supuesto no Con esto los
valores de la tensioacuten de cizallamiento inducido por el proceso de excavacioacuten
aumentan significativamente con la profundidad de este
La tendencia de la cortina se mueve dentro de la excavacioacuten de la represioacuten
inducida por el suelo a lo largo de la superficie del suelo Pero pretensado la
primera liacutenea de las barras de cortina presiona contra las paredes de la
excavacioacuten sujetaacutendola al punto de anclaje Con el avance de la excavacioacuten la
estructura ahora tiende a girar alrededor de la primera liacutenea de amarre
causando desplazamientos laterales en el nuevo nivel de la excavacioacuten a su
vez de nuevo seraacute restringido por la aplicacioacuten de pretensado en la siguiente
liacutenea de anclaje Por lo tanto el movimiento de la cortina medida que avanza la
excavacioacuten se forma por una combinacioacuten de rotacioacuten y traslacioacuten influenciada
por un nuacutemero de factores tales como la cortina de incrustaciones en el terreno
de cimentacioacuten la inclinacioacuten varillas el grosor y rigidez de la estructura valores
de la distribucioacuten hipoacutetesis de sobrecarga de presiones de contacto en la interfaz suelopantalla etc La figura 04 ilustra las fuerzas que actuacutean sobre las bandas
Determinadoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute ta t to io Paredes O liw s 28
UNI^RSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil
CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
y las tensiones de cizallamiento en la interface suelo-pantalla que se desarrollan
en la excavacioacuten que se lleva a cabo
tFigura 04 Mecanismo de transferencia de carga en anclajes (Juran e Elias 1991)
Superficie de terreno
Figura 05 Sistema idealizado de fuerzas sobre pantallas atirantadas (Hanna 1982)
322 Modos de falla de pantallas ancladas en suelos
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes O liw s 29
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CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Hay varios mecanismos posibles de falla de los muros anclados Estas fallas
comuacutenmente son causadas por exceso de carga sobre un ancla Las cargas de
exceso pueden estar relacionadas con la carga de pre-tensionamiento la
secuencia de excavaciones las fuerzas del agua y fuerzas siacutesmicas entre otras
Los mecanismos de falla pueden involucrar los tendones la masa de suelo el
bulbo o las estructuras superficiales
Los principales tipos de falla son los siguientes de acuerdo con la figura 06
Figura 06 Tipos de ruptura de una pantalla anclada en suelo (GeoRio 2000)
a) Punzonamiento en la base - el suelo de fundacioacuten que soporta la base de
la pantalla tiene una capacidad de carga baja de menos de 20 kPa con iacutendice de resistencia a penetracioacuten NSPT lt 10
b) Rotura en fondo de la excavacioacuten - puede ocurrir cuando existe una capa de terreno blando debajo del nivel de excavacioacuten
Determinadoacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 30
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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
c) Ruptura Global - romper la cuntildea en mayor riesgo durante el proceso de
excavacioacuten o disturbacion generalizado de profundidad (veacutease tambieacuten
la Figura 07)
d) Deformacioacuten Excesiva - puede ocurrir durante la construccioacuten antes de
que el pretensado de los anclajes
e) Rotura del tirante - se puede producir si los componentes del sistema son
individualmente atirantado inadecuadamente o debido a la ocurrencia de
la sobrecarga de los anclajes durante la construccioacuten cuando no todos
los niveles de anclaje tambieacuten se instalaron
f) Rotura de la pantalla - ocurrencia de ruptura en flexioacuten debido al disentildeo
estructural inadecuado o ruptura de perforacioacuten anclas
Rupftra laquom cunha Ruptura generalizada
Figura 07 Tipos de ruptura global cuntildea y generalizada (GeoRio 2000)
323 Estimacioacuten de la capacidad de carga de anclaje en suelos
La mejor estimacioacuten de la capacidad de carga de los anclajes en suelos se
determina mediante la realizacioacuten de pruebas preliminares de anclaje construido
con la misma tecnologiacutea y mano de obra en el futuro emplazamiento de la obra
ya que no es teoacutericamente posible incorporar meacutetodos para el caacutelculo de la
influencia de diversos factores determinantes tales como proceso de perforacioacuten la calidad de mano de obra el proceso de inyeccioacuten etc
^ te rm in a c ioacute n del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes OIiacutetos 31
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteAFacultad de Ingenieriacutea Civil
CAPITULO lli PARAMETROS GEOTECNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
En general los meacutetodos disponibles para la determinacioacuten de la capacidad de
carga de los anclajes en suelo consideran que la resistencia del anclaje se debe
exclusivamente a la resistencia al corte desarrollado en la interface suelo-bulbo
sin tomar en consideracioacuten de los efectos del proceso de construccioacuten
incluyendo la influencia de procedimiento de inyeccioacuten soacutelo cualitativamente
3231 Norma Brasileiacutera NBR-5629
La NBR-5629 recomienda la estimacioacuten preliminar de liacutemite de capacidad de
carga anclada usando las siguientes expresiones
Suelos Granulares
Suelos Cohesivos r = a 0 UXb sO O M
Doacutende
Capacidad de carga limite o ultima
G Tensioacuten vertical efectiva en el punto medio del anclaje
U Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje
K f Coeficiente de anclaje dado en la Cuadro Ndeg 10
Lb Longitud del bulbo del anclaje
o Coeficiente de reduccioacuten de resistencia al corte no drenada Su
a 0 = 075 para Su s 40 kPa yPara suelos cohesivos
a 0 = 035 para Su s 100 kPa
lsquo Determinadoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de arcla|eBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliros 32
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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Cuadro Ndeg 10 COEFICIENTE Kr DE SUELOS GRANULARES
Suelo Compacidad
Suelta Compacta Muy CompactaLimo 010 040 100
Arena Fina 020 060 150
Arena Media 050 120 200
Gruesa y Pedr^ones 100 200 300
ldquoFuente Norma Brasilera NBR-5629
Este meacutetodo no tiene en cuenta los efectos de la presioacuten de inyeccioacuten El NBR-
5629 reconoce que la inyeccioacuten del bulbo de anclaje de la lechada puede ser del
tipo simple con flujo ascendente y de una sola etapa o por medio de vaacutelvulas y
en etapas sucesivas a criterio de la empresa ejecutora siempre que esteacuten
garantizados el llenado completo del agujero abierto en el suelo y la capacidad
de carga para el anclaje
3232 Meacutetodo de Ostermayer (1974)
Propone aacutebacos que relaciona la longitud de la zona de anclaje (bulbo) con la
capacidad de carga maacutexima de anclaje basado en el anaacutelisis de los resultados
de aproximadamente 300 ensayos en Alemania en anclajes con diaacutemetro de
perforacioacuten entre 10 y 20 cm y cobertura del suelo superior a 4m
La Figura 08 muestra las correlaciones sugeridas por Ostermayer para suelos
granulares sin especificacioacuten del procedimiento de inyeccioacuten o los valores de la presioacuten de inyeccioacuten
D e te ^ in a d oacute n del creficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato la je Bachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 33
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CAPITULO PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOSPARADISENtildeO DE ANCLAJES
laquoen
9laquo
O
mdash g pedregulho arenoso
areia meacutedia a grossa com pedregulho
Figura 08 Capacidad liacutemite de carga de anclaje en suelos granulares seguacuten Ostermayer (1974)
Para suelos cohesivos (limos y arcillas plaacutesticas medianas arcillas altamente
plaacutesticas) Ostermayer (1974) tambieacuten presento en la Figura 09 la variacioacuten con
la longitud de bulbo de la resistencia al cizallamiento en la interface suelobulbo
por unidad de longitud para anclajes realizados con y sin reinyeccioacuten En la
Figura 10 la variacioacuten en la resistencia al corte se muestra como una funcioacuten de
la reinyeccioacuten de presioacuten con lechada de cemento en la relacioacuten agua cemento
preparado = 04
ldquoDeterminaaoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jraeacute Antonio P a rce s OIitos 34
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CAPITULO IIIrsquo PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Figura 09 Resistencia a la rotura por unidad de longitud de los anclajes en suelos cohesivos
(Ostermayer 1974)
400
300
19 ancoragens executadas em argila de mediacutea a alta plasticidade Wl = 48a58 lp = 25 a35 le =11 a12
2001
Perfura^aacuteo
15(4M|
1510)
com reve^mento seco sem revestlmento seco sem revestimento com lavagem 15(420) - diagravemetro do furo- 15cm
-420 Kg de cimento consumido nareinjepao
1000 2000 3000 4000
Pressaacuteo de iacutenjegaacuteo (kPa)
Figura 10 Influencia de la presioacuten de inyeccioacuten en la resistencia al corte en suelos cohesivos
(Ostermayer 1974)
Determinacioacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio Paredes O liw s 35
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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
3233 Meacutetodo de Bustamante amp Doix (1985)
Basado en 120 pruebas de carga realizadas en Francia Bustamante y Doix
(1985) sugieren un meacutetodo para el dimensionamiento de los anclajes los cuales
consideran la influencia de la teacutecnica de inyeccioacuten presioacuten de inyeccioacuten y
volumen de pulverizacioacuten de cemento inyectado La capacidad de carga liacutemite de
anclaje Tmax se puede determinar por
Tmm Capacidad de carga limite o ultima
De Diaacutemetro medio para el tramo anclado
Dp Diaacutemetro perforado para el tramo anclado
P Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten
Lb Longitud del tramo anclado
qs Resistencia al cizallamiento o cortante
Cuadro Ndeg 11 COEFICIENTE 0 PARA SUELOS
Tipo de Suelo Coeficiente 0
Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten
Grava 180 13-14
Grava Arenosa 1 6-1 8 12-14
Arena con Grava 1 5-1 6 12-13
Arena Gruesa 1 4-1 5 11 -1 2
Arena Media 1 4 -1 5 11 -1 2
Arena Fina 1 4-1 5 11 -1 2
Arena Limosa 14- 15 11 -1 2
Limo 14-1 6 11 -12
Arcilla
OcitCO 12
Marga 18-21 11 -12
Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11
Determlnaaoacuten del c o c ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio P a rce s OIiacutetos 36
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CAPITULO un PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
El cuadro N011 presenta los valores de p que es el coeficiente de escala para
varios tipos de suelo teniendo en cuenta las dos teacutecnicas de inyeccioacuten (con y sin
reinyeccioacuten) suponiendo que el volumen inyectado es de al menos 15 veces el
volumen perforado para llegar a los valores de p en la tabla Como era de
esperar los valores maacutes altos del coeficiente se producen para los anclajes
reinyectadas
Los graacuteficos de correlaciones empiacutericas para estimar los qs coeficientes para
anclajes con y sin reinyeccioacuten se presentan para las arenas y gravas en la
Figura 11 y de limos y arcillas en la Figura 12 construida sobre la base de los
resultados de Doix y Bustamante (1985) Fujita (1977) Ostermayer y Scheele
(1977) Ostermayer (1974) Koreck (1978) y Jones (1980 1984) En abscisas la
cantidad Pl se refiere al liacutemite de presioacuten de inyeccioacuten y N el nuacutemero de golpes
de la prueba SPT
0 0 9 i f i 15 20 U 30 39 40 4 fl 3 0 S5 90 6S 7 0
Pl (MPa)1 _____i _______ i _____ i______ i _______ i _____i______ i _______ l __ mdasha--------- a--------- J-----------1---------- 1---------- 1
0 K O 30 D 90 laquo m laquo) tu M) no t raquo 1U 1WN
Figura 11 Correlaciones empiacutericas para la fuerza de cizallamiento por unidad longitud en la arena I
grava (Bustamante y Doix 1985)
lsquo Determlnadoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para diserto dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 37
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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Las correlaciones muestran que en comparacioacuten con una sola inyeccioacuten de los
efectos de la reinyeccioacuten en fases sucesivas son aparentemente maacutes
pronunciada para las arcillas limos (Figura 12) que para la arena grava (Figura
11) contradiciendo las pruebas experimentales que indican que los suelos
arenosos son de mayor inyectabilidad y maacutes susceptibles a los efectos de la
sucesiva reinyeccioacuten a alta presioacuten Este comportamiento puede deberse a otros
factores no considerados por Bustamante y Doix (1985) en la interpretacioacuten
empiacuterica de los resultados de las pruebas de carga (Novaacuteis Souza 2001)
-------------1-------------1------------T---------- ---F-------- ---------------- ~lo 10 20 30 40 W 60
N
Figura 12 correlaciones empiacutericas para la resistencia al corte por unidad de longitud en arcillas
limos (Bustamante y Doix 1985)
3234 Meacutetodo de Costa Nunes (1987)
Similar al meacutetodo de Bustamante y Doix (1985) fue propuesto por Costa Nunes
(1987) pero con la importante diferencia de que la influencia de la presioacuten de inyeccioacuten puede ser analizada cuantitativamente no soacutelo cualitativamente como en el meacutetodo de Bustamante y Doix (1985)
La capacidad de carga del liacutemite del anclaje estaacute dada por
bullDetermigravenatigraveoacuten del e ffic iente de resistencia al corte unitagraverio entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralaleBachiller Jreeacute Antonio Partoes OIiacutetos 38
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CAPITULO lli PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOS P A MDISENtildeO DE ANCLAJES
= c + +(TI
r M Capacidad de carga limite o ultima
D Diaacutemetro medio del bulboe
nd Coeficiente de aumento del diaacutemetro debido a la presioacuten de inyeccioacuten
nl Coeficiente de reduccioacuten de longitud por la presioacuten no uniforme
Lb Longitud del tramo anclado
r Resistencia al cizallamiento en la interface bulbo - suelo
Para determinar la resistencia al cizallamiento en la interface suelo-bulbo Costa
Nunes (1987) considera el criterio de rotura de Mohr-Coulomb suponiendo una
inyeccioacuten a presioacuten residual a rsquor estimada en un 50 la presioacuten inyeccioacuten dada
c Cohesioacuten
Yc Peso especiacutefico del suelo a una profundidad al centro del bulbo
h Profundidad al centro del bulbo
nh Reduccioacuten del factor de profundidad cuando es maacutes de 9m
0 Angulo de friccioacuten
a r 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten
Seguacuten Costa Nunes en la mayoriacutea de los casos se puede considerar nh = na = nb = 1
lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 39
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA AL CORTE
UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
41 PROCEDIMIENTO DE TRABAJO
El presente procedimiento comprende los trabajos requeridos para la correcta
ejecucioacuten de los anclajes en la zona determinada en villa el salvador
411 Secuencia de los trabajos
4111 Anclajes de cable
Los anclajes post-tensados son estructuras flexibles y lineales compuestos por
varios cordones de acero de alta resistencia los cuales se adhieren o fijan con
cemento dentro de roca o suelo estable (pasando el planode falla) Los anclajes
al tensarlos transmiten los esfuerzos desde el cabezal (extremo visible en la
superficie del talud) hasta el tramo anclado mitigando de esta forma los
movimientos del talud
Los anclajes estaraacuten conformado por cordones de acero grado 270 de baja
relajacioacuten con 58rdquo (1500 mm) de diaacutemetro acorde con los requerimientos del
ASTM A-416 Las caracteriacutesticas mecaacutenicas del acero grado 270 de baja relajacioacuten son
Esfuerzo miacutenimo a la rotura 18980 kgmm2 (18619 KNcm2)
Esfuerzo de fluencia 17082 kgmm2 (16757 KNcm2)
Moacutedulo de elasticidad 2780000 kg (195 KNmm2)
Seguacuten los requerimientos indicados en la norma ASTM A-416 los valores de resistencias miacutenimas del cable se indica a continuacioacuten
Diaacutemetro del cordoacuten 1524 mm (0600 in)
Deterninadoacuten del ^laquofic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 40
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Aacuterea de acero por cordoacuten 14000 mm2 (0153 in2)
Resistencia miacutenima a la rotura (Fr) 2657000 kg (2607 kN)
- Resistencia miacutenima a la fluencia (Sfc) 2391000 kg (2346 kN)
Con estas caracteriacutesticas se obtienen seguacuten los lineamientos para disentildeo
indicados en las recomendaciones del Instituto del Post-Tensado los siguientes valores para cada cable de acero de 06rdquo de diaacutemetro (1524 mm)
- Carga de disentildeo o trabajo (060 F r ) 1595040 kg (15642 KN) Ftr
- Carga de ensayo (120 Ftr) 1914007 kg (18770 KN)
- Carga de incorporacioacuten (105 Ftr) 1674782 kg (16424 KN)
lsquo Porcentaje sugerido para los ensayos en anclajes temporales
a) Armado de Anclajes
La preparacioacuten de los anclajes ha sido realizado sobre una plataforma provisional para el montaje primero se prepararaacute el tubo de inyeccioacuten de PVC
clase 10 con diaacutemetro de 1rdquo donde se ejecutaraacuten los agujeros para la inyeccioacuten
(vaacutelvula-manguito) Luego alrededor del tubo de inyeccioacuten se colocaraacuten los
cables de acero sobre separadores y cortados seguacuten la longitud definitiva del
anclaje
Los cables requeridos fueron suministrados y montados en campo el tramo del
cable de acero correspondiente al bulbo del anclaje ha sido preparado previamente y en la zona de transicioacuten del tramo libre al anclado el cable fue
sellado con cinta plaacutestica para evitar la entrada de lechada de cemento al tramo libre el tramo libre se protegioacute (aisloacute) con una manguera de polietileno actuando
como un forro
lsquo Deterrnnadoacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes Olitos 41
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Figura 13 Armado de anclaje de cable
b) Perforacioacuten
El objetivo de las perforaciones para anclajes es la obtencioacuten de un agujero con
la mayor linealidad posible El diaacutemetro de la perforacioacuten debe permitir la instalacioacuten del anclaje de cable del modo maacutes faacutecil posible
Baacutesicamente existen dos sistemas de perforacioacuten que pueden ser utilizados en
la ejecucioacuten de anclajes El primero es el sistema rotativo convencional y el segundo ha roto percusioacuten
Para la ejecucioacuten de la perforacioacuten se ha empleado el meacutetodo rotativo con el uso de una zapata tipo widia
El sistema que se ha aplicado es de perforacioacuten a rotacioacuten con tuberiacutea HQ hasta la profundidad requerida una vez llegado a la cota se perfora con tuberiacutea de
revestimiento HW (rimando en la zona exterior de la tuberiacutea HQ) hasta llegar a la cota de fondo donde se colocaraacute el anclaje
Se procede a limpiar el sondeo con agua y se retira la tuberiacutea interior HQ una vez retirada toda la tuberiacutea HQ se procede a colocar el anclaje de cable
Bachllldrsquo Jeacute Antonio Paredes Oliws 42
Determinadoacuten del crofidente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclaje
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Colocado el anclaje de cable se procede a retirar la tuberiacutea de revestimiento HW
para despueacutes inyectar el anclaje con lechada de cemento
Figura 14 Colocado de anclaje de cable en sondeo
c) Inyeccioacuten
Los anclajes fueron fijados en el terreno a traveacutes de lechada de cemento compuesta por una mezcla de agua limpia con cemento Portland comuacuten tipo I
La gran mayoriacutea de las recomendaciones y praacutecticas existentes situacutean la relacioacuten
aguacemento entre 045 y 055 en peso
En nuestro caso se ha usado la relacioacuten ac de 050 mezcla que garantiza una
resistencia a la compresioacuten simple de 210 kgcm2 a los 7 diacuteas
Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enve la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 43
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Figura 15 Inyeccioacuten de anclaje de cable
d) Tensado
Todos los anclajes fueron tesados una vez que la lechada de cemento del
anclaje obtuvo la resistencia adecuada (210 kgcm2) se estimoacute en 7 diacuteas como miacutenimo en cada caso
El tesado de los anclajes se realizoacute con gato hidraacuteulico de hasta 100Tn de carga
de trabajo y con una carrera en el pistoacuten de hasta 10rdquo ademaacutes permitioacute tesar
los cables del anclaje en conjunto el tesado se realizoacute hasta llegar al arranque del bulbo
4112 Equipos y Materiales
Relacioacuten de equipos y materiales utilizados
Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Antonio Paredes O liw s 44
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Cuadro Ndeg 12 EQUIPOS UTILIZADOS
ITEM DESCRIPCION CANTIDAD
1 B O M B A DE LO D O S C M O T O R L IS TE R P E T TE R 100
2 B O M B A P A R A TE N S A D O E N E R P A C 100
3 G A T A H ID R A U L IC A E N E R P A C DE 10000 PSI 100
4 E Q U IP O DE P E R F O R A C IO N R O T A T IV O D IA M A N TIN O 100
5 B O M B A DE IN Y E C C IO N DE C E M E N T O 100
6 TU B E R IA DE P E R F O R A C IO N HQ y H W 100
7 TU B E R IA DE IN Y E C C IO N C O N O B T U R A D O R 100
8 E Q U IP O DE SPT 100
42 ESTIMACIOacuteN DE LA CAPACIDAD DE CARGA SEGUacuteN LOS DATOS OBTENIDOS EN EL ESTUDIO DE MECAacuteNICA DE SUELOS
De acuerdo a los datos obtenidos en el estudio de mecaacutenica de suelos se tiene
lo siguiente
Cuadro Ndeg 13 DATOS REALES DEL ESTUDIO
DATOS
Del estudio de mecaacutenica de suelos De los anclajes
Paraacutemetros Unidad Paraacutemetros Unidad
Cohesioacuten 0 Carga de Anclaje NA
Angulo de friccioacuten 2870o Profundidad del bulbo de anclaje 950m
Peso Unitario 1476 KNm3 Diaacutemetro del bulbo 0114m
Clasificacioacuten SUCS Arena limosa gradada SP-SM
Longitud del Bulbo de Anclaje 40 50 y 60m
Factor de seguridad Presioacuten de iny^cioacuten 60 kgcm2
Habiendo obtenido todos los paraacutemetros necesarios se puede estimar las capacidades de cargas de acuerdo a los meacutetodos mencionados en el capiacutetulo anterior(Capiexcltulo III 323)
Deterrntoadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 45
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
gt Norma Brasilera NBR 5629
gt Bustamante y Doix 1985
gt Meacutetodo Costa Nunes 1985
421 Norma Brasilera NBR 5629
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son las longitudes
ancladas que 40 50 y 60m asiacute como el valor Itf igual a 15 valor que se
obtiene del tipo de suelo del cuadro Ndeg 10
Cuadro Ndeg 10 - Coeficiente Kf de suelos granulares NBR-5629
Suelo Compacidad
Suelta Compacta Muy Compacta
Limo 010 040 100
Arena Fina 020 060 150
Arena Media 050 120 200
Gruesa y Pedr^ones 100 200 300
2 - M C T O D O D E L A N O R M A B R A S I L E R A - 5 6 2 9
_ J 7 -T = 0 -7 U t L r K s Para suelos granularesmax Z b f
T (max) =
az =
Capacidad de carga limite o ultima TN
Esfuerzo vertical efectivo en el punto medio del anclaje KNm2
O
CIl
II II Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje m
Longitud del bulbo del anclaje m
coeficiente de anclaje dado en la Tabla Ndeg M
Cuadro Ndeg 14 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BR-5629
y e
(K N m 2 )
z
iexclm )
D
(m )
a z
(K N m 2 )
U
( m )
Lb
(m )
K f T ( m a x )
lt trade l
14 8 7 0 01 103 32 0 4 3 4 0 9 15 27 23 _
14 8 65 0 1 9 5 9 4 0 4 3 5 0 15 V 3 1 6 1 ___
14 8 6 0 H 0 1 8 8 5 6 0 4 3 6 0 B U 15 35 01
Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de arolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes Ouumltos 46
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
422 Meacutetodo Bustamante y Doix 1985
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son la parte anclada
40 50 y 60m el diaacutemetro perforado 0114m el coeficiente p que es el
coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo seguacuten el tipo de inyeccioacuten para
nuestro caso es el 14 derivaacutendose este valor del estudio de suelo (Cuadro Ndeg
11) El coeficiente qs (resistencia cortante) toma valores de 02 y 025 Mpa
Cuadro Ndeg 11 - Coeficiente p para suelos
Tipo de Suelo Coeficiente P
Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten
Grava 180 13 -14
Grava Arenosa 1 6 -1 8 12 -14
Arena con Grava 1 5 -1 6 12-13
Arena Gruesa 14- 15 11 - 12
Arena Media 1 4 -1 5 11 - 12
Arena Fina 14 -1 5 11 -12
Arena Limosa 14- 15 1 1 -1 2
Limo 14- 16 1 1-1 2
Arcilla 1 8 -2 0 12
Marga 18- 21 11 - 12
Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11
3- METODO DE BUSTAMANTE Y DOIX 1985
T(max) = Capacidad de carga limite o ultima TN
De= Diaacutemetro medio para el tramo anclado m
Dp = Diaacutemetro perforado para el tramo anclado mLb= Longitud del tramo anclado m
P = Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten qs= Resistencia al cizallamiento o cortante Mpa
ldquoDeterminadoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo de anclajerdquoBachiller Jraeacute Antonio Paredes Oliws
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Cuadro Ndeg 15 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BUSTAMANTE DOIX 1985
p Dp
(m)De(m)
Lb(m)
qs
(Mpa)
T (max)
(TN)130 011 0149 40 025 4759130 011 0149 50 02 4759130 011 0149 60 02 5710
423 Meacutetodo Costa Nunes 1985
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada necesarios son la
longitud de la parte anclada 40 50 y 60m el diaacutemetro perforado para el tramo
anclado 0114m ademaacutes el coeficiente de reduccioacuten por la presioacuten no uniforme
ni el coeficiente de aumento de diaacutemetro nd por la presioacuten de inyeccioacuten estos
dos uacuteltimos coeficientes toman valores de 1 otro dato de entrada importante
seguacuten Costa Nunes es la resistencia cortante t que es calculada con la
expresioacuten
T f = c + (c rsquo+CT rsquo 0 SUELOSGRANUWRES
r f = c + (y chnh +CTr )tan0 SUELOS COHESIVOS
C = Cohesioacuten del suelo KNm2yc= Peso especifico del suelo a una profundidad al centro del bulbo KNm3 h = Profundidad al centro del bulbo m
nh = Factorde correccioacuten cuando esta a una superior a 9m 0 = Angulo de friccioacuten
or= 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten KNm2
Para mayoriade asos nh = nb = nd = 10 De acuerdo a Costa Nunes
Cuadro Ndeg 16 RESISTENCIA CORTANTE SEGUacuteN DATOS
C ye h nh 0 OT T
(KNm2) (KNm3) (m) (0 ) (KNm2) (KNm2)
00 148 70 10 287 4000 2756
00 148 65 10 287 4000 2715
00 148 60 10 287 4000 2675
techlllerJtoeacute Antonio Parces Oliws 4 8
Deteminadoacuten del (E fic ien te de resistencia al corte unitario ende la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquo
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
La resistencia cortante hallada de esta ecuacioacuten depende de los paraacutemetros
mostrados en la figura superior asiacute como la presioacuten de inyeccioacuten que se usa no
supera los 8 a 10 Kgcm2 con estos datos se halla el esfuerzo cortante que es
un valor de 3924 KNm2 El diaacutemetro medio de la perforacioacuten es de 0137m
1- METODO DE COSTA NUNES
T(max) = C a pa c idad d e ca rga l im i te o u l t im a TN
D e = D ia m e tro m e d io d e l b u lb o m
nd= C o e f ic ie n te d e a u m e n to d e l d ia m e tro d e b id o a la p re s ioacute n d e in y e c c ioacute n
^ = L o n g itu d d e l t ra m o a n c la d o m
nl = C o e f ic ie n te d e re d u c c ioacute n d e lo n g itu d p o r la p re s ioacute n n o u n ifo rm e
x = R e s is te n c ia al c iz a lla m ie n to e n la In te r fa s e b u lb o s u e lo K N m 2
Cuadro Ndeg17 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO COSTA NUNES 1985
ni Lb nd De Tmax(m) (m) (TN)
10 40 10 011 403
10 50 10 011 497
10 60 10 011 587
Aplicado estos tres meacutetodos para calcular la capacidad de carga uacuteltima podemos elaborar el siguiente cuadro Ndeg 18
Cuadro Ndeg 18 CUADRO RESUMEN PARA LAS DIFERENTES LONGITUDES DE BULBOS
ANCLAJE METODO NBR-5629 BUSTAMANTE Y DOIX COSTA NUNES
BULBO T (Max) T (Max) T (Max)
(m) (TN) (TN) (TN)
40 27-23I M t 4759 4030
50 3161 4759 4970
60 3501 5710 5870
D e t^m ito a oacute n del ^laquo fic ien te de resistencia al to rte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 49
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
43 RESISTENCIA ENTRE EL BULBO Y EL SUELO
La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las
propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y
la presioacuten de inyeccioacuten (Cuadro N0 11)
El esfuerzo al cortante en el anclaje puede ser calculado por la expresioacuten
(Littlejohn y Bruce 1975)
Ecuacioacuten (10)
Doacutende
T = Fuerza de tensioacuten de disentildeo
D h = Diaacutemetro del hueco
r a = Esfuerzo de cortante permitido
Lb = Longitud cementada del bulbo
Determ l^raoacuten del ctoficiente de resistencia al torte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje Bachiller Jraeacute Antonio Partoes O lilaquo s 50
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Cm I
CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Cuadro N0 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuerzos en bulbos de diaacutemetro
pequentildeo (Sabatini y otros 1999)
Tipo de SueloFactor Suelo Granular Suelo Cohesivo
Propiedades del sueloAngulo de friccioacuten tamantildeo y distribucioacuten de los agriados Mheslon Indice plastico
l^todo de perforacioacuten El uso de tuberiacutea de revestimiento aumenta los esfuereos normales y de friccioacuten
El uso de lodos en la ^rforacioacuten disminuye la capacidad
Longitud del bulto
La resistencia aumenta al aumentar la longitud del bulbo hasta los 6 metros con incrementos moderados hasta los 12 metros y muy ^co Incremento despueacutes de los 12 m
Incrementos continuos en suelos con resistencia no drenada menor de 96 kPa
1 ----mdash r
Aumenta la resistencia hasta un diaacutemetro de 30 centiacutemetros
Diaacutemetro del bulboAumenta la resistencia al aumentarel diaacutemetro hasta 10 centiacutemetros y muy poco a partir de ese diaacutemetro
i
La capacidad del ancla aumenta al aumentar la presioacuten de inyeccioacutenPresioacuten de Inyeccioacuten
La capacidad del ancla aumenta solamente con inyeccioacuten por etapas Presiones iniciales muy altas deben evltarse
En el Cuadro N0 20 se muestran algunos valores del esfuerzo de cortante permitido para anclajes en roca y en suelos Los tendones deben separarse
entre siacute utilizando espaciadores para asegurar la adherencia total de cada uno
de ellos a la mezcla cementante en toda la longitud del bulbo Adicionalmente
deben colocarse centralizadores para garantizar que existe un cubrimiento de mezcla de miacutenimo 10mm
Determinadoacuten del cw ficlente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliras 51
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo
interface a lo largo del bulbo (Modificado de PTI
de anclaje y el material en la
1996)
R esistencia Uacute ltim a al C ortan te R es is tenc ia Uacute ltim a alen tre el Bulbo y el ^ t e r ia l en la C ortan te entre el B u lto y el
T ipo de ^ t e r ia l In tertace P eriacutem etra l del B u lto ^ t e r i a l en la Interfacepara Iny toc ione s por P eriacutem etra l del B u lto para
G ravedad Inyecciones a P resioacuten
Kpa Kpa
G ranito y basa lto 1700 a 3100
C aliza do lom fflca 1 4 0 0 a 2 1 0 0
C aliza blanda 1000 a 1ltW0
P izarras y lutitas duras 800 a 1400
Lutrias blandas 200 a 800
Aren iscas 800 a 1700
Aren iscas m e tto riza d a s 700 a 800
C reta 200 a 1100
^ r g a m eteorizada 150 a 250
C oncre to 1400 a 2 8 0 0
Arcilla lim osa blanda30 a 70
Arcilla lim osa30 a 70
Arcilla dura de p lastic idad m edia a alta
30 a 70 30 a 100
Arcilla m uy dura de p lastic idad m edia a alta
70 a 170
Arcilla m u y dura lim osa de p lastic idad m edia
270 a 370
Arena de grano m edio a fino dens idad m edia a alta
80 a 370
Arena de grano grueso con grava densidad media
100 a 600
Arena de grano g rueso con grava densidad densa a m uy densa
70 a 140 250 a 900
Arenas lim osas170 a 400
D etritos g lac ia les densos300 a 500
Grava arenosa densidad m edia200 a 1300
Grava arenosa densa a m uy densa 270 a 1300
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario en te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 52
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga en bulbos de anclas preshy
tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatini y otros 1999)
Tipo de Suelo
DensidadRelativa
(SPT)
Transferencia Estirada en
kNmmdashf---------------------- 1
Suelta 145^ en a y l^d ia densa 220grava Densa 290
Suelta 100^ en a l^dia densa 145
Densa 190
Suelta 70^ en a y l^d ia densa 100limos Densa 130
I^zcla de arenay arcilla Dura 30de baja l^ y Dura 60plasticidad
Suelta SPT = 4 a 15^ d ia densa SPT = 15 a 30
Densa SPT = mas de 30
431 Calculo de la adherencia
La resistencia a la adherencia muy raramente se mide en el laboratorio y no existe un procedimiento estaacutendar para calcularla La mayoriacutea de los disentildeos se basan en estimativos ldquocrudosrdquo de la resistencia entre el suelo o roca y el bulbo
por correlacioacuten con casos similares tablas de resistencias tiacutepicas o por la
experiencia local
La carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar SPT como se
indica en la Cuadro Ndeg 20 (Sabatini y otros 1999) El factor de seguridad recomendado debe ser mayor de 20
La suposicioacuten de la resistencia entre el bulbo y el suelo genera una gran incertidumbre en el disentildeo y en ocasiones se ha llegado a fracasos
Determlnaaoacuten del cw fic iente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 53
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILM EL SALVADOR
Como solucioacuten a la incertidumbre generada por la suposicioacuten de la adherencia
entre el bulbo y el suelo se acostumbra a realizar pruebas de carga de anclajes
con el objeto de verificar en campo los valores supuestos y si es necesario
modificar las longitudes del bulbo o las cargas aplicadas
Estos ensayos son muy importantes al inicio del proceso de construccioacuten de los
anclajes Despueacutes de realizados los ensayos de carga se procede a revisar y
actualizar el disentildeo en lo relacionado con los bulbos de anclaje especialmente
cuando se requiere aumentar su longitud
44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE EL BULBO Y EL
SUELO EN VILLA EL SALVADOR
441 Tensado de anclajes
Los anclajes han sido tensados hasta llegar al arranque del bulbo para esto se
detalla a continuacioacuten los resultados de la prueba de tensado
Cuadro Ndeg 22 CARGA DE ARRANQUE DE BULBOS EN VILLA EL SALVADOR
Anclaje Longitud Bulbo (m) Carga Tesado (TN)
A-I 40 3646
A-ll 50 4215
A-lll () 60 4404
() Para el anclaje A-lll no se llegoacute al arranque
Con los datos obtenidos procedemos a calcular el esfuerzo de corte en la
interaccioacuten bulbo - suelo para esto nos apoyamos con la Ecuacioacuten (10)
Seguacuten la ecuacioacuten se tiene
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller J toeacute Antonio Paredes OHtos 54
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
T
nDhLb
Cuadro Ndeg 23 ESFUERZO DE CORTE ENTRE BULBO - SUELO EN VILLA EL SALVADOR
ANCLAJE T(TN) Dh (m) Lb(m) T a (KNm2)
A-I 3646 01143 40 24902
A-ll 4215 01143 50 23030
A-lll () 4404 01143 60 20053
lsquo to te rm in^oacuten del ctoficlente de resistencia al torte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 55
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Ciril OBTENIDOS
CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS
51 Capacidad de Carga Ultima Obtenido
La capacidad de carga ultima obtenida en campo para los anclajes A-I y A-ll se
verifica cuando el bulbo falla por arrancamiento mientras que para el anclaje A- III el bulbo no falla por arrancamiento sin embargo se ensaya hasta llegar al
liacutemite de fluencia
De acuerdo al cuadro N0 22 para los anclajes A-I y A-ll se ha llegado a la carga
ultima mientras que para el anclaje A-lll se ha llegado a la carga miacutenima de
fluencia
El cuadro N0 23 nos indica el esfuerzo de corte real que existe entre el bulbo y
el suelo de la zona en estudio los valores de ^ a para los anclajes A-I y A-ll son
calculados de acuerdo a la Ecuacioacuten (10)
52 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido
De los valores obtenidos con referencia a los anclajes A-I y A-ll se puede
comparar con los valores del Cuadro Ndeg 20 por consiguiente para las arenas
limosas se tiene un rango de valores que pudiera tomar ^ a (170 KNm2 - 400
KNm2) el cual estaacute dentro de ese rango nuestros valores hallados para nuestro
tipo de suelo en estudio seguacuten el Cuadro Ndeg 23
Haciendo un graacutefico comparativo con los resultados obtenidos del Cuadro Ndeg 23
y los datos que nos brinda el Cuadro Ndeg 20 de acuerdo al rango de valores se
tiene el Figura Ndeg 16
En la Figura Ndeg 16 podemos visualizar los valores obtenidos que se encuentran
dentro del rango de valores de Resistencia Uacuteltima al Cortante entre el Bulbo y el
suelo arenoso
Determinacioacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 56
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Civil OBTENIDOS
Figura Ndeg 16 Valores resistencia uacuteltima
Tambieacuten se pudo observar que los diaacutemetros reales fueron mayores en
comparacioacuten con el diaacutemetro de perforacioacuten tal como se muestra en el cuadro
N0 24 -
Cuadro Ndeg 24 DIAacuteMETROS REALES EN CAMPO Y EL EN AUMENTO
ANCLAJE D Teoacuterico (m)D Real de
Anclaje (m)() Aumento
A-I 01143 0141 2336
A-ll 01143 0147 2860
A-lll () 01143 0151 3211
lsquo Deteroinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte uniterio e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jw eacute Antonio Paredes O liw s 57
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
61 CONCLUSIONES
1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de
valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se
realizoacute la prueba (Villa el Salvador)
2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de
resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso
para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar
en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de
suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador
3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada
4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)
debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo
previamente calibrado
5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo
tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de
Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros
meacutetodos estimativos
6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga
requerida
7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten
8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58
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Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi c o n c l u s io n e s y r e c o m e n d a c io n e s
62 RECOMENDACIONES
1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de
verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del
comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio
2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con
precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las
longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea
evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de
perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria
de los anclajes
3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en
cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser
mayores
4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable
controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten
los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos
lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil B IB L IO G R A F IA
BIBLIOGRAFIacuteA
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Determlnatiacuteoacuten del c iacutec le n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de anclajetachlller Jraeacute Antonio Paredes Oliws 60
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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
25 PERFIL ESTRATIGRAFICO
De acuerdo a la exploracioacuten efectuada mediante el sondeo tal como se
observaraacute en el reacutecord del estudio de exploracioacuten asiacute como en los resultados de
Laboratorio adjuntados en conformidad con las labores de campo ensayos de
laboratorio se tiene el siguiente perfil estratigraacutefico del sub suelo
- Desde OOOm hasta los 500m es una arena limosa mal gradada de baja
compacidad
- A partir de los 500m hasta los 745m de profundidad el sondaje se encontroacute
una arena limosa mal gradada color gris claro de mediana compacidad
- Desde los 745m viene seguida por una arena limosa bien gradada de color
gris amarillento densa subyace hasta una profundidad de 1145m una arena
limosa muy densa de color gris amarillento
Durante la exploracioacuten se realizoacute ensayos de SPT a partir de la profundidad de
500m
El nivel freaacutetico no se encontroacute
26 ANALISIS DE LOS RESULTADOS DE LABORATORIO
Del cuadro de propiedades iacutendices y paraacutemetros deducidos del estrato de
sustentacioacuten las arenas finas pobremente graduadas se observara lo siguiente
261 Anaacutelisis Quiacutemico
Del resultado del Anaacutelisis Fiacutesico Quiacutemico efectuado en una muestra
representativa proveniente del sondaje SPT-01 se tiene el cuadro Ndeg04
Determinacioacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller J toeacute Antonio Partoes O liw s 23
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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAMETROS EN VILLA EL SALVADOR
Cuadro Ndeg 04 ANAacuteLISIS QUIacuteMICO
SondajeNdeg
Profundidad(m)
Sales Solubles Totales
PPM
ClorurosPPM
SulfatosPPM
SPT-01 600-1145 93100 21071 8392
Dichos valores de sulfatos NO ocasionan un ataque quiacutemico al concreto de la
cimentacioacuten debieacutendose de utilizar Cemento Poacutertlan Tipo I en la preparacioacuten del
concreto en los cimientos Seguacuten Design and Control of Concrete Mixtures
Capitulo II Paacuteg 20 Tabla 2-2 Poacutertland Cement PCA Asociacioacuten
262 Densidad Maacutexima Miacutenima y Relativa
A continuacioacuten se detalla los resultados de las densidades maacuteximas y miacutenimas
asiacute como las densidades relativas para cada profundidad a partir del sexto metro
Dp - IacutePd ~ P ldquo ) x l W Pd ( P raquo P^i )
^rndeDr r e l ^ a ()fe Dtosidad del en el terteno (k^m5)
DtosMad mirnma Dcradad rcca m ^im a (k ty i^ )
Cuadro Ndeg 05 CALCULO DE LA DENSIDAD NATURAL
Prof (m) N DR()(grcm3)
^min(grcm3)
Pd(grcm3)
600-645 43 58 1628 1441 1544
700-745 51 64 1628 1441 1544
800-845 74 83 1708 1454 1607
900-945 88 91 1708 1454 1607
1000-1045 94 93 1726 1467 1656
1100-1145 100 95 1726 1467 1656
Det^m inaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes Oliros 24
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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
Con la finalidad de asumir paraacutemetros de caacutelculo que correspondan a las
caracteriacutesticas inspeccionadas en el campo presentamos a continuacioacuten la
Cuadro N0 06 de denominacioacuten de arenas de acuerdo a su estado de
compacidad y los correspondientes rangos de densidad relativa seguacuten Lambe amp
Whitman (1969) y su correlacioacuten con la resistencia a la penetracioacuten estaacutendar
seguacuten Terzaghi y Peck (1948) modificada porskempton (1986)
Cuadro Ndeg 06- DESCRIPCIOacuteN DEL SUELO SEGUacuteN LA DENCIDAD
DESCRIPCION DENSIDAD RELATIVA PENETRACIOacuteN ESTAacuteNDARDR() N (GolpesPie)
Muy Suelta 0 - 1 5 0 - 4Suelta 1 5 - 3 5 4 - 1 0
Mediana 3 5 - 6 5 10 - 30Compacta 6 5 - 8 5 3 0 - 5 0
Muy Compacta 85 - 100 gt 50
ldquoFuente Lambe amp Whitman 1969rdquo
Tambieacuten es necesario tomar en cuenta que los granos angulosos encajan
unos con otros maacutes perfectamente que los redondeados y por esto las
arenas de granos angulosos tendriacutean un mayor aacutengulo de friccioacuten A
continuacioacuten se muestra una tabla que refleja esta influencia de la angulosidad y
de la granulometriacutea sobre el aacutengulo de friccioacuten maacuteximo presentada por Sowers y Sowers (1951) Cuadro Ndeg 07
Cuadro Ndeg 07- CORRELACIOacuteN ENTRE LA FORMA GRANULOMEacuteTRICA Y EL AacuteNGULO DE
FRICCIOacuteN INTERNA
FORMA
GRANULOMEacuteTRICA
AacuteNGULO DE FRICCIOacuteN MAacuteXIMO
SUELTA COMPACTA
Redondeada uniforme GJ O o 37o
Redondeada bien graduada 34deg 40deg
Angulosa uniforme 35deg 43deg
Angulosa bien graduada 39deg 45deg
ldquoFuente Sow^s y Sow^s (1951 )rdquo
Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes O liw s 25
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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
Por otro lado se muestra una correlacioacuten empiacuterica aproximada seguacuten Peck
Harrison y Thornbum (1953) de los estados de compacidad y los aacutengulos de
friccioacuten propuesta en base a ensayos de penetracioacuten estaacutendar Tal como se
muestra en la Cuadro N0 08
Cuadro Ndeg 08- CORRELACION ENTRE LA PENETRACION ESTANDAR Y EL ANGULO DE
FRICCIOacuteN INTERNA
PENETRACION ESTANDAR ANGULO DE FRICCION
N (Golpespie) (Grados)
0 - 4 2 8 - 2 9
4 - 1 0 2 9 - 3 0
1 0 - 30 3 0 - 3 6
3 0 - 50 36-41
gt 50 41 -45
ldquoFuente Peck Harrison yThornbum (1953)rsquorsquo
De acuerdo con estas referencias podemos asumir paraacutemetros con valores de
acuerdo a las inspecciones de campo de tal forma de estar del lado de la
seguridad
Como ensayo determinante se ha realizado ensayos de corte directo sobre
muestra remoldeada y drenada para hallar los paraacutemetros de Cohesioacuten (C) y
Angulo de friccioacuten 0 Los ensayos se realizaron en el laboratorio N0 2 de Mecaacutenica
de suelos y pavimentos de la Universidad Nacional de Ingenieriacutea
Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute ^ ito m o Partoes O liw s 26
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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARA DISENtildeO DEANCLAJES
31 CONDICIONES GEOLOacuteGICAS GEOTEacuteCNICAS
El perfil estratigraacutefico del suelo donde se realizoacute el estudio de mecaacutenica de suelo
presenta las siguientes caracteriacutesticas de suelo
- De OOOm a 900m Material encontrado es una arena limosa mal gradada de color gris claro (SP-SM)
- De 900m a 1100m (SW-SM) Se trata de una arena limosa bien gradada
compacta
- De 1100m a 1200m (SM) Arena limosa de densidad compacta
De acuerdo al estudio realizado in situ se determina los valores de la densidad
natural y el aacutengulo de friccioacuten para el lugar especiacutefico de Villa el Salvador de la
ciudad de Lima consideraremos el valor de cohesioacuten nula en el estudio y se
tomara dicho valor por ser un valor aun conservador para esta zona (Cuadro N0
09)
Seguacuten el estudio realizado no se encontroacute napa freaacutetica indicando que la
profundidad debe estar considerablemente maacutes abajo que la cota de cimentacioacuten
del proyecto (aproximadamente a 5000 m de profundidad)
Cuadro Ndeg 09 ESTRATIGRAFIacuteA DEL SUELO EN ZONA DE ESTUDIO DE VILLA EL
SALVADOR
Material Profundidad(m)
Nomenclaturasues Ytalt
(KNm3)Cohesioacuten
KPaAngulo de
Friccioacuten ($)
ArenaLimosa 0 0 0 -8 5 0 SP-SM 1534 0 287
ArenaLimosa 8 50 -11 00 SW-SM 1581 0 299
ArenaLimosa 1100-1150 SM 1596 1 281
Cabe sentildealar que para un disentildeo final de la estabilidad del talud con muro
pantalla anclada se recomienda la revisioacuten de la armadura de acero del muro
Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla jersquofech ille rJ re eacute ^ ito m o Paredes O liw s 27
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CAPITULO iexcln PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
que absorberaacute los esfuerzos del empuje del subsuelo para lo que se estaraacute a
disposicioacuten para las aclaraciones requeridas para el detalle respectivo
32 ESTABILIDAD DE CAPACIDAD DE CARGA DE PANTALLAS
ANCLADAS EN SUELOS
321 Introduccioacuten
El comportamiento de un anclaje en el suelo se rige principalmente por el
mecanismo de transferencia de la carga soportada por el anclaje al suelo masivo
a traveacutes de interacciones en la interfase suelo de bulbo (Figura 31) Este
mecanismo de interaccioacuten resulta en un aumento de la tensioacuten normal efectiva
del suelo y por consiguiente aumentando su resistencia a la cizalladura y el
factor de seguridad contra la rotura
En el disentildeo de una cortina atirantado la hipoacutetesis baacutesica es que las fuerzas
horizontales generadas por las presiones de contacto en la estructura del suelo
deben ser equilibradas por puntales mientras que el alivio de las tensiones
normales verticales causadas por la excavacioacuten por supuesto no Con esto los
valores de la tensioacuten de cizallamiento inducido por el proceso de excavacioacuten
aumentan significativamente con la profundidad de este
La tendencia de la cortina se mueve dentro de la excavacioacuten de la represioacuten
inducida por el suelo a lo largo de la superficie del suelo Pero pretensado la
primera liacutenea de las barras de cortina presiona contra las paredes de la
excavacioacuten sujetaacutendola al punto de anclaje Con el avance de la excavacioacuten la
estructura ahora tiende a girar alrededor de la primera liacutenea de amarre
causando desplazamientos laterales en el nuevo nivel de la excavacioacuten a su
vez de nuevo seraacute restringido por la aplicacioacuten de pretensado en la siguiente
liacutenea de anclaje Por lo tanto el movimiento de la cortina medida que avanza la
excavacioacuten se forma por una combinacioacuten de rotacioacuten y traslacioacuten influenciada
por un nuacutemero de factores tales como la cortina de incrustaciones en el terreno
de cimentacioacuten la inclinacioacuten varillas el grosor y rigidez de la estructura valores
de la distribucioacuten hipoacutetesis de sobrecarga de presiones de contacto en la interfaz suelopantalla etc La figura 04 ilustra las fuerzas que actuacutean sobre las bandas
Determinadoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute ta t to io Paredes O liw s 28
UNI^RSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil
CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
y las tensiones de cizallamiento en la interface suelo-pantalla que se desarrollan
en la excavacioacuten que se lleva a cabo
tFigura 04 Mecanismo de transferencia de carga en anclajes (Juran e Elias 1991)
Superficie de terreno
Figura 05 Sistema idealizado de fuerzas sobre pantallas atirantadas (Hanna 1982)
322 Modos de falla de pantallas ancladas en suelos
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes O liw s 29
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CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Hay varios mecanismos posibles de falla de los muros anclados Estas fallas
comuacutenmente son causadas por exceso de carga sobre un ancla Las cargas de
exceso pueden estar relacionadas con la carga de pre-tensionamiento la
secuencia de excavaciones las fuerzas del agua y fuerzas siacutesmicas entre otras
Los mecanismos de falla pueden involucrar los tendones la masa de suelo el
bulbo o las estructuras superficiales
Los principales tipos de falla son los siguientes de acuerdo con la figura 06
Figura 06 Tipos de ruptura de una pantalla anclada en suelo (GeoRio 2000)
a) Punzonamiento en la base - el suelo de fundacioacuten que soporta la base de
la pantalla tiene una capacidad de carga baja de menos de 20 kPa con iacutendice de resistencia a penetracioacuten NSPT lt 10
b) Rotura en fondo de la excavacioacuten - puede ocurrir cuando existe una capa de terreno blando debajo del nivel de excavacioacuten
Determinadoacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 30
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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
c) Ruptura Global - romper la cuntildea en mayor riesgo durante el proceso de
excavacioacuten o disturbacion generalizado de profundidad (veacutease tambieacuten
la Figura 07)
d) Deformacioacuten Excesiva - puede ocurrir durante la construccioacuten antes de
que el pretensado de los anclajes
e) Rotura del tirante - se puede producir si los componentes del sistema son
individualmente atirantado inadecuadamente o debido a la ocurrencia de
la sobrecarga de los anclajes durante la construccioacuten cuando no todos
los niveles de anclaje tambieacuten se instalaron
f) Rotura de la pantalla - ocurrencia de ruptura en flexioacuten debido al disentildeo
estructural inadecuado o ruptura de perforacioacuten anclas
Rupftra laquom cunha Ruptura generalizada
Figura 07 Tipos de ruptura global cuntildea y generalizada (GeoRio 2000)
323 Estimacioacuten de la capacidad de carga de anclaje en suelos
La mejor estimacioacuten de la capacidad de carga de los anclajes en suelos se
determina mediante la realizacioacuten de pruebas preliminares de anclaje construido
con la misma tecnologiacutea y mano de obra en el futuro emplazamiento de la obra
ya que no es teoacutericamente posible incorporar meacutetodos para el caacutelculo de la
influencia de diversos factores determinantes tales como proceso de perforacioacuten la calidad de mano de obra el proceso de inyeccioacuten etc
^ te rm in a c ioacute n del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes OIiacutetos 31
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CAPITULO lli PARAMETROS GEOTECNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
En general los meacutetodos disponibles para la determinacioacuten de la capacidad de
carga de los anclajes en suelo consideran que la resistencia del anclaje se debe
exclusivamente a la resistencia al corte desarrollado en la interface suelo-bulbo
sin tomar en consideracioacuten de los efectos del proceso de construccioacuten
incluyendo la influencia de procedimiento de inyeccioacuten soacutelo cualitativamente
3231 Norma Brasileiacutera NBR-5629
La NBR-5629 recomienda la estimacioacuten preliminar de liacutemite de capacidad de
carga anclada usando las siguientes expresiones
Suelos Granulares
Suelos Cohesivos r = a 0 UXb sO O M
Doacutende
Capacidad de carga limite o ultima
G Tensioacuten vertical efectiva en el punto medio del anclaje
U Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje
K f Coeficiente de anclaje dado en la Cuadro Ndeg 10
Lb Longitud del bulbo del anclaje
o Coeficiente de reduccioacuten de resistencia al corte no drenada Su
a 0 = 075 para Su s 40 kPa yPara suelos cohesivos
a 0 = 035 para Su s 100 kPa
lsquo Determinadoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de arcla|eBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliros 32
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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Cuadro Ndeg 10 COEFICIENTE Kr DE SUELOS GRANULARES
Suelo Compacidad
Suelta Compacta Muy CompactaLimo 010 040 100
Arena Fina 020 060 150
Arena Media 050 120 200
Gruesa y Pedr^ones 100 200 300
ldquoFuente Norma Brasilera NBR-5629
Este meacutetodo no tiene en cuenta los efectos de la presioacuten de inyeccioacuten El NBR-
5629 reconoce que la inyeccioacuten del bulbo de anclaje de la lechada puede ser del
tipo simple con flujo ascendente y de una sola etapa o por medio de vaacutelvulas y
en etapas sucesivas a criterio de la empresa ejecutora siempre que esteacuten
garantizados el llenado completo del agujero abierto en el suelo y la capacidad
de carga para el anclaje
3232 Meacutetodo de Ostermayer (1974)
Propone aacutebacos que relaciona la longitud de la zona de anclaje (bulbo) con la
capacidad de carga maacutexima de anclaje basado en el anaacutelisis de los resultados
de aproximadamente 300 ensayos en Alemania en anclajes con diaacutemetro de
perforacioacuten entre 10 y 20 cm y cobertura del suelo superior a 4m
La Figura 08 muestra las correlaciones sugeridas por Ostermayer para suelos
granulares sin especificacioacuten del procedimiento de inyeccioacuten o los valores de la presioacuten de inyeccioacuten
D e te ^ in a d oacute n del creficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato la je Bachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 33
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CAPITULO PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOSPARADISENtildeO DE ANCLAJES
laquoen
9laquo
O
mdash g pedregulho arenoso
areia meacutedia a grossa com pedregulho
Figura 08 Capacidad liacutemite de carga de anclaje en suelos granulares seguacuten Ostermayer (1974)
Para suelos cohesivos (limos y arcillas plaacutesticas medianas arcillas altamente
plaacutesticas) Ostermayer (1974) tambieacuten presento en la Figura 09 la variacioacuten con
la longitud de bulbo de la resistencia al cizallamiento en la interface suelobulbo
por unidad de longitud para anclajes realizados con y sin reinyeccioacuten En la
Figura 10 la variacioacuten en la resistencia al corte se muestra como una funcioacuten de
la reinyeccioacuten de presioacuten con lechada de cemento en la relacioacuten agua cemento
preparado = 04
ldquoDeterminaaoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jraeacute Antonio P a rce s OIitos 34
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CAPITULO IIIrsquo PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Figura 09 Resistencia a la rotura por unidad de longitud de los anclajes en suelos cohesivos
(Ostermayer 1974)
400
300
19 ancoragens executadas em argila de mediacutea a alta plasticidade Wl = 48a58 lp = 25 a35 le =11 a12
2001
Perfura^aacuteo
15(4M|
1510)
com reve^mento seco sem revestlmento seco sem revestimento com lavagem 15(420) - diagravemetro do furo- 15cm
-420 Kg de cimento consumido nareinjepao
1000 2000 3000 4000
Pressaacuteo de iacutenjegaacuteo (kPa)
Figura 10 Influencia de la presioacuten de inyeccioacuten en la resistencia al corte en suelos cohesivos
(Ostermayer 1974)
Determinacioacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio Paredes O liw s 35
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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
3233 Meacutetodo de Bustamante amp Doix (1985)
Basado en 120 pruebas de carga realizadas en Francia Bustamante y Doix
(1985) sugieren un meacutetodo para el dimensionamiento de los anclajes los cuales
consideran la influencia de la teacutecnica de inyeccioacuten presioacuten de inyeccioacuten y
volumen de pulverizacioacuten de cemento inyectado La capacidad de carga liacutemite de
anclaje Tmax se puede determinar por
Tmm Capacidad de carga limite o ultima
De Diaacutemetro medio para el tramo anclado
Dp Diaacutemetro perforado para el tramo anclado
P Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten
Lb Longitud del tramo anclado
qs Resistencia al cizallamiento o cortante
Cuadro Ndeg 11 COEFICIENTE 0 PARA SUELOS
Tipo de Suelo Coeficiente 0
Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten
Grava 180 13-14
Grava Arenosa 1 6-1 8 12-14
Arena con Grava 1 5-1 6 12-13
Arena Gruesa 1 4-1 5 11 -1 2
Arena Media 1 4 -1 5 11 -1 2
Arena Fina 1 4-1 5 11 -1 2
Arena Limosa 14- 15 11 -1 2
Limo 14-1 6 11 -12
Arcilla
OcitCO 12
Marga 18-21 11 -12
Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11
Determlnaaoacuten del c o c ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio P a rce s OIiacutetos 36
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CAPITULO un PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
El cuadro N011 presenta los valores de p que es el coeficiente de escala para
varios tipos de suelo teniendo en cuenta las dos teacutecnicas de inyeccioacuten (con y sin
reinyeccioacuten) suponiendo que el volumen inyectado es de al menos 15 veces el
volumen perforado para llegar a los valores de p en la tabla Como era de
esperar los valores maacutes altos del coeficiente se producen para los anclajes
reinyectadas
Los graacuteficos de correlaciones empiacutericas para estimar los qs coeficientes para
anclajes con y sin reinyeccioacuten se presentan para las arenas y gravas en la
Figura 11 y de limos y arcillas en la Figura 12 construida sobre la base de los
resultados de Doix y Bustamante (1985) Fujita (1977) Ostermayer y Scheele
(1977) Ostermayer (1974) Koreck (1978) y Jones (1980 1984) En abscisas la
cantidad Pl se refiere al liacutemite de presioacuten de inyeccioacuten y N el nuacutemero de golpes
de la prueba SPT
0 0 9 i f i 15 20 U 30 39 40 4 fl 3 0 S5 90 6S 7 0
Pl (MPa)1 _____i _______ i _____ i______ i _______ i _____i______ i _______ l __ mdasha--------- a--------- J-----------1---------- 1---------- 1
0 K O 30 D 90 laquo m laquo) tu M) no t raquo 1U 1WN
Figura 11 Correlaciones empiacutericas para la fuerza de cizallamiento por unidad longitud en la arena I
grava (Bustamante y Doix 1985)
lsquo Determlnadoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para diserto dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 37
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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Las correlaciones muestran que en comparacioacuten con una sola inyeccioacuten de los
efectos de la reinyeccioacuten en fases sucesivas son aparentemente maacutes
pronunciada para las arcillas limos (Figura 12) que para la arena grava (Figura
11) contradiciendo las pruebas experimentales que indican que los suelos
arenosos son de mayor inyectabilidad y maacutes susceptibles a los efectos de la
sucesiva reinyeccioacuten a alta presioacuten Este comportamiento puede deberse a otros
factores no considerados por Bustamante y Doix (1985) en la interpretacioacuten
empiacuterica de los resultados de las pruebas de carga (Novaacuteis Souza 2001)
-------------1-------------1------------T---------- ---F-------- ---------------- ~lo 10 20 30 40 W 60
N
Figura 12 correlaciones empiacutericas para la resistencia al corte por unidad de longitud en arcillas
limos (Bustamante y Doix 1985)
3234 Meacutetodo de Costa Nunes (1987)
Similar al meacutetodo de Bustamante y Doix (1985) fue propuesto por Costa Nunes
(1987) pero con la importante diferencia de que la influencia de la presioacuten de inyeccioacuten puede ser analizada cuantitativamente no soacutelo cualitativamente como en el meacutetodo de Bustamante y Doix (1985)
La capacidad de carga del liacutemite del anclaje estaacute dada por
bullDetermigravenatigraveoacuten del e ffic iente de resistencia al corte unitagraverio entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralaleBachiller Jreeacute Antonio Partoes OIiacutetos 38
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CAPITULO lli PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOS P A MDISENtildeO DE ANCLAJES
= c + +(TI
r M Capacidad de carga limite o ultima
D Diaacutemetro medio del bulboe
nd Coeficiente de aumento del diaacutemetro debido a la presioacuten de inyeccioacuten
nl Coeficiente de reduccioacuten de longitud por la presioacuten no uniforme
Lb Longitud del tramo anclado
r Resistencia al cizallamiento en la interface bulbo - suelo
Para determinar la resistencia al cizallamiento en la interface suelo-bulbo Costa
Nunes (1987) considera el criterio de rotura de Mohr-Coulomb suponiendo una
inyeccioacuten a presioacuten residual a rsquor estimada en un 50 la presioacuten inyeccioacuten dada
c Cohesioacuten
Yc Peso especiacutefico del suelo a una profundidad al centro del bulbo
h Profundidad al centro del bulbo
nh Reduccioacuten del factor de profundidad cuando es maacutes de 9m
0 Angulo de friccioacuten
a r 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten
Seguacuten Costa Nunes en la mayoriacutea de los casos se puede considerar nh = na = nb = 1
lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 39
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA AL CORTE
UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
41 PROCEDIMIENTO DE TRABAJO
El presente procedimiento comprende los trabajos requeridos para la correcta
ejecucioacuten de los anclajes en la zona determinada en villa el salvador
411 Secuencia de los trabajos
4111 Anclajes de cable
Los anclajes post-tensados son estructuras flexibles y lineales compuestos por
varios cordones de acero de alta resistencia los cuales se adhieren o fijan con
cemento dentro de roca o suelo estable (pasando el planode falla) Los anclajes
al tensarlos transmiten los esfuerzos desde el cabezal (extremo visible en la
superficie del talud) hasta el tramo anclado mitigando de esta forma los
movimientos del talud
Los anclajes estaraacuten conformado por cordones de acero grado 270 de baja
relajacioacuten con 58rdquo (1500 mm) de diaacutemetro acorde con los requerimientos del
ASTM A-416 Las caracteriacutesticas mecaacutenicas del acero grado 270 de baja relajacioacuten son
Esfuerzo miacutenimo a la rotura 18980 kgmm2 (18619 KNcm2)
Esfuerzo de fluencia 17082 kgmm2 (16757 KNcm2)
Moacutedulo de elasticidad 2780000 kg (195 KNmm2)
Seguacuten los requerimientos indicados en la norma ASTM A-416 los valores de resistencias miacutenimas del cable se indica a continuacioacuten
Diaacutemetro del cordoacuten 1524 mm (0600 in)
Deterninadoacuten del ^laquofic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 40
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Aacuterea de acero por cordoacuten 14000 mm2 (0153 in2)
Resistencia miacutenima a la rotura (Fr) 2657000 kg (2607 kN)
- Resistencia miacutenima a la fluencia (Sfc) 2391000 kg (2346 kN)
Con estas caracteriacutesticas se obtienen seguacuten los lineamientos para disentildeo
indicados en las recomendaciones del Instituto del Post-Tensado los siguientes valores para cada cable de acero de 06rdquo de diaacutemetro (1524 mm)
- Carga de disentildeo o trabajo (060 F r ) 1595040 kg (15642 KN) Ftr
- Carga de ensayo (120 Ftr) 1914007 kg (18770 KN)
- Carga de incorporacioacuten (105 Ftr) 1674782 kg (16424 KN)
lsquo Porcentaje sugerido para los ensayos en anclajes temporales
a) Armado de Anclajes
La preparacioacuten de los anclajes ha sido realizado sobre una plataforma provisional para el montaje primero se prepararaacute el tubo de inyeccioacuten de PVC
clase 10 con diaacutemetro de 1rdquo donde se ejecutaraacuten los agujeros para la inyeccioacuten
(vaacutelvula-manguito) Luego alrededor del tubo de inyeccioacuten se colocaraacuten los
cables de acero sobre separadores y cortados seguacuten la longitud definitiva del
anclaje
Los cables requeridos fueron suministrados y montados en campo el tramo del
cable de acero correspondiente al bulbo del anclaje ha sido preparado previamente y en la zona de transicioacuten del tramo libre al anclado el cable fue
sellado con cinta plaacutestica para evitar la entrada de lechada de cemento al tramo libre el tramo libre se protegioacute (aisloacute) con una manguera de polietileno actuando
como un forro
lsquo Deterrnnadoacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes Olitos 41
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Figura 13 Armado de anclaje de cable
b) Perforacioacuten
El objetivo de las perforaciones para anclajes es la obtencioacuten de un agujero con
la mayor linealidad posible El diaacutemetro de la perforacioacuten debe permitir la instalacioacuten del anclaje de cable del modo maacutes faacutecil posible
Baacutesicamente existen dos sistemas de perforacioacuten que pueden ser utilizados en
la ejecucioacuten de anclajes El primero es el sistema rotativo convencional y el segundo ha roto percusioacuten
Para la ejecucioacuten de la perforacioacuten se ha empleado el meacutetodo rotativo con el uso de una zapata tipo widia
El sistema que se ha aplicado es de perforacioacuten a rotacioacuten con tuberiacutea HQ hasta la profundidad requerida una vez llegado a la cota se perfora con tuberiacutea de
revestimiento HW (rimando en la zona exterior de la tuberiacutea HQ) hasta llegar a la cota de fondo donde se colocaraacute el anclaje
Se procede a limpiar el sondeo con agua y se retira la tuberiacutea interior HQ una vez retirada toda la tuberiacutea HQ se procede a colocar el anclaje de cable
Bachllldrsquo Jeacute Antonio Paredes Oliws 42
Determinadoacuten del crofidente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclaje
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Colocado el anclaje de cable se procede a retirar la tuberiacutea de revestimiento HW
para despueacutes inyectar el anclaje con lechada de cemento
Figura 14 Colocado de anclaje de cable en sondeo
c) Inyeccioacuten
Los anclajes fueron fijados en el terreno a traveacutes de lechada de cemento compuesta por una mezcla de agua limpia con cemento Portland comuacuten tipo I
La gran mayoriacutea de las recomendaciones y praacutecticas existentes situacutean la relacioacuten
aguacemento entre 045 y 055 en peso
En nuestro caso se ha usado la relacioacuten ac de 050 mezcla que garantiza una
resistencia a la compresioacuten simple de 210 kgcm2 a los 7 diacuteas
Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enve la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 43
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Figura 15 Inyeccioacuten de anclaje de cable
d) Tensado
Todos los anclajes fueron tesados una vez que la lechada de cemento del
anclaje obtuvo la resistencia adecuada (210 kgcm2) se estimoacute en 7 diacuteas como miacutenimo en cada caso
El tesado de los anclajes se realizoacute con gato hidraacuteulico de hasta 100Tn de carga
de trabajo y con una carrera en el pistoacuten de hasta 10rdquo ademaacutes permitioacute tesar
los cables del anclaje en conjunto el tesado se realizoacute hasta llegar al arranque del bulbo
4112 Equipos y Materiales
Relacioacuten de equipos y materiales utilizados
Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Antonio Paredes O liw s 44
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Cuadro Ndeg 12 EQUIPOS UTILIZADOS
ITEM DESCRIPCION CANTIDAD
1 B O M B A DE LO D O S C M O T O R L IS TE R P E T TE R 100
2 B O M B A P A R A TE N S A D O E N E R P A C 100
3 G A T A H ID R A U L IC A E N E R P A C DE 10000 PSI 100
4 E Q U IP O DE P E R F O R A C IO N R O T A T IV O D IA M A N TIN O 100
5 B O M B A DE IN Y E C C IO N DE C E M E N T O 100
6 TU B E R IA DE P E R F O R A C IO N HQ y H W 100
7 TU B E R IA DE IN Y E C C IO N C O N O B T U R A D O R 100
8 E Q U IP O DE SPT 100
42 ESTIMACIOacuteN DE LA CAPACIDAD DE CARGA SEGUacuteN LOS DATOS OBTENIDOS EN EL ESTUDIO DE MECAacuteNICA DE SUELOS
De acuerdo a los datos obtenidos en el estudio de mecaacutenica de suelos se tiene
lo siguiente
Cuadro Ndeg 13 DATOS REALES DEL ESTUDIO
DATOS
Del estudio de mecaacutenica de suelos De los anclajes
Paraacutemetros Unidad Paraacutemetros Unidad
Cohesioacuten 0 Carga de Anclaje NA
Angulo de friccioacuten 2870o Profundidad del bulbo de anclaje 950m
Peso Unitario 1476 KNm3 Diaacutemetro del bulbo 0114m
Clasificacioacuten SUCS Arena limosa gradada SP-SM
Longitud del Bulbo de Anclaje 40 50 y 60m
Factor de seguridad Presioacuten de iny^cioacuten 60 kgcm2
Habiendo obtenido todos los paraacutemetros necesarios se puede estimar las capacidades de cargas de acuerdo a los meacutetodos mencionados en el capiacutetulo anterior(Capiexcltulo III 323)
Deterrntoadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 45
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
gt Norma Brasilera NBR 5629
gt Bustamante y Doix 1985
gt Meacutetodo Costa Nunes 1985
421 Norma Brasilera NBR 5629
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son las longitudes
ancladas que 40 50 y 60m asiacute como el valor Itf igual a 15 valor que se
obtiene del tipo de suelo del cuadro Ndeg 10
Cuadro Ndeg 10 - Coeficiente Kf de suelos granulares NBR-5629
Suelo Compacidad
Suelta Compacta Muy Compacta
Limo 010 040 100
Arena Fina 020 060 150
Arena Media 050 120 200
Gruesa y Pedr^ones 100 200 300
2 - M C T O D O D E L A N O R M A B R A S I L E R A - 5 6 2 9
_ J 7 -T = 0 -7 U t L r K s Para suelos granularesmax Z b f
T (max) =
az =
Capacidad de carga limite o ultima TN
Esfuerzo vertical efectivo en el punto medio del anclaje KNm2
O
CIl
II II Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje m
Longitud del bulbo del anclaje m
coeficiente de anclaje dado en la Tabla Ndeg M
Cuadro Ndeg 14 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BR-5629
y e
(K N m 2 )
z
iexclm )
D
(m )
a z
(K N m 2 )
U
( m )
Lb
(m )
K f T ( m a x )
lt trade l
14 8 7 0 01 103 32 0 4 3 4 0 9 15 27 23 _
14 8 65 0 1 9 5 9 4 0 4 3 5 0 15 V 3 1 6 1 ___
14 8 6 0 H 0 1 8 8 5 6 0 4 3 6 0 B U 15 35 01
Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de arolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes Ouumltos 46
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
422 Meacutetodo Bustamante y Doix 1985
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son la parte anclada
40 50 y 60m el diaacutemetro perforado 0114m el coeficiente p que es el
coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo seguacuten el tipo de inyeccioacuten para
nuestro caso es el 14 derivaacutendose este valor del estudio de suelo (Cuadro Ndeg
11) El coeficiente qs (resistencia cortante) toma valores de 02 y 025 Mpa
Cuadro Ndeg 11 - Coeficiente p para suelos
Tipo de Suelo Coeficiente P
Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten
Grava 180 13 -14
Grava Arenosa 1 6 -1 8 12 -14
Arena con Grava 1 5 -1 6 12-13
Arena Gruesa 14- 15 11 - 12
Arena Media 1 4 -1 5 11 - 12
Arena Fina 14 -1 5 11 -12
Arena Limosa 14- 15 1 1 -1 2
Limo 14- 16 1 1-1 2
Arcilla 1 8 -2 0 12
Marga 18- 21 11 - 12
Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11
3- METODO DE BUSTAMANTE Y DOIX 1985
T(max) = Capacidad de carga limite o ultima TN
De= Diaacutemetro medio para el tramo anclado m
Dp = Diaacutemetro perforado para el tramo anclado mLb= Longitud del tramo anclado m
P = Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten qs= Resistencia al cizallamiento o cortante Mpa
ldquoDeterminadoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo de anclajerdquoBachiller Jraeacute Antonio Paredes Oliws
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Cuadro Ndeg 15 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BUSTAMANTE DOIX 1985
p Dp
(m)De(m)
Lb(m)
qs
(Mpa)
T (max)
(TN)130 011 0149 40 025 4759130 011 0149 50 02 4759130 011 0149 60 02 5710
423 Meacutetodo Costa Nunes 1985
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada necesarios son la
longitud de la parte anclada 40 50 y 60m el diaacutemetro perforado para el tramo
anclado 0114m ademaacutes el coeficiente de reduccioacuten por la presioacuten no uniforme
ni el coeficiente de aumento de diaacutemetro nd por la presioacuten de inyeccioacuten estos
dos uacuteltimos coeficientes toman valores de 1 otro dato de entrada importante
seguacuten Costa Nunes es la resistencia cortante t que es calculada con la
expresioacuten
T f = c + (c rsquo+CT rsquo 0 SUELOSGRANUWRES
r f = c + (y chnh +CTr )tan0 SUELOS COHESIVOS
C = Cohesioacuten del suelo KNm2yc= Peso especifico del suelo a una profundidad al centro del bulbo KNm3 h = Profundidad al centro del bulbo m
nh = Factorde correccioacuten cuando esta a una superior a 9m 0 = Angulo de friccioacuten
or= 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten KNm2
Para mayoriade asos nh = nb = nd = 10 De acuerdo a Costa Nunes
Cuadro Ndeg 16 RESISTENCIA CORTANTE SEGUacuteN DATOS
C ye h nh 0 OT T
(KNm2) (KNm3) (m) (0 ) (KNm2) (KNm2)
00 148 70 10 287 4000 2756
00 148 65 10 287 4000 2715
00 148 60 10 287 4000 2675
techlllerJtoeacute Antonio Parces Oliws 4 8
Deteminadoacuten del (E fic ien te de resistencia al corte unitario ende la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquo
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La resistencia cortante hallada de esta ecuacioacuten depende de los paraacutemetros
mostrados en la figura superior asiacute como la presioacuten de inyeccioacuten que se usa no
supera los 8 a 10 Kgcm2 con estos datos se halla el esfuerzo cortante que es
un valor de 3924 KNm2 El diaacutemetro medio de la perforacioacuten es de 0137m
1- METODO DE COSTA NUNES
T(max) = C a pa c idad d e ca rga l im i te o u l t im a TN
D e = D ia m e tro m e d io d e l b u lb o m
nd= C o e f ic ie n te d e a u m e n to d e l d ia m e tro d e b id o a la p re s ioacute n d e in y e c c ioacute n
^ = L o n g itu d d e l t ra m o a n c la d o m
nl = C o e f ic ie n te d e re d u c c ioacute n d e lo n g itu d p o r la p re s ioacute n n o u n ifo rm e
x = R e s is te n c ia al c iz a lla m ie n to e n la In te r fa s e b u lb o s u e lo K N m 2
Cuadro Ndeg17 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO COSTA NUNES 1985
ni Lb nd De Tmax(m) (m) (TN)
10 40 10 011 403
10 50 10 011 497
10 60 10 011 587
Aplicado estos tres meacutetodos para calcular la capacidad de carga uacuteltima podemos elaborar el siguiente cuadro Ndeg 18
Cuadro Ndeg 18 CUADRO RESUMEN PARA LAS DIFERENTES LONGITUDES DE BULBOS
ANCLAJE METODO NBR-5629 BUSTAMANTE Y DOIX COSTA NUNES
BULBO T (Max) T (Max) T (Max)
(m) (TN) (TN) (TN)
40 27-23I M t 4759 4030
50 3161 4759 4970
60 3501 5710 5870
D e t^m ito a oacute n del ^laquo fic ien te de resistencia al to rte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 49
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43 RESISTENCIA ENTRE EL BULBO Y EL SUELO
La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las
propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y
la presioacuten de inyeccioacuten (Cuadro N0 11)
El esfuerzo al cortante en el anclaje puede ser calculado por la expresioacuten
(Littlejohn y Bruce 1975)
Ecuacioacuten (10)
Doacutende
T = Fuerza de tensioacuten de disentildeo
D h = Diaacutemetro del hueco
r a = Esfuerzo de cortante permitido
Lb = Longitud cementada del bulbo
Determ l^raoacuten del ctoficiente de resistencia al torte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje Bachiller Jraeacute Antonio Partoes O lilaquo s 50
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Cuadro N0 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuerzos en bulbos de diaacutemetro
pequentildeo (Sabatini y otros 1999)
Tipo de SueloFactor Suelo Granular Suelo Cohesivo
Propiedades del sueloAngulo de friccioacuten tamantildeo y distribucioacuten de los agriados Mheslon Indice plastico
l^todo de perforacioacuten El uso de tuberiacutea de revestimiento aumenta los esfuereos normales y de friccioacuten
El uso de lodos en la ^rforacioacuten disminuye la capacidad
Longitud del bulto
La resistencia aumenta al aumentar la longitud del bulbo hasta los 6 metros con incrementos moderados hasta los 12 metros y muy ^co Incremento despueacutes de los 12 m
Incrementos continuos en suelos con resistencia no drenada menor de 96 kPa
1 ----mdash r
Aumenta la resistencia hasta un diaacutemetro de 30 centiacutemetros
Diaacutemetro del bulboAumenta la resistencia al aumentarel diaacutemetro hasta 10 centiacutemetros y muy poco a partir de ese diaacutemetro
i
La capacidad del ancla aumenta al aumentar la presioacuten de inyeccioacutenPresioacuten de Inyeccioacuten
La capacidad del ancla aumenta solamente con inyeccioacuten por etapas Presiones iniciales muy altas deben evltarse
En el Cuadro N0 20 se muestran algunos valores del esfuerzo de cortante permitido para anclajes en roca y en suelos Los tendones deben separarse
entre siacute utilizando espaciadores para asegurar la adherencia total de cada uno
de ellos a la mezcla cementante en toda la longitud del bulbo Adicionalmente
deben colocarse centralizadores para garantizar que existe un cubrimiento de mezcla de miacutenimo 10mm
Determinadoacuten del cw ficlente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliras 51
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Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo
interface a lo largo del bulbo (Modificado de PTI
de anclaje y el material en la
1996)
R esistencia Uacute ltim a al C ortan te R es is tenc ia Uacute ltim a alen tre el Bulbo y el ^ t e r ia l en la C ortan te entre el B u lto y el
T ipo de ^ t e r ia l In tertace P eriacutem etra l del B u lto ^ t e r i a l en la Interfacepara Iny toc ione s por P eriacutem etra l del B u lto para
G ravedad Inyecciones a P resioacuten
Kpa Kpa
G ranito y basa lto 1700 a 3100
C aliza do lom fflca 1 4 0 0 a 2 1 0 0
C aliza blanda 1000 a 1ltW0
P izarras y lutitas duras 800 a 1400
Lutrias blandas 200 a 800
Aren iscas 800 a 1700
Aren iscas m e tto riza d a s 700 a 800
C reta 200 a 1100
^ r g a m eteorizada 150 a 250
C oncre to 1400 a 2 8 0 0
Arcilla lim osa blanda30 a 70
Arcilla lim osa30 a 70
Arcilla dura de p lastic idad m edia a alta
30 a 70 30 a 100
Arcilla m uy dura de p lastic idad m edia a alta
70 a 170
Arcilla m u y dura lim osa de p lastic idad m edia
270 a 370
Arena de grano m edio a fino dens idad m edia a alta
80 a 370
Arena de grano grueso con grava densidad media
100 a 600
Arena de grano g rueso con grava densidad densa a m uy densa
70 a 140 250 a 900
Arenas lim osas170 a 400
D etritos g lac ia les densos300 a 500
Grava arenosa densidad m edia200 a 1300
Grava arenosa densa a m uy densa 270 a 1300
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario en te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 52
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Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga en bulbos de anclas preshy
tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatini y otros 1999)
Tipo de Suelo
DensidadRelativa
(SPT)
Transferencia Estirada en
kNmmdashf---------------------- 1
Suelta 145^ en a y l^d ia densa 220grava Densa 290
Suelta 100^ en a l^dia densa 145
Densa 190
Suelta 70^ en a y l^d ia densa 100limos Densa 130
I^zcla de arenay arcilla Dura 30de baja l^ y Dura 60plasticidad
Suelta SPT = 4 a 15^ d ia densa SPT = 15 a 30
Densa SPT = mas de 30
431 Calculo de la adherencia
La resistencia a la adherencia muy raramente se mide en el laboratorio y no existe un procedimiento estaacutendar para calcularla La mayoriacutea de los disentildeos se basan en estimativos ldquocrudosrdquo de la resistencia entre el suelo o roca y el bulbo
por correlacioacuten con casos similares tablas de resistencias tiacutepicas o por la
experiencia local
La carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar SPT como se
indica en la Cuadro Ndeg 20 (Sabatini y otros 1999) El factor de seguridad recomendado debe ser mayor de 20
La suposicioacuten de la resistencia entre el bulbo y el suelo genera una gran incertidumbre en el disentildeo y en ocasiones se ha llegado a fracasos
Determlnaaoacuten del cw fic iente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 53
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Como solucioacuten a la incertidumbre generada por la suposicioacuten de la adherencia
entre el bulbo y el suelo se acostumbra a realizar pruebas de carga de anclajes
con el objeto de verificar en campo los valores supuestos y si es necesario
modificar las longitudes del bulbo o las cargas aplicadas
Estos ensayos son muy importantes al inicio del proceso de construccioacuten de los
anclajes Despueacutes de realizados los ensayos de carga se procede a revisar y
actualizar el disentildeo en lo relacionado con los bulbos de anclaje especialmente
cuando se requiere aumentar su longitud
44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE EL BULBO Y EL
SUELO EN VILLA EL SALVADOR
441 Tensado de anclajes
Los anclajes han sido tensados hasta llegar al arranque del bulbo para esto se
detalla a continuacioacuten los resultados de la prueba de tensado
Cuadro Ndeg 22 CARGA DE ARRANQUE DE BULBOS EN VILLA EL SALVADOR
Anclaje Longitud Bulbo (m) Carga Tesado (TN)
A-I 40 3646
A-ll 50 4215
A-lll () 60 4404
() Para el anclaje A-lll no se llegoacute al arranque
Con los datos obtenidos procedemos a calcular el esfuerzo de corte en la
interaccioacuten bulbo - suelo para esto nos apoyamos con la Ecuacioacuten (10)
Seguacuten la ecuacioacuten se tiene
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller J toeacute Antonio Paredes OHtos 54
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T
nDhLb
Cuadro Ndeg 23 ESFUERZO DE CORTE ENTRE BULBO - SUELO EN VILLA EL SALVADOR
ANCLAJE T(TN) Dh (m) Lb(m) T a (KNm2)
A-I 3646 01143 40 24902
A-ll 4215 01143 50 23030
A-lll () 4404 01143 60 20053
lsquo to te rm in^oacuten del ctoficlente de resistencia al torte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 55
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Ciril OBTENIDOS
CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS
51 Capacidad de Carga Ultima Obtenido
La capacidad de carga ultima obtenida en campo para los anclajes A-I y A-ll se
verifica cuando el bulbo falla por arrancamiento mientras que para el anclaje A- III el bulbo no falla por arrancamiento sin embargo se ensaya hasta llegar al
liacutemite de fluencia
De acuerdo al cuadro N0 22 para los anclajes A-I y A-ll se ha llegado a la carga
ultima mientras que para el anclaje A-lll se ha llegado a la carga miacutenima de
fluencia
El cuadro N0 23 nos indica el esfuerzo de corte real que existe entre el bulbo y
el suelo de la zona en estudio los valores de ^ a para los anclajes A-I y A-ll son
calculados de acuerdo a la Ecuacioacuten (10)
52 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido
De los valores obtenidos con referencia a los anclajes A-I y A-ll se puede
comparar con los valores del Cuadro Ndeg 20 por consiguiente para las arenas
limosas se tiene un rango de valores que pudiera tomar ^ a (170 KNm2 - 400
KNm2) el cual estaacute dentro de ese rango nuestros valores hallados para nuestro
tipo de suelo en estudio seguacuten el Cuadro Ndeg 23
Haciendo un graacutefico comparativo con los resultados obtenidos del Cuadro Ndeg 23
y los datos que nos brinda el Cuadro Ndeg 20 de acuerdo al rango de valores se
tiene el Figura Ndeg 16
En la Figura Ndeg 16 podemos visualizar los valores obtenidos que se encuentran
dentro del rango de valores de Resistencia Uacuteltima al Cortante entre el Bulbo y el
suelo arenoso
Determinacioacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 56
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Civil OBTENIDOS
Figura Ndeg 16 Valores resistencia uacuteltima
Tambieacuten se pudo observar que los diaacutemetros reales fueron mayores en
comparacioacuten con el diaacutemetro de perforacioacuten tal como se muestra en el cuadro
N0 24 -
Cuadro Ndeg 24 DIAacuteMETROS REALES EN CAMPO Y EL EN AUMENTO
ANCLAJE D Teoacuterico (m)D Real de
Anclaje (m)() Aumento
A-I 01143 0141 2336
A-ll 01143 0147 2860
A-lll () 01143 0151 3211
lsquo Deteroinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte uniterio e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jw eacute Antonio Paredes O liw s 57
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Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
61 CONCLUSIONES
1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de
valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se
realizoacute la prueba (Villa el Salvador)
2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de
resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso
para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar
en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de
suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador
3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada
4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)
debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo
previamente calibrado
5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo
tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de
Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros
meacutetodos estimativos
6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga
requerida
7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten
8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58
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Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi c o n c l u s io n e s y r e c o m e n d a c io n e s
62 RECOMENDACIONES
1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de
verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del
comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio
2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con
precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las
longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea
evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de
perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria
de los anclajes
3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en
cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser
mayores
4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable
controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten
los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos
lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil B IB L IO G R A F IA
BIBLIOGRAFIacuteA
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estabilizacioacuten de excavaciones profundasrdquo Tesis UNI - FIC Civil 2011
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Politeacutecnica de Madrid Madrid Espantildea 2004
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Determlnatiacuteoacuten del c iacutec le n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de anclajetachlller Jraeacute Antonio Paredes Oliws 60
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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAMETROS EN VILLA EL SALVADOR
Cuadro Ndeg 04 ANAacuteLISIS QUIacuteMICO
SondajeNdeg
Profundidad(m)
Sales Solubles Totales
PPM
ClorurosPPM
SulfatosPPM
SPT-01 600-1145 93100 21071 8392
Dichos valores de sulfatos NO ocasionan un ataque quiacutemico al concreto de la
cimentacioacuten debieacutendose de utilizar Cemento Poacutertlan Tipo I en la preparacioacuten del
concreto en los cimientos Seguacuten Design and Control of Concrete Mixtures
Capitulo II Paacuteg 20 Tabla 2-2 Poacutertland Cement PCA Asociacioacuten
262 Densidad Maacutexima Miacutenima y Relativa
A continuacioacuten se detalla los resultados de las densidades maacuteximas y miacutenimas
asiacute como las densidades relativas para cada profundidad a partir del sexto metro
Dp - IacutePd ~ P ldquo ) x l W Pd ( P raquo P^i )
^rndeDr r e l ^ a ()fe Dtosidad del en el terteno (k^m5)
DtosMad mirnma Dcradad rcca m ^im a (k ty i^ )
Cuadro Ndeg 05 CALCULO DE LA DENSIDAD NATURAL
Prof (m) N DR()(grcm3)
^min(grcm3)
Pd(grcm3)
600-645 43 58 1628 1441 1544
700-745 51 64 1628 1441 1544
800-845 74 83 1708 1454 1607
900-945 88 91 1708 1454 1607
1000-1045 94 93 1726 1467 1656
1100-1145 100 95 1726 1467 1656
Det^m inaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes Oliros 24
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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
Con la finalidad de asumir paraacutemetros de caacutelculo que correspondan a las
caracteriacutesticas inspeccionadas en el campo presentamos a continuacioacuten la
Cuadro N0 06 de denominacioacuten de arenas de acuerdo a su estado de
compacidad y los correspondientes rangos de densidad relativa seguacuten Lambe amp
Whitman (1969) y su correlacioacuten con la resistencia a la penetracioacuten estaacutendar
seguacuten Terzaghi y Peck (1948) modificada porskempton (1986)
Cuadro Ndeg 06- DESCRIPCIOacuteN DEL SUELO SEGUacuteN LA DENCIDAD
DESCRIPCION DENSIDAD RELATIVA PENETRACIOacuteN ESTAacuteNDARDR() N (GolpesPie)
Muy Suelta 0 - 1 5 0 - 4Suelta 1 5 - 3 5 4 - 1 0
Mediana 3 5 - 6 5 10 - 30Compacta 6 5 - 8 5 3 0 - 5 0
Muy Compacta 85 - 100 gt 50
ldquoFuente Lambe amp Whitman 1969rdquo
Tambieacuten es necesario tomar en cuenta que los granos angulosos encajan
unos con otros maacutes perfectamente que los redondeados y por esto las
arenas de granos angulosos tendriacutean un mayor aacutengulo de friccioacuten A
continuacioacuten se muestra una tabla que refleja esta influencia de la angulosidad y
de la granulometriacutea sobre el aacutengulo de friccioacuten maacuteximo presentada por Sowers y Sowers (1951) Cuadro Ndeg 07
Cuadro Ndeg 07- CORRELACIOacuteN ENTRE LA FORMA GRANULOMEacuteTRICA Y EL AacuteNGULO DE
FRICCIOacuteN INTERNA
FORMA
GRANULOMEacuteTRICA
AacuteNGULO DE FRICCIOacuteN MAacuteXIMO
SUELTA COMPACTA
Redondeada uniforme GJ O o 37o
Redondeada bien graduada 34deg 40deg
Angulosa uniforme 35deg 43deg
Angulosa bien graduada 39deg 45deg
ldquoFuente Sow^s y Sow^s (1951 )rdquo
Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes O liw s 25
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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
Por otro lado se muestra una correlacioacuten empiacuterica aproximada seguacuten Peck
Harrison y Thornbum (1953) de los estados de compacidad y los aacutengulos de
friccioacuten propuesta en base a ensayos de penetracioacuten estaacutendar Tal como se
muestra en la Cuadro N0 08
Cuadro Ndeg 08- CORRELACION ENTRE LA PENETRACION ESTANDAR Y EL ANGULO DE
FRICCIOacuteN INTERNA
PENETRACION ESTANDAR ANGULO DE FRICCION
N (Golpespie) (Grados)
0 - 4 2 8 - 2 9
4 - 1 0 2 9 - 3 0
1 0 - 30 3 0 - 3 6
3 0 - 50 36-41
gt 50 41 -45
ldquoFuente Peck Harrison yThornbum (1953)rsquorsquo
De acuerdo con estas referencias podemos asumir paraacutemetros con valores de
acuerdo a las inspecciones de campo de tal forma de estar del lado de la
seguridad
Como ensayo determinante se ha realizado ensayos de corte directo sobre
muestra remoldeada y drenada para hallar los paraacutemetros de Cohesioacuten (C) y
Angulo de friccioacuten 0 Los ensayos se realizaron en el laboratorio N0 2 de Mecaacutenica
de suelos y pavimentos de la Universidad Nacional de Ingenieriacutea
Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute ^ ito m o Partoes O liw s 26
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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARA DISENtildeO DEANCLAJES
31 CONDICIONES GEOLOacuteGICAS GEOTEacuteCNICAS
El perfil estratigraacutefico del suelo donde se realizoacute el estudio de mecaacutenica de suelo
presenta las siguientes caracteriacutesticas de suelo
- De OOOm a 900m Material encontrado es una arena limosa mal gradada de color gris claro (SP-SM)
- De 900m a 1100m (SW-SM) Se trata de una arena limosa bien gradada
compacta
- De 1100m a 1200m (SM) Arena limosa de densidad compacta
De acuerdo al estudio realizado in situ se determina los valores de la densidad
natural y el aacutengulo de friccioacuten para el lugar especiacutefico de Villa el Salvador de la
ciudad de Lima consideraremos el valor de cohesioacuten nula en el estudio y se
tomara dicho valor por ser un valor aun conservador para esta zona (Cuadro N0
09)
Seguacuten el estudio realizado no se encontroacute napa freaacutetica indicando que la
profundidad debe estar considerablemente maacutes abajo que la cota de cimentacioacuten
del proyecto (aproximadamente a 5000 m de profundidad)
Cuadro Ndeg 09 ESTRATIGRAFIacuteA DEL SUELO EN ZONA DE ESTUDIO DE VILLA EL
SALVADOR
Material Profundidad(m)
Nomenclaturasues Ytalt
(KNm3)Cohesioacuten
KPaAngulo de
Friccioacuten ($)
ArenaLimosa 0 0 0 -8 5 0 SP-SM 1534 0 287
ArenaLimosa 8 50 -11 00 SW-SM 1581 0 299
ArenaLimosa 1100-1150 SM 1596 1 281
Cabe sentildealar que para un disentildeo final de la estabilidad del talud con muro
pantalla anclada se recomienda la revisioacuten de la armadura de acero del muro
Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla jersquofech ille rJ re eacute ^ ito m o Paredes O liw s 27
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CAPITULO iexcln PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
que absorberaacute los esfuerzos del empuje del subsuelo para lo que se estaraacute a
disposicioacuten para las aclaraciones requeridas para el detalle respectivo
32 ESTABILIDAD DE CAPACIDAD DE CARGA DE PANTALLAS
ANCLADAS EN SUELOS
321 Introduccioacuten
El comportamiento de un anclaje en el suelo se rige principalmente por el
mecanismo de transferencia de la carga soportada por el anclaje al suelo masivo
a traveacutes de interacciones en la interfase suelo de bulbo (Figura 31) Este
mecanismo de interaccioacuten resulta en un aumento de la tensioacuten normal efectiva
del suelo y por consiguiente aumentando su resistencia a la cizalladura y el
factor de seguridad contra la rotura
En el disentildeo de una cortina atirantado la hipoacutetesis baacutesica es que las fuerzas
horizontales generadas por las presiones de contacto en la estructura del suelo
deben ser equilibradas por puntales mientras que el alivio de las tensiones
normales verticales causadas por la excavacioacuten por supuesto no Con esto los
valores de la tensioacuten de cizallamiento inducido por el proceso de excavacioacuten
aumentan significativamente con la profundidad de este
La tendencia de la cortina se mueve dentro de la excavacioacuten de la represioacuten
inducida por el suelo a lo largo de la superficie del suelo Pero pretensado la
primera liacutenea de las barras de cortina presiona contra las paredes de la
excavacioacuten sujetaacutendola al punto de anclaje Con el avance de la excavacioacuten la
estructura ahora tiende a girar alrededor de la primera liacutenea de amarre
causando desplazamientos laterales en el nuevo nivel de la excavacioacuten a su
vez de nuevo seraacute restringido por la aplicacioacuten de pretensado en la siguiente
liacutenea de anclaje Por lo tanto el movimiento de la cortina medida que avanza la
excavacioacuten se forma por una combinacioacuten de rotacioacuten y traslacioacuten influenciada
por un nuacutemero de factores tales como la cortina de incrustaciones en el terreno
de cimentacioacuten la inclinacioacuten varillas el grosor y rigidez de la estructura valores
de la distribucioacuten hipoacutetesis de sobrecarga de presiones de contacto en la interfaz suelopantalla etc La figura 04 ilustra las fuerzas que actuacutean sobre las bandas
Determinadoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute ta t to io Paredes O liw s 28
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CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
y las tensiones de cizallamiento en la interface suelo-pantalla que se desarrollan
en la excavacioacuten que se lleva a cabo
tFigura 04 Mecanismo de transferencia de carga en anclajes (Juran e Elias 1991)
Superficie de terreno
Figura 05 Sistema idealizado de fuerzas sobre pantallas atirantadas (Hanna 1982)
322 Modos de falla de pantallas ancladas en suelos
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes O liw s 29
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CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Hay varios mecanismos posibles de falla de los muros anclados Estas fallas
comuacutenmente son causadas por exceso de carga sobre un ancla Las cargas de
exceso pueden estar relacionadas con la carga de pre-tensionamiento la
secuencia de excavaciones las fuerzas del agua y fuerzas siacutesmicas entre otras
Los mecanismos de falla pueden involucrar los tendones la masa de suelo el
bulbo o las estructuras superficiales
Los principales tipos de falla son los siguientes de acuerdo con la figura 06
Figura 06 Tipos de ruptura de una pantalla anclada en suelo (GeoRio 2000)
a) Punzonamiento en la base - el suelo de fundacioacuten que soporta la base de
la pantalla tiene una capacidad de carga baja de menos de 20 kPa con iacutendice de resistencia a penetracioacuten NSPT lt 10
b) Rotura en fondo de la excavacioacuten - puede ocurrir cuando existe una capa de terreno blando debajo del nivel de excavacioacuten
Determinadoacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 30
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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
c) Ruptura Global - romper la cuntildea en mayor riesgo durante el proceso de
excavacioacuten o disturbacion generalizado de profundidad (veacutease tambieacuten
la Figura 07)
d) Deformacioacuten Excesiva - puede ocurrir durante la construccioacuten antes de
que el pretensado de los anclajes
e) Rotura del tirante - se puede producir si los componentes del sistema son
individualmente atirantado inadecuadamente o debido a la ocurrencia de
la sobrecarga de los anclajes durante la construccioacuten cuando no todos
los niveles de anclaje tambieacuten se instalaron
f) Rotura de la pantalla - ocurrencia de ruptura en flexioacuten debido al disentildeo
estructural inadecuado o ruptura de perforacioacuten anclas
Rupftra laquom cunha Ruptura generalizada
Figura 07 Tipos de ruptura global cuntildea y generalizada (GeoRio 2000)
323 Estimacioacuten de la capacidad de carga de anclaje en suelos
La mejor estimacioacuten de la capacidad de carga de los anclajes en suelos se
determina mediante la realizacioacuten de pruebas preliminares de anclaje construido
con la misma tecnologiacutea y mano de obra en el futuro emplazamiento de la obra
ya que no es teoacutericamente posible incorporar meacutetodos para el caacutelculo de la
influencia de diversos factores determinantes tales como proceso de perforacioacuten la calidad de mano de obra el proceso de inyeccioacuten etc
^ te rm in a c ioacute n del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes OIiacutetos 31
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CAPITULO lli PARAMETROS GEOTECNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
En general los meacutetodos disponibles para la determinacioacuten de la capacidad de
carga de los anclajes en suelo consideran que la resistencia del anclaje se debe
exclusivamente a la resistencia al corte desarrollado en la interface suelo-bulbo
sin tomar en consideracioacuten de los efectos del proceso de construccioacuten
incluyendo la influencia de procedimiento de inyeccioacuten soacutelo cualitativamente
3231 Norma Brasileiacutera NBR-5629
La NBR-5629 recomienda la estimacioacuten preliminar de liacutemite de capacidad de
carga anclada usando las siguientes expresiones
Suelos Granulares
Suelos Cohesivos r = a 0 UXb sO O M
Doacutende
Capacidad de carga limite o ultima
G Tensioacuten vertical efectiva en el punto medio del anclaje
U Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje
K f Coeficiente de anclaje dado en la Cuadro Ndeg 10
Lb Longitud del bulbo del anclaje
o Coeficiente de reduccioacuten de resistencia al corte no drenada Su
a 0 = 075 para Su s 40 kPa yPara suelos cohesivos
a 0 = 035 para Su s 100 kPa
lsquo Determinadoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de arcla|eBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliros 32
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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Cuadro Ndeg 10 COEFICIENTE Kr DE SUELOS GRANULARES
Suelo Compacidad
Suelta Compacta Muy CompactaLimo 010 040 100
Arena Fina 020 060 150
Arena Media 050 120 200
Gruesa y Pedr^ones 100 200 300
ldquoFuente Norma Brasilera NBR-5629
Este meacutetodo no tiene en cuenta los efectos de la presioacuten de inyeccioacuten El NBR-
5629 reconoce que la inyeccioacuten del bulbo de anclaje de la lechada puede ser del
tipo simple con flujo ascendente y de una sola etapa o por medio de vaacutelvulas y
en etapas sucesivas a criterio de la empresa ejecutora siempre que esteacuten
garantizados el llenado completo del agujero abierto en el suelo y la capacidad
de carga para el anclaje
3232 Meacutetodo de Ostermayer (1974)
Propone aacutebacos que relaciona la longitud de la zona de anclaje (bulbo) con la
capacidad de carga maacutexima de anclaje basado en el anaacutelisis de los resultados
de aproximadamente 300 ensayos en Alemania en anclajes con diaacutemetro de
perforacioacuten entre 10 y 20 cm y cobertura del suelo superior a 4m
La Figura 08 muestra las correlaciones sugeridas por Ostermayer para suelos
granulares sin especificacioacuten del procedimiento de inyeccioacuten o los valores de la presioacuten de inyeccioacuten
D e te ^ in a d oacute n del creficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato la je Bachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 33
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CAPITULO PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOSPARADISENtildeO DE ANCLAJES
laquoen
9laquo
O
mdash g pedregulho arenoso
areia meacutedia a grossa com pedregulho
Figura 08 Capacidad liacutemite de carga de anclaje en suelos granulares seguacuten Ostermayer (1974)
Para suelos cohesivos (limos y arcillas plaacutesticas medianas arcillas altamente
plaacutesticas) Ostermayer (1974) tambieacuten presento en la Figura 09 la variacioacuten con
la longitud de bulbo de la resistencia al cizallamiento en la interface suelobulbo
por unidad de longitud para anclajes realizados con y sin reinyeccioacuten En la
Figura 10 la variacioacuten en la resistencia al corte se muestra como una funcioacuten de
la reinyeccioacuten de presioacuten con lechada de cemento en la relacioacuten agua cemento
preparado = 04
ldquoDeterminaaoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jraeacute Antonio P a rce s OIitos 34
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CAPITULO IIIrsquo PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Figura 09 Resistencia a la rotura por unidad de longitud de los anclajes en suelos cohesivos
(Ostermayer 1974)
400
300
19 ancoragens executadas em argila de mediacutea a alta plasticidade Wl = 48a58 lp = 25 a35 le =11 a12
2001
Perfura^aacuteo
15(4M|
1510)
com reve^mento seco sem revestlmento seco sem revestimento com lavagem 15(420) - diagravemetro do furo- 15cm
-420 Kg de cimento consumido nareinjepao
1000 2000 3000 4000
Pressaacuteo de iacutenjegaacuteo (kPa)
Figura 10 Influencia de la presioacuten de inyeccioacuten en la resistencia al corte en suelos cohesivos
(Ostermayer 1974)
Determinacioacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio Paredes O liw s 35
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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
3233 Meacutetodo de Bustamante amp Doix (1985)
Basado en 120 pruebas de carga realizadas en Francia Bustamante y Doix
(1985) sugieren un meacutetodo para el dimensionamiento de los anclajes los cuales
consideran la influencia de la teacutecnica de inyeccioacuten presioacuten de inyeccioacuten y
volumen de pulverizacioacuten de cemento inyectado La capacidad de carga liacutemite de
anclaje Tmax se puede determinar por
Tmm Capacidad de carga limite o ultima
De Diaacutemetro medio para el tramo anclado
Dp Diaacutemetro perforado para el tramo anclado
P Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten
Lb Longitud del tramo anclado
qs Resistencia al cizallamiento o cortante
Cuadro Ndeg 11 COEFICIENTE 0 PARA SUELOS
Tipo de Suelo Coeficiente 0
Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten
Grava 180 13-14
Grava Arenosa 1 6-1 8 12-14
Arena con Grava 1 5-1 6 12-13
Arena Gruesa 1 4-1 5 11 -1 2
Arena Media 1 4 -1 5 11 -1 2
Arena Fina 1 4-1 5 11 -1 2
Arena Limosa 14- 15 11 -1 2
Limo 14-1 6 11 -12
Arcilla
OcitCO 12
Marga 18-21 11 -12
Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11
Determlnaaoacuten del c o c ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio P a rce s OIiacutetos 36
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CAPITULO un PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
El cuadro N011 presenta los valores de p que es el coeficiente de escala para
varios tipos de suelo teniendo en cuenta las dos teacutecnicas de inyeccioacuten (con y sin
reinyeccioacuten) suponiendo que el volumen inyectado es de al menos 15 veces el
volumen perforado para llegar a los valores de p en la tabla Como era de
esperar los valores maacutes altos del coeficiente se producen para los anclajes
reinyectadas
Los graacuteficos de correlaciones empiacutericas para estimar los qs coeficientes para
anclajes con y sin reinyeccioacuten se presentan para las arenas y gravas en la
Figura 11 y de limos y arcillas en la Figura 12 construida sobre la base de los
resultados de Doix y Bustamante (1985) Fujita (1977) Ostermayer y Scheele
(1977) Ostermayer (1974) Koreck (1978) y Jones (1980 1984) En abscisas la
cantidad Pl se refiere al liacutemite de presioacuten de inyeccioacuten y N el nuacutemero de golpes
de la prueba SPT
0 0 9 i f i 15 20 U 30 39 40 4 fl 3 0 S5 90 6S 7 0
Pl (MPa)1 _____i _______ i _____ i______ i _______ i _____i______ i _______ l __ mdasha--------- a--------- J-----------1---------- 1---------- 1
0 K O 30 D 90 laquo m laquo) tu M) no t raquo 1U 1WN
Figura 11 Correlaciones empiacutericas para la fuerza de cizallamiento por unidad longitud en la arena I
grava (Bustamante y Doix 1985)
lsquo Determlnadoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para diserto dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 37
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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Las correlaciones muestran que en comparacioacuten con una sola inyeccioacuten de los
efectos de la reinyeccioacuten en fases sucesivas son aparentemente maacutes
pronunciada para las arcillas limos (Figura 12) que para la arena grava (Figura
11) contradiciendo las pruebas experimentales que indican que los suelos
arenosos son de mayor inyectabilidad y maacutes susceptibles a los efectos de la
sucesiva reinyeccioacuten a alta presioacuten Este comportamiento puede deberse a otros
factores no considerados por Bustamante y Doix (1985) en la interpretacioacuten
empiacuterica de los resultados de las pruebas de carga (Novaacuteis Souza 2001)
-------------1-------------1------------T---------- ---F-------- ---------------- ~lo 10 20 30 40 W 60
N
Figura 12 correlaciones empiacutericas para la resistencia al corte por unidad de longitud en arcillas
limos (Bustamante y Doix 1985)
3234 Meacutetodo de Costa Nunes (1987)
Similar al meacutetodo de Bustamante y Doix (1985) fue propuesto por Costa Nunes
(1987) pero con la importante diferencia de que la influencia de la presioacuten de inyeccioacuten puede ser analizada cuantitativamente no soacutelo cualitativamente como en el meacutetodo de Bustamante y Doix (1985)
La capacidad de carga del liacutemite del anclaje estaacute dada por
bullDetermigravenatigraveoacuten del e ffic iente de resistencia al corte unitagraverio entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralaleBachiller Jreeacute Antonio Partoes OIiacutetos 38
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CAPITULO lli PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOS P A MDISENtildeO DE ANCLAJES
= c + +(TI
r M Capacidad de carga limite o ultima
D Diaacutemetro medio del bulboe
nd Coeficiente de aumento del diaacutemetro debido a la presioacuten de inyeccioacuten
nl Coeficiente de reduccioacuten de longitud por la presioacuten no uniforme
Lb Longitud del tramo anclado
r Resistencia al cizallamiento en la interface bulbo - suelo
Para determinar la resistencia al cizallamiento en la interface suelo-bulbo Costa
Nunes (1987) considera el criterio de rotura de Mohr-Coulomb suponiendo una
inyeccioacuten a presioacuten residual a rsquor estimada en un 50 la presioacuten inyeccioacuten dada
c Cohesioacuten
Yc Peso especiacutefico del suelo a una profundidad al centro del bulbo
h Profundidad al centro del bulbo
nh Reduccioacuten del factor de profundidad cuando es maacutes de 9m
0 Angulo de friccioacuten
a r 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten
Seguacuten Costa Nunes en la mayoriacutea de los casos se puede considerar nh = na = nb = 1
lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 39
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA AL CORTE
UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
41 PROCEDIMIENTO DE TRABAJO
El presente procedimiento comprende los trabajos requeridos para la correcta
ejecucioacuten de los anclajes en la zona determinada en villa el salvador
411 Secuencia de los trabajos
4111 Anclajes de cable
Los anclajes post-tensados son estructuras flexibles y lineales compuestos por
varios cordones de acero de alta resistencia los cuales se adhieren o fijan con
cemento dentro de roca o suelo estable (pasando el planode falla) Los anclajes
al tensarlos transmiten los esfuerzos desde el cabezal (extremo visible en la
superficie del talud) hasta el tramo anclado mitigando de esta forma los
movimientos del talud
Los anclajes estaraacuten conformado por cordones de acero grado 270 de baja
relajacioacuten con 58rdquo (1500 mm) de diaacutemetro acorde con los requerimientos del
ASTM A-416 Las caracteriacutesticas mecaacutenicas del acero grado 270 de baja relajacioacuten son
Esfuerzo miacutenimo a la rotura 18980 kgmm2 (18619 KNcm2)
Esfuerzo de fluencia 17082 kgmm2 (16757 KNcm2)
Moacutedulo de elasticidad 2780000 kg (195 KNmm2)
Seguacuten los requerimientos indicados en la norma ASTM A-416 los valores de resistencias miacutenimas del cable se indica a continuacioacuten
Diaacutemetro del cordoacuten 1524 mm (0600 in)
Deterninadoacuten del ^laquofic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 40
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Aacuterea de acero por cordoacuten 14000 mm2 (0153 in2)
Resistencia miacutenima a la rotura (Fr) 2657000 kg (2607 kN)
- Resistencia miacutenima a la fluencia (Sfc) 2391000 kg (2346 kN)
Con estas caracteriacutesticas se obtienen seguacuten los lineamientos para disentildeo
indicados en las recomendaciones del Instituto del Post-Tensado los siguientes valores para cada cable de acero de 06rdquo de diaacutemetro (1524 mm)
- Carga de disentildeo o trabajo (060 F r ) 1595040 kg (15642 KN) Ftr
- Carga de ensayo (120 Ftr) 1914007 kg (18770 KN)
- Carga de incorporacioacuten (105 Ftr) 1674782 kg (16424 KN)
lsquo Porcentaje sugerido para los ensayos en anclajes temporales
a) Armado de Anclajes
La preparacioacuten de los anclajes ha sido realizado sobre una plataforma provisional para el montaje primero se prepararaacute el tubo de inyeccioacuten de PVC
clase 10 con diaacutemetro de 1rdquo donde se ejecutaraacuten los agujeros para la inyeccioacuten
(vaacutelvula-manguito) Luego alrededor del tubo de inyeccioacuten se colocaraacuten los
cables de acero sobre separadores y cortados seguacuten la longitud definitiva del
anclaje
Los cables requeridos fueron suministrados y montados en campo el tramo del
cable de acero correspondiente al bulbo del anclaje ha sido preparado previamente y en la zona de transicioacuten del tramo libre al anclado el cable fue
sellado con cinta plaacutestica para evitar la entrada de lechada de cemento al tramo libre el tramo libre se protegioacute (aisloacute) con una manguera de polietileno actuando
como un forro
lsquo Deterrnnadoacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes Olitos 41
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Figura 13 Armado de anclaje de cable
b) Perforacioacuten
El objetivo de las perforaciones para anclajes es la obtencioacuten de un agujero con
la mayor linealidad posible El diaacutemetro de la perforacioacuten debe permitir la instalacioacuten del anclaje de cable del modo maacutes faacutecil posible
Baacutesicamente existen dos sistemas de perforacioacuten que pueden ser utilizados en
la ejecucioacuten de anclajes El primero es el sistema rotativo convencional y el segundo ha roto percusioacuten
Para la ejecucioacuten de la perforacioacuten se ha empleado el meacutetodo rotativo con el uso de una zapata tipo widia
El sistema que se ha aplicado es de perforacioacuten a rotacioacuten con tuberiacutea HQ hasta la profundidad requerida una vez llegado a la cota se perfora con tuberiacutea de
revestimiento HW (rimando en la zona exterior de la tuberiacutea HQ) hasta llegar a la cota de fondo donde se colocaraacute el anclaje
Se procede a limpiar el sondeo con agua y se retira la tuberiacutea interior HQ una vez retirada toda la tuberiacutea HQ se procede a colocar el anclaje de cable
Bachllldrsquo Jeacute Antonio Paredes Oliws 42
Determinadoacuten del crofidente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclaje
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Colocado el anclaje de cable se procede a retirar la tuberiacutea de revestimiento HW
para despueacutes inyectar el anclaje con lechada de cemento
Figura 14 Colocado de anclaje de cable en sondeo
c) Inyeccioacuten
Los anclajes fueron fijados en el terreno a traveacutes de lechada de cemento compuesta por una mezcla de agua limpia con cemento Portland comuacuten tipo I
La gran mayoriacutea de las recomendaciones y praacutecticas existentes situacutean la relacioacuten
aguacemento entre 045 y 055 en peso
En nuestro caso se ha usado la relacioacuten ac de 050 mezcla que garantiza una
resistencia a la compresioacuten simple de 210 kgcm2 a los 7 diacuteas
Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enve la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 43
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Figura 15 Inyeccioacuten de anclaje de cable
d) Tensado
Todos los anclajes fueron tesados una vez que la lechada de cemento del
anclaje obtuvo la resistencia adecuada (210 kgcm2) se estimoacute en 7 diacuteas como miacutenimo en cada caso
El tesado de los anclajes se realizoacute con gato hidraacuteulico de hasta 100Tn de carga
de trabajo y con una carrera en el pistoacuten de hasta 10rdquo ademaacutes permitioacute tesar
los cables del anclaje en conjunto el tesado se realizoacute hasta llegar al arranque del bulbo
4112 Equipos y Materiales
Relacioacuten de equipos y materiales utilizados
Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Antonio Paredes O liw s 44
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Cuadro Ndeg 12 EQUIPOS UTILIZADOS
ITEM DESCRIPCION CANTIDAD
1 B O M B A DE LO D O S C M O T O R L IS TE R P E T TE R 100
2 B O M B A P A R A TE N S A D O E N E R P A C 100
3 G A T A H ID R A U L IC A E N E R P A C DE 10000 PSI 100
4 E Q U IP O DE P E R F O R A C IO N R O T A T IV O D IA M A N TIN O 100
5 B O M B A DE IN Y E C C IO N DE C E M E N T O 100
6 TU B E R IA DE P E R F O R A C IO N HQ y H W 100
7 TU B E R IA DE IN Y E C C IO N C O N O B T U R A D O R 100
8 E Q U IP O DE SPT 100
42 ESTIMACIOacuteN DE LA CAPACIDAD DE CARGA SEGUacuteN LOS DATOS OBTENIDOS EN EL ESTUDIO DE MECAacuteNICA DE SUELOS
De acuerdo a los datos obtenidos en el estudio de mecaacutenica de suelos se tiene
lo siguiente
Cuadro Ndeg 13 DATOS REALES DEL ESTUDIO
DATOS
Del estudio de mecaacutenica de suelos De los anclajes
Paraacutemetros Unidad Paraacutemetros Unidad
Cohesioacuten 0 Carga de Anclaje NA
Angulo de friccioacuten 2870o Profundidad del bulbo de anclaje 950m
Peso Unitario 1476 KNm3 Diaacutemetro del bulbo 0114m
Clasificacioacuten SUCS Arena limosa gradada SP-SM
Longitud del Bulbo de Anclaje 40 50 y 60m
Factor de seguridad Presioacuten de iny^cioacuten 60 kgcm2
Habiendo obtenido todos los paraacutemetros necesarios se puede estimar las capacidades de cargas de acuerdo a los meacutetodos mencionados en el capiacutetulo anterior(Capiexcltulo III 323)
Deterrntoadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 45
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
gt Norma Brasilera NBR 5629
gt Bustamante y Doix 1985
gt Meacutetodo Costa Nunes 1985
421 Norma Brasilera NBR 5629
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son las longitudes
ancladas que 40 50 y 60m asiacute como el valor Itf igual a 15 valor que se
obtiene del tipo de suelo del cuadro Ndeg 10
Cuadro Ndeg 10 - Coeficiente Kf de suelos granulares NBR-5629
Suelo Compacidad
Suelta Compacta Muy Compacta
Limo 010 040 100
Arena Fina 020 060 150
Arena Media 050 120 200
Gruesa y Pedr^ones 100 200 300
2 - M C T O D O D E L A N O R M A B R A S I L E R A - 5 6 2 9
_ J 7 -T = 0 -7 U t L r K s Para suelos granularesmax Z b f
T (max) =
az =
Capacidad de carga limite o ultima TN
Esfuerzo vertical efectivo en el punto medio del anclaje KNm2
O
CIl
II II Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje m
Longitud del bulbo del anclaje m
coeficiente de anclaje dado en la Tabla Ndeg M
Cuadro Ndeg 14 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BR-5629
y e
(K N m 2 )
z
iexclm )
D
(m )
a z
(K N m 2 )
U
( m )
Lb
(m )
K f T ( m a x )
lt trade l
14 8 7 0 01 103 32 0 4 3 4 0 9 15 27 23 _
14 8 65 0 1 9 5 9 4 0 4 3 5 0 15 V 3 1 6 1 ___
14 8 6 0 H 0 1 8 8 5 6 0 4 3 6 0 B U 15 35 01
Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de arolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes Ouumltos 46
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
422 Meacutetodo Bustamante y Doix 1985
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son la parte anclada
40 50 y 60m el diaacutemetro perforado 0114m el coeficiente p que es el
coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo seguacuten el tipo de inyeccioacuten para
nuestro caso es el 14 derivaacutendose este valor del estudio de suelo (Cuadro Ndeg
11) El coeficiente qs (resistencia cortante) toma valores de 02 y 025 Mpa
Cuadro Ndeg 11 - Coeficiente p para suelos
Tipo de Suelo Coeficiente P
Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten
Grava 180 13 -14
Grava Arenosa 1 6 -1 8 12 -14
Arena con Grava 1 5 -1 6 12-13
Arena Gruesa 14- 15 11 - 12
Arena Media 1 4 -1 5 11 - 12
Arena Fina 14 -1 5 11 -12
Arena Limosa 14- 15 1 1 -1 2
Limo 14- 16 1 1-1 2
Arcilla 1 8 -2 0 12
Marga 18- 21 11 - 12
Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11
3- METODO DE BUSTAMANTE Y DOIX 1985
T(max) = Capacidad de carga limite o ultima TN
De= Diaacutemetro medio para el tramo anclado m
Dp = Diaacutemetro perforado para el tramo anclado mLb= Longitud del tramo anclado m
P = Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten qs= Resistencia al cizallamiento o cortante Mpa
ldquoDeterminadoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo de anclajerdquoBachiller Jraeacute Antonio Paredes Oliws
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Cuadro Ndeg 15 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BUSTAMANTE DOIX 1985
p Dp
(m)De(m)
Lb(m)
qs
(Mpa)
T (max)
(TN)130 011 0149 40 025 4759130 011 0149 50 02 4759130 011 0149 60 02 5710
423 Meacutetodo Costa Nunes 1985
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada necesarios son la
longitud de la parte anclada 40 50 y 60m el diaacutemetro perforado para el tramo
anclado 0114m ademaacutes el coeficiente de reduccioacuten por la presioacuten no uniforme
ni el coeficiente de aumento de diaacutemetro nd por la presioacuten de inyeccioacuten estos
dos uacuteltimos coeficientes toman valores de 1 otro dato de entrada importante
seguacuten Costa Nunes es la resistencia cortante t que es calculada con la
expresioacuten
T f = c + (c rsquo+CT rsquo 0 SUELOSGRANUWRES
r f = c + (y chnh +CTr )tan0 SUELOS COHESIVOS
C = Cohesioacuten del suelo KNm2yc= Peso especifico del suelo a una profundidad al centro del bulbo KNm3 h = Profundidad al centro del bulbo m
nh = Factorde correccioacuten cuando esta a una superior a 9m 0 = Angulo de friccioacuten
or= 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten KNm2
Para mayoriade asos nh = nb = nd = 10 De acuerdo a Costa Nunes
Cuadro Ndeg 16 RESISTENCIA CORTANTE SEGUacuteN DATOS
C ye h nh 0 OT T
(KNm2) (KNm3) (m) (0 ) (KNm2) (KNm2)
00 148 70 10 287 4000 2756
00 148 65 10 287 4000 2715
00 148 60 10 287 4000 2675
techlllerJtoeacute Antonio Parces Oliws 4 8
Deteminadoacuten del (E fic ien te de resistencia al corte unitario ende la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquo
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La resistencia cortante hallada de esta ecuacioacuten depende de los paraacutemetros
mostrados en la figura superior asiacute como la presioacuten de inyeccioacuten que se usa no
supera los 8 a 10 Kgcm2 con estos datos se halla el esfuerzo cortante que es
un valor de 3924 KNm2 El diaacutemetro medio de la perforacioacuten es de 0137m
1- METODO DE COSTA NUNES
T(max) = C a pa c idad d e ca rga l im i te o u l t im a TN
D e = D ia m e tro m e d io d e l b u lb o m
nd= C o e f ic ie n te d e a u m e n to d e l d ia m e tro d e b id o a la p re s ioacute n d e in y e c c ioacute n
^ = L o n g itu d d e l t ra m o a n c la d o m
nl = C o e f ic ie n te d e re d u c c ioacute n d e lo n g itu d p o r la p re s ioacute n n o u n ifo rm e
x = R e s is te n c ia al c iz a lla m ie n to e n la In te r fa s e b u lb o s u e lo K N m 2
Cuadro Ndeg17 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO COSTA NUNES 1985
ni Lb nd De Tmax(m) (m) (TN)
10 40 10 011 403
10 50 10 011 497
10 60 10 011 587
Aplicado estos tres meacutetodos para calcular la capacidad de carga uacuteltima podemos elaborar el siguiente cuadro Ndeg 18
Cuadro Ndeg 18 CUADRO RESUMEN PARA LAS DIFERENTES LONGITUDES DE BULBOS
ANCLAJE METODO NBR-5629 BUSTAMANTE Y DOIX COSTA NUNES
BULBO T (Max) T (Max) T (Max)
(m) (TN) (TN) (TN)
40 27-23I M t 4759 4030
50 3161 4759 4970
60 3501 5710 5870
D e t^m ito a oacute n del ^laquo fic ien te de resistencia al to rte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 49
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43 RESISTENCIA ENTRE EL BULBO Y EL SUELO
La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las
propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y
la presioacuten de inyeccioacuten (Cuadro N0 11)
El esfuerzo al cortante en el anclaje puede ser calculado por la expresioacuten
(Littlejohn y Bruce 1975)
Ecuacioacuten (10)
Doacutende
T = Fuerza de tensioacuten de disentildeo
D h = Diaacutemetro del hueco
r a = Esfuerzo de cortante permitido
Lb = Longitud cementada del bulbo
Determ l^raoacuten del ctoficiente de resistencia al torte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje Bachiller Jraeacute Antonio Partoes O lilaquo s 50
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Cuadro N0 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuerzos en bulbos de diaacutemetro
pequentildeo (Sabatini y otros 1999)
Tipo de SueloFactor Suelo Granular Suelo Cohesivo
Propiedades del sueloAngulo de friccioacuten tamantildeo y distribucioacuten de los agriados Mheslon Indice plastico
l^todo de perforacioacuten El uso de tuberiacutea de revestimiento aumenta los esfuereos normales y de friccioacuten
El uso de lodos en la ^rforacioacuten disminuye la capacidad
Longitud del bulto
La resistencia aumenta al aumentar la longitud del bulbo hasta los 6 metros con incrementos moderados hasta los 12 metros y muy ^co Incremento despueacutes de los 12 m
Incrementos continuos en suelos con resistencia no drenada menor de 96 kPa
1 ----mdash r
Aumenta la resistencia hasta un diaacutemetro de 30 centiacutemetros
Diaacutemetro del bulboAumenta la resistencia al aumentarel diaacutemetro hasta 10 centiacutemetros y muy poco a partir de ese diaacutemetro
i
La capacidad del ancla aumenta al aumentar la presioacuten de inyeccioacutenPresioacuten de Inyeccioacuten
La capacidad del ancla aumenta solamente con inyeccioacuten por etapas Presiones iniciales muy altas deben evltarse
En el Cuadro N0 20 se muestran algunos valores del esfuerzo de cortante permitido para anclajes en roca y en suelos Los tendones deben separarse
entre siacute utilizando espaciadores para asegurar la adherencia total de cada uno
de ellos a la mezcla cementante en toda la longitud del bulbo Adicionalmente
deben colocarse centralizadores para garantizar que existe un cubrimiento de mezcla de miacutenimo 10mm
Determinadoacuten del cw ficlente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliras 51
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Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo
interface a lo largo del bulbo (Modificado de PTI
de anclaje y el material en la
1996)
R esistencia Uacute ltim a al C ortan te R es is tenc ia Uacute ltim a alen tre el Bulbo y el ^ t e r ia l en la C ortan te entre el B u lto y el
T ipo de ^ t e r ia l In tertace P eriacutem etra l del B u lto ^ t e r i a l en la Interfacepara Iny toc ione s por P eriacutem etra l del B u lto para
G ravedad Inyecciones a P resioacuten
Kpa Kpa
G ranito y basa lto 1700 a 3100
C aliza do lom fflca 1 4 0 0 a 2 1 0 0
C aliza blanda 1000 a 1ltW0
P izarras y lutitas duras 800 a 1400
Lutrias blandas 200 a 800
Aren iscas 800 a 1700
Aren iscas m e tto riza d a s 700 a 800
C reta 200 a 1100
^ r g a m eteorizada 150 a 250
C oncre to 1400 a 2 8 0 0
Arcilla lim osa blanda30 a 70
Arcilla lim osa30 a 70
Arcilla dura de p lastic idad m edia a alta
30 a 70 30 a 100
Arcilla m uy dura de p lastic idad m edia a alta
70 a 170
Arcilla m u y dura lim osa de p lastic idad m edia
270 a 370
Arena de grano m edio a fino dens idad m edia a alta
80 a 370
Arena de grano grueso con grava densidad media
100 a 600
Arena de grano g rueso con grava densidad densa a m uy densa
70 a 140 250 a 900
Arenas lim osas170 a 400
D etritos g lac ia les densos300 a 500
Grava arenosa densidad m edia200 a 1300
Grava arenosa densa a m uy densa 270 a 1300
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario en te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 52
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Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga en bulbos de anclas preshy
tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatini y otros 1999)
Tipo de Suelo
DensidadRelativa
(SPT)
Transferencia Estirada en
kNmmdashf---------------------- 1
Suelta 145^ en a y l^d ia densa 220grava Densa 290
Suelta 100^ en a l^dia densa 145
Densa 190
Suelta 70^ en a y l^d ia densa 100limos Densa 130
I^zcla de arenay arcilla Dura 30de baja l^ y Dura 60plasticidad
Suelta SPT = 4 a 15^ d ia densa SPT = 15 a 30
Densa SPT = mas de 30
431 Calculo de la adherencia
La resistencia a la adherencia muy raramente se mide en el laboratorio y no existe un procedimiento estaacutendar para calcularla La mayoriacutea de los disentildeos se basan en estimativos ldquocrudosrdquo de la resistencia entre el suelo o roca y el bulbo
por correlacioacuten con casos similares tablas de resistencias tiacutepicas o por la
experiencia local
La carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar SPT como se
indica en la Cuadro Ndeg 20 (Sabatini y otros 1999) El factor de seguridad recomendado debe ser mayor de 20
La suposicioacuten de la resistencia entre el bulbo y el suelo genera una gran incertidumbre en el disentildeo y en ocasiones se ha llegado a fracasos
Determlnaaoacuten del cw fic iente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 53
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILM EL SALVADOR
Como solucioacuten a la incertidumbre generada por la suposicioacuten de la adherencia
entre el bulbo y el suelo se acostumbra a realizar pruebas de carga de anclajes
con el objeto de verificar en campo los valores supuestos y si es necesario
modificar las longitudes del bulbo o las cargas aplicadas
Estos ensayos son muy importantes al inicio del proceso de construccioacuten de los
anclajes Despueacutes de realizados los ensayos de carga se procede a revisar y
actualizar el disentildeo en lo relacionado con los bulbos de anclaje especialmente
cuando se requiere aumentar su longitud
44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE EL BULBO Y EL
SUELO EN VILLA EL SALVADOR
441 Tensado de anclajes
Los anclajes han sido tensados hasta llegar al arranque del bulbo para esto se
detalla a continuacioacuten los resultados de la prueba de tensado
Cuadro Ndeg 22 CARGA DE ARRANQUE DE BULBOS EN VILLA EL SALVADOR
Anclaje Longitud Bulbo (m) Carga Tesado (TN)
A-I 40 3646
A-ll 50 4215
A-lll () 60 4404
() Para el anclaje A-lll no se llegoacute al arranque
Con los datos obtenidos procedemos a calcular el esfuerzo de corte en la
interaccioacuten bulbo - suelo para esto nos apoyamos con la Ecuacioacuten (10)
Seguacuten la ecuacioacuten se tiene
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller J toeacute Antonio Paredes OHtos 54
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
T
nDhLb
Cuadro Ndeg 23 ESFUERZO DE CORTE ENTRE BULBO - SUELO EN VILLA EL SALVADOR
ANCLAJE T(TN) Dh (m) Lb(m) T a (KNm2)
A-I 3646 01143 40 24902
A-ll 4215 01143 50 23030
A-lll () 4404 01143 60 20053
lsquo to te rm in^oacuten del ctoficlente de resistencia al torte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 55
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Ciril OBTENIDOS
CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS
51 Capacidad de Carga Ultima Obtenido
La capacidad de carga ultima obtenida en campo para los anclajes A-I y A-ll se
verifica cuando el bulbo falla por arrancamiento mientras que para el anclaje A- III el bulbo no falla por arrancamiento sin embargo se ensaya hasta llegar al
liacutemite de fluencia
De acuerdo al cuadro N0 22 para los anclajes A-I y A-ll se ha llegado a la carga
ultima mientras que para el anclaje A-lll se ha llegado a la carga miacutenima de
fluencia
El cuadro N0 23 nos indica el esfuerzo de corte real que existe entre el bulbo y
el suelo de la zona en estudio los valores de ^ a para los anclajes A-I y A-ll son
calculados de acuerdo a la Ecuacioacuten (10)
52 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido
De los valores obtenidos con referencia a los anclajes A-I y A-ll se puede
comparar con los valores del Cuadro Ndeg 20 por consiguiente para las arenas
limosas se tiene un rango de valores que pudiera tomar ^ a (170 KNm2 - 400
KNm2) el cual estaacute dentro de ese rango nuestros valores hallados para nuestro
tipo de suelo en estudio seguacuten el Cuadro Ndeg 23
Haciendo un graacutefico comparativo con los resultados obtenidos del Cuadro Ndeg 23
y los datos que nos brinda el Cuadro Ndeg 20 de acuerdo al rango de valores se
tiene el Figura Ndeg 16
En la Figura Ndeg 16 podemos visualizar los valores obtenidos que se encuentran
dentro del rango de valores de Resistencia Uacuteltima al Cortante entre el Bulbo y el
suelo arenoso
Determinacioacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 56
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Civil OBTENIDOS
Figura Ndeg 16 Valores resistencia uacuteltima
Tambieacuten se pudo observar que los diaacutemetros reales fueron mayores en
comparacioacuten con el diaacutemetro de perforacioacuten tal como se muestra en el cuadro
N0 24 -
Cuadro Ndeg 24 DIAacuteMETROS REALES EN CAMPO Y EL EN AUMENTO
ANCLAJE D Teoacuterico (m)D Real de
Anclaje (m)() Aumento
A-I 01143 0141 2336
A-ll 01143 0147 2860
A-lll () 01143 0151 3211
lsquo Deteroinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte uniterio e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jw eacute Antonio Paredes O liw s 57
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
61 CONCLUSIONES
1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de
valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se
realizoacute la prueba (Villa el Salvador)
2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de
resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso
para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar
en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de
suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador
3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada
4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)
debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo
previamente calibrado
5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo
tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de
Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros
meacutetodos estimativos
6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga
requerida
7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten
8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi c o n c l u s io n e s y r e c o m e n d a c io n e s
62 RECOMENDACIONES
1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de
verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del
comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio
2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con
precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las
longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea
evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de
perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria
de los anclajes
3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en
cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser
mayores
4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable
controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten
los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos
lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil B IB L IO G R A F IA
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil
CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
Con la finalidad de asumir paraacutemetros de caacutelculo que correspondan a las
caracteriacutesticas inspeccionadas en el campo presentamos a continuacioacuten la
Cuadro N0 06 de denominacioacuten de arenas de acuerdo a su estado de
compacidad y los correspondientes rangos de densidad relativa seguacuten Lambe amp
Whitman (1969) y su correlacioacuten con la resistencia a la penetracioacuten estaacutendar
seguacuten Terzaghi y Peck (1948) modificada porskempton (1986)
Cuadro Ndeg 06- DESCRIPCIOacuteN DEL SUELO SEGUacuteN LA DENCIDAD
DESCRIPCION DENSIDAD RELATIVA PENETRACIOacuteN ESTAacuteNDARDR() N (GolpesPie)
Muy Suelta 0 - 1 5 0 - 4Suelta 1 5 - 3 5 4 - 1 0
Mediana 3 5 - 6 5 10 - 30Compacta 6 5 - 8 5 3 0 - 5 0
Muy Compacta 85 - 100 gt 50
ldquoFuente Lambe amp Whitman 1969rdquo
Tambieacuten es necesario tomar en cuenta que los granos angulosos encajan
unos con otros maacutes perfectamente que los redondeados y por esto las
arenas de granos angulosos tendriacutean un mayor aacutengulo de friccioacuten A
continuacioacuten se muestra una tabla que refleja esta influencia de la angulosidad y
de la granulometriacutea sobre el aacutengulo de friccioacuten maacuteximo presentada por Sowers y Sowers (1951) Cuadro Ndeg 07
Cuadro Ndeg 07- CORRELACIOacuteN ENTRE LA FORMA GRANULOMEacuteTRICA Y EL AacuteNGULO DE
FRICCIOacuteN INTERNA
FORMA
GRANULOMEacuteTRICA
AacuteNGULO DE FRICCIOacuteN MAacuteXIMO
SUELTA COMPACTA
Redondeada uniforme GJ O o 37o
Redondeada bien graduada 34deg 40deg
Angulosa uniforme 35deg 43deg
Angulosa bien graduada 39deg 45deg
ldquoFuente Sow^s y Sow^s (1951 )rdquo
Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes O liw s 25
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CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
Por otro lado se muestra una correlacioacuten empiacuterica aproximada seguacuten Peck
Harrison y Thornbum (1953) de los estados de compacidad y los aacutengulos de
friccioacuten propuesta en base a ensayos de penetracioacuten estaacutendar Tal como se
muestra en la Cuadro N0 08
Cuadro Ndeg 08- CORRELACION ENTRE LA PENETRACION ESTANDAR Y EL ANGULO DE
FRICCIOacuteN INTERNA
PENETRACION ESTANDAR ANGULO DE FRICCION
N (Golpespie) (Grados)
0 - 4 2 8 - 2 9
4 - 1 0 2 9 - 3 0
1 0 - 30 3 0 - 3 6
3 0 - 50 36-41
gt 50 41 -45
ldquoFuente Peck Harrison yThornbum (1953)rsquorsquo
De acuerdo con estas referencias podemos asumir paraacutemetros con valores de
acuerdo a las inspecciones de campo de tal forma de estar del lado de la
seguridad
Como ensayo determinante se ha realizado ensayos de corte directo sobre
muestra remoldeada y drenada para hallar los paraacutemetros de Cohesioacuten (C) y
Angulo de friccioacuten 0 Los ensayos se realizaron en el laboratorio N0 2 de Mecaacutenica
de suelos y pavimentos de la Universidad Nacional de Ingenieriacutea
Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute ^ ito m o Partoes O liw s 26
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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARA DISENtildeO DEANCLAJES
31 CONDICIONES GEOLOacuteGICAS GEOTEacuteCNICAS
El perfil estratigraacutefico del suelo donde se realizoacute el estudio de mecaacutenica de suelo
presenta las siguientes caracteriacutesticas de suelo
- De OOOm a 900m Material encontrado es una arena limosa mal gradada de color gris claro (SP-SM)
- De 900m a 1100m (SW-SM) Se trata de una arena limosa bien gradada
compacta
- De 1100m a 1200m (SM) Arena limosa de densidad compacta
De acuerdo al estudio realizado in situ se determina los valores de la densidad
natural y el aacutengulo de friccioacuten para el lugar especiacutefico de Villa el Salvador de la
ciudad de Lima consideraremos el valor de cohesioacuten nula en el estudio y se
tomara dicho valor por ser un valor aun conservador para esta zona (Cuadro N0
09)
Seguacuten el estudio realizado no se encontroacute napa freaacutetica indicando que la
profundidad debe estar considerablemente maacutes abajo que la cota de cimentacioacuten
del proyecto (aproximadamente a 5000 m de profundidad)
Cuadro Ndeg 09 ESTRATIGRAFIacuteA DEL SUELO EN ZONA DE ESTUDIO DE VILLA EL
SALVADOR
Material Profundidad(m)
Nomenclaturasues Ytalt
(KNm3)Cohesioacuten
KPaAngulo de
Friccioacuten ($)
ArenaLimosa 0 0 0 -8 5 0 SP-SM 1534 0 287
ArenaLimosa 8 50 -11 00 SW-SM 1581 0 299
ArenaLimosa 1100-1150 SM 1596 1 281
Cabe sentildealar que para un disentildeo final de la estabilidad del talud con muro
pantalla anclada se recomienda la revisioacuten de la armadura de acero del muro
Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla jersquofech ille rJ re eacute ^ ito m o Paredes O liw s 27
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CAPITULO iexcln PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
que absorberaacute los esfuerzos del empuje del subsuelo para lo que se estaraacute a
disposicioacuten para las aclaraciones requeridas para el detalle respectivo
32 ESTABILIDAD DE CAPACIDAD DE CARGA DE PANTALLAS
ANCLADAS EN SUELOS
321 Introduccioacuten
El comportamiento de un anclaje en el suelo se rige principalmente por el
mecanismo de transferencia de la carga soportada por el anclaje al suelo masivo
a traveacutes de interacciones en la interfase suelo de bulbo (Figura 31) Este
mecanismo de interaccioacuten resulta en un aumento de la tensioacuten normal efectiva
del suelo y por consiguiente aumentando su resistencia a la cizalladura y el
factor de seguridad contra la rotura
En el disentildeo de una cortina atirantado la hipoacutetesis baacutesica es que las fuerzas
horizontales generadas por las presiones de contacto en la estructura del suelo
deben ser equilibradas por puntales mientras que el alivio de las tensiones
normales verticales causadas por la excavacioacuten por supuesto no Con esto los
valores de la tensioacuten de cizallamiento inducido por el proceso de excavacioacuten
aumentan significativamente con la profundidad de este
La tendencia de la cortina se mueve dentro de la excavacioacuten de la represioacuten
inducida por el suelo a lo largo de la superficie del suelo Pero pretensado la
primera liacutenea de las barras de cortina presiona contra las paredes de la
excavacioacuten sujetaacutendola al punto de anclaje Con el avance de la excavacioacuten la
estructura ahora tiende a girar alrededor de la primera liacutenea de amarre
causando desplazamientos laterales en el nuevo nivel de la excavacioacuten a su
vez de nuevo seraacute restringido por la aplicacioacuten de pretensado en la siguiente
liacutenea de anclaje Por lo tanto el movimiento de la cortina medida que avanza la
excavacioacuten se forma por una combinacioacuten de rotacioacuten y traslacioacuten influenciada
por un nuacutemero de factores tales como la cortina de incrustaciones en el terreno
de cimentacioacuten la inclinacioacuten varillas el grosor y rigidez de la estructura valores
de la distribucioacuten hipoacutetesis de sobrecarga de presiones de contacto en la interfaz suelopantalla etc La figura 04 ilustra las fuerzas que actuacutean sobre las bandas
Determinadoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute ta t to io Paredes O liw s 28
UNI^RSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil
CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
y las tensiones de cizallamiento en la interface suelo-pantalla que se desarrollan
en la excavacioacuten que se lleva a cabo
tFigura 04 Mecanismo de transferencia de carga en anclajes (Juran e Elias 1991)
Superficie de terreno
Figura 05 Sistema idealizado de fuerzas sobre pantallas atirantadas (Hanna 1982)
322 Modos de falla de pantallas ancladas en suelos
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes O liw s 29
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CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Hay varios mecanismos posibles de falla de los muros anclados Estas fallas
comuacutenmente son causadas por exceso de carga sobre un ancla Las cargas de
exceso pueden estar relacionadas con la carga de pre-tensionamiento la
secuencia de excavaciones las fuerzas del agua y fuerzas siacutesmicas entre otras
Los mecanismos de falla pueden involucrar los tendones la masa de suelo el
bulbo o las estructuras superficiales
Los principales tipos de falla son los siguientes de acuerdo con la figura 06
Figura 06 Tipos de ruptura de una pantalla anclada en suelo (GeoRio 2000)
a) Punzonamiento en la base - el suelo de fundacioacuten que soporta la base de
la pantalla tiene una capacidad de carga baja de menos de 20 kPa con iacutendice de resistencia a penetracioacuten NSPT lt 10
b) Rotura en fondo de la excavacioacuten - puede ocurrir cuando existe una capa de terreno blando debajo del nivel de excavacioacuten
Determinadoacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 30
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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
c) Ruptura Global - romper la cuntildea en mayor riesgo durante el proceso de
excavacioacuten o disturbacion generalizado de profundidad (veacutease tambieacuten
la Figura 07)
d) Deformacioacuten Excesiva - puede ocurrir durante la construccioacuten antes de
que el pretensado de los anclajes
e) Rotura del tirante - se puede producir si los componentes del sistema son
individualmente atirantado inadecuadamente o debido a la ocurrencia de
la sobrecarga de los anclajes durante la construccioacuten cuando no todos
los niveles de anclaje tambieacuten se instalaron
f) Rotura de la pantalla - ocurrencia de ruptura en flexioacuten debido al disentildeo
estructural inadecuado o ruptura de perforacioacuten anclas
Rupftra laquom cunha Ruptura generalizada
Figura 07 Tipos de ruptura global cuntildea y generalizada (GeoRio 2000)
323 Estimacioacuten de la capacidad de carga de anclaje en suelos
La mejor estimacioacuten de la capacidad de carga de los anclajes en suelos se
determina mediante la realizacioacuten de pruebas preliminares de anclaje construido
con la misma tecnologiacutea y mano de obra en el futuro emplazamiento de la obra
ya que no es teoacutericamente posible incorporar meacutetodos para el caacutelculo de la
influencia de diversos factores determinantes tales como proceso de perforacioacuten la calidad de mano de obra el proceso de inyeccioacuten etc
^ te rm in a c ioacute n del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes OIiacutetos 31
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CAPITULO lli PARAMETROS GEOTECNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
En general los meacutetodos disponibles para la determinacioacuten de la capacidad de
carga de los anclajes en suelo consideran que la resistencia del anclaje se debe
exclusivamente a la resistencia al corte desarrollado en la interface suelo-bulbo
sin tomar en consideracioacuten de los efectos del proceso de construccioacuten
incluyendo la influencia de procedimiento de inyeccioacuten soacutelo cualitativamente
3231 Norma Brasileiacutera NBR-5629
La NBR-5629 recomienda la estimacioacuten preliminar de liacutemite de capacidad de
carga anclada usando las siguientes expresiones
Suelos Granulares
Suelos Cohesivos r = a 0 UXb sO O M
Doacutende
Capacidad de carga limite o ultima
G Tensioacuten vertical efectiva en el punto medio del anclaje
U Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje
K f Coeficiente de anclaje dado en la Cuadro Ndeg 10
Lb Longitud del bulbo del anclaje
o Coeficiente de reduccioacuten de resistencia al corte no drenada Su
a 0 = 075 para Su s 40 kPa yPara suelos cohesivos
a 0 = 035 para Su s 100 kPa
lsquo Determinadoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de arcla|eBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliros 32
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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Cuadro Ndeg 10 COEFICIENTE Kr DE SUELOS GRANULARES
Suelo Compacidad
Suelta Compacta Muy CompactaLimo 010 040 100
Arena Fina 020 060 150
Arena Media 050 120 200
Gruesa y Pedr^ones 100 200 300
ldquoFuente Norma Brasilera NBR-5629
Este meacutetodo no tiene en cuenta los efectos de la presioacuten de inyeccioacuten El NBR-
5629 reconoce que la inyeccioacuten del bulbo de anclaje de la lechada puede ser del
tipo simple con flujo ascendente y de una sola etapa o por medio de vaacutelvulas y
en etapas sucesivas a criterio de la empresa ejecutora siempre que esteacuten
garantizados el llenado completo del agujero abierto en el suelo y la capacidad
de carga para el anclaje
3232 Meacutetodo de Ostermayer (1974)
Propone aacutebacos que relaciona la longitud de la zona de anclaje (bulbo) con la
capacidad de carga maacutexima de anclaje basado en el anaacutelisis de los resultados
de aproximadamente 300 ensayos en Alemania en anclajes con diaacutemetro de
perforacioacuten entre 10 y 20 cm y cobertura del suelo superior a 4m
La Figura 08 muestra las correlaciones sugeridas por Ostermayer para suelos
granulares sin especificacioacuten del procedimiento de inyeccioacuten o los valores de la presioacuten de inyeccioacuten
D e te ^ in a d oacute n del creficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato la je Bachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 33
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CAPITULO PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOSPARADISENtildeO DE ANCLAJES
laquoen
9laquo
O
mdash g pedregulho arenoso
areia meacutedia a grossa com pedregulho
Figura 08 Capacidad liacutemite de carga de anclaje en suelos granulares seguacuten Ostermayer (1974)
Para suelos cohesivos (limos y arcillas plaacutesticas medianas arcillas altamente
plaacutesticas) Ostermayer (1974) tambieacuten presento en la Figura 09 la variacioacuten con
la longitud de bulbo de la resistencia al cizallamiento en la interface suelobulbo
por unidad de longitud para anclajes realizados con y sin reinyeccioacuten En la
Figura 10 la variacioacuten en la resistencia al corte se muestra como una funcioacuten de
la reinyeccioacuten de presioacuten con lechada de cemento en la relacioacuten agua cemento
preparado = 04
ldquoDeterminaaoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jraeacute Antonio P a rce s OIitos 34
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CAPITULO IIIrsquo PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Figura 09 Resistencia a la rotura por unidad de longitud de los anclajes en suelos cohesivos
(Ostermayer 1974)
400
300
19 ancoragens executadas em argila de mediacutea a alta plasticidade Wl = 48a58 lp = 25 a35 le =11 a12
2001
Perfura^aacuteo
15(4M|
1510)
com reve^mento seco sem revestlmento seco sem revestimento com lavagem 15(420) - diagravemetro do furo- 15cm
-420 Kg de cimento consumido nareinjepao
1000 2000 3000 4000
Pressaacuteo de iacutenjegaacuteo (kPa)
Figura 10 Influencia de la presioacuten de inyeccioacuten en la resistencia al corte en suelos cohesivos
(Ostermayer 1974)
Determinacioacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio Paredes O liw s 35
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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
3233 Meacutetodo de Bustamante amp Doix (1985)
Basado en 120 pruebas de carga realizadas en Francia Bustamante y Doix
(1985) sugieren un meacutetodo para el dimensionamiento de los anclajes los cuales
consideran la influencia de la teacutecnica de inyeccioacuten presioacuten de inyeccioacuten y
volumen de pulverizacioacuten de cemento inyectado La capacidad de carga liacutemite de
anclaje Tmax se puede determinar por
Tmm Capacidad de carga limite o ultima
De Diaacutemetro medio para el tramo anclado
Dp Diaacutemetro perforado para el tramo anclado
P Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten
Lb Longitud del tramo anclado
qs Resistencia al cizallamiento o cortante
Cuadro Ndeg 11 COEFICIENTE 0 PARA SUELOS
Tipo de Suelo Coeficiente 0
Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten
Grava 180 13-14
Grava Arenosa 1 6-1 8 12-14
Arena con Grava 1 5-1 6 12-13
Arena Gruesa 1 4-1 5 11 -1 2
Arena Media 1 4 -1 5 11 -1 2
Arena Fina 1 4-1 5 11 -1 2
Arena Limosa 14- 15 11 -1 2
Limo 14-1 6 11 -12
Arcilla
OcitCO 12
Marga 18-21 11 -12
Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11
Determlnaaoacuten del c o c ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio P a rce s OIiacutetos 36
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CAPITULO un PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
El cuadro N011 presenta los valores de p que es el coeficiente de escala para
varios tipos de suelo teniendo en cuenta las dos teacutecnicas de inyeccioacuten (con y sin
reinyeccioacuten) suponiendo que el volumen inyectado es de al menos 15 veces el
volumen perforado para llegar a los valores de p en la tabla Como era de
esperar los valores maacutes altos del coeficiente se producen para los anclajes
reinyectadas
Los graacuteficos de correlaciones empiacutericas para estimar los qs coeficientes para
anclajes con y sin reinyeccioacuten se presentan para las arenas y gravas en la
Figura 11 y de limos y arcillas en la Figura 12 construida sobre la base de los
resultados de Doix y Bustamante (1985) Fujita (1977) Ostermayer y Scheele
(1977) Ostermayer (1974) Koreck (1978) y Jones (1980 1984) En abscisas la
cantidad Pl se refiere al liacutemite de presioacuten de inyeccioacuten y N el nuacutemero de golpes
de la prueba SPT
0 0 9 i f i 15 20 U 30 39 40 4 fl 3 0 S5 90 6S 7 0
Pl (MPa)1 _____i _______ i _____ i______ i _______ i _____i______ i _______ l __ mdasha--------- a--------- J-----------1---------- 1---------- 1
0 K O 30 D 90 laquo m laquo) tu M) no t raquo 1U 1WN
Figura 11 Correlaciones empiacutericas para la fuerza de cizallamiento por unidad longitud en la arena I
grava (Bustamante y Doix 1985)
lsquo Determlnadoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para diserto dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 37
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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Las correlaciones muestran que en comparacioacuten con una sola inyeccioacuten de los
efectos de la reinyeccioacuten en fases sucesivas son aparentemente maacutes
pronunciada para las arcillas limos (Figura 12) que para la arena grava (Figura
11) contradiciendo las pruebas experimentales que indican que los suelos
arenosos son de mayor inyectabilidad y maacutes susceptibles a los efectos de la
sucesiva reinyeccioacuten a alta presioacuten Este comportamiento puede deberse a otros
factores no considerados por Bustamante y Doix (1985) en la interpretacioacuten
empiacuterica de los resultados de las pruebas de carga (Novaacuteis Souza 2001)
-------------1-------------1------------T---------- ---F-------- ---------------- ~lo 10 20 30 40 W 60
N
Figura 12 correlaciones empiacutericas para la resistencia al corte por unidad de longitud en arcillas
limos (Bustamante y Doix 1985)
3234 Meacutetodo de Costa Nunes (1987)
Similar al meacutetodo de Bustamante y Doix (1985) fue propuesto por Costa Nunes
(1987) pero con la importante diferencia de que la influencia de la presioacuten de inyeccioacuten puede ser analizada cuantitativamente no soacutelo cualitativamente como en el meacutetodo de Bustamante y Doix (1985)
La capacidad de carga del liacutemite del anclaje estaacute dada por
bullDetermigravenatigraveoacuten del e ffic iente de resistencia al corte unitagraverio entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralaleBachiller Jreeacute Antonio Partoes OIiacutetos 38
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CAPITULO lli PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOS P A MDISENtildeO DE ANCLAJES
= c + +(TI
r M Capacidad de carga limite o ultima
D Diaacutemetro medio del bulboe
nd Coeficiente de aumento del diaacutemetro debido a la presioacuten de inyeccioacuten
nl Coeficiente de reduccioacuten de longitud por la presioacuten no uniforme
Lb Longitud del tramo anclado
r Resistencia al cizallamiento en la interface bulbo - suelo
Para determinar la resistencia al cizallamiento en la interface suelo-bulbo Costa
Nunes (1987) considera el criterio de rotura de Mohr-Coulomb suponiendo una
inyeccioacuten a presioacuten residual a rsquor estimada en un 50 la presioacuten inyeccioacuten dada
c Cohesioacuten
Yc Peso especiacutefico del suelo a una profundidad al centro del bulbo
h Profundidad al centro del bulbo
nh Reduccioacuten del factor de profundidad cuando es maacutes de 9m
0 Angulo de friccioacuten
a r 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten
Seguacuten Costa Nunes en la mayoriacutea de los casos se puede considerar nh = na = nb = 1
lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 39
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA AL CORTE
UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
41 PROCEDIMIENTO DE TRABAJO
El presente procedimiento comprende los trabajos requeridos para la correcta
ejecucioacuten de los anclajes en la zona determinada en villa el salvador
411 Secuencia de los trabajos
4111 Anclajes de cable
Los anclajes post-tensados son estructuras flexibles y lineales compuestos por
varios cordones de acero de alta resistencia los cuales se adhieren o fijan con
cemento dentro de roca o suelo estable (pasando el planode falla) Los anclajes
al tensarlos transmiten los esfuerzos desde el cabezal (extremo visible en la
superficie del talud) hasta el tramo anclado mitigando de esta forma los
movimientos del talud
Los anclajes estaraacuten conformado por cordones de acero grado 270 de baja
relajacioacuten con 58rdquo (1500 mm) de diaacutemetro acorde con los requerimientos del
ASTM A-416 Las caracteriacutesticas mecaacutenicas del acero grado 270 de baja relajacioacuten son
Esfuerzo miacutenimo a la rotura 18980 kgmm2 (18619 KNcm2)
Esfuerzo de fluencia 17082 kgmm2 (16757 KNcm2)
Moacutedulo de elasticidad 2780000 kg (195 KNmm2)
Seguacuten los requerimientos indicados en la norma ASTM A-416 los valores de resistencias miacutenimas del cable se indica a continuacioacuten
Diaacutemetro del cordoacuten 1524 mm (0600 in)
Deterninadoacuten del ^laquofic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 40
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Aacuterea de acero por cordoacuten 14000 mm2 (0153 in2)
Resistencia miacutenima a la rotura (Fr) 2657000 kg (2607 kN)
- Resistencia miacutenima a la fluencia (Sfc) 2391000 kg (2346 kN)
Con estas caracteriacutesticas se obtienen seguacuten los lineamientos para disentildeo
indicados en las recomendaciones del Instituto del Post-Tensado los siguientes valores para cada cable de acero de 06rdquo de diaacutemetro (1524 mm)
- Carga de disentildeo o trabajo (060 F r ) 1595040 kg (15642 KN) Ftr
- Carga de ensayo (120 Ftr) 1914007 kg (18770 KN)
- Carga de incorporacioacuten (105 Ftr) 1674782 kg (16424 KN)
lsquo Porcentaje sugerido para los ensayos en anclajes temporales
a) Armado de Anclajes
La preparacioacuten de los anclajes ha sido realizado sobre una plataforma provisional para el montaje primero se prepararaacute el tubo de inyeccioacuten de PVC
clase 10 con diaacutemetro de 1rdquo donde se ejecutaraacuten los agujeros para la inyeccioacuten
(vaacutelvula-manguito) Luego alrededor del tubo de inyeccioacuten se colocaraacuten los
cables de acero sobre separadores y cortados seguacuten la longitud definitiva del
anclaje
Los cables requeridos fueron suministrados y montados en campo el tramo del
cable de acero correspondiente al bulbo del anclaje ha sido preparado previamente y en la zona de transicioacuten del tramo libre al anclado el cable fue
sellado con cinta plaacutestica para evitar la entrada de lechada de cemento al tramo libre el tramo libre se protegioacute (aisloacute) con una manguera de polietileno actuando
como un forro
lsquo Deterrnnadoacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes Olitos 41
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Figura 13 Armado de anclaje de cable
b) Perforacioacuten
El objetivo de las perforaciones para anclajes es la obtencioacuten de un agujero con
la mayor linealidad posible El diaacutemetro de la perforacioacuten debe permitir la instalacioacuten del anclaje de cable del modo maacutes faacutecil posible
Baacutesicamente existen dos sistemas de perforacioacuten que pueden ser utilizados en
la ejecucioacuten de anclajes El primero es el sistema rotativo convencional y el segundo ha roto percusioacuten
Para la ejecucioacuten de la perforacioacuten se ha empleado el meacutetodo rotativo con el uso de una zapata tipo widia
El sistema que se ha aplicado es de perforacioacuten a rotacioacuten con tuberiacutea HQ hasta la profundidad requerida una vez llegado a la cota se perfora con tuberiacutea de
revestimiento HW (rimando en la zona exterior de la tuberiacutea HQ) hasta llegar a la cota de fondo donde se colocaraacute el anclaje
Se procede a limpiar el sondeo con agua y se retira la tuberiacutea interior HQ una vez retirada toda la tuberiacutea HQ se procede a colocar el anclaje de cable
Bachllldrsquo Jeacute Antonio Paredes Oliws 42
Determinadoacuten del crofidente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclaje
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Colocado el anclaje de cable se procede a retirar la tuberiacutea de revestimiento HW
para despueacutes inyectar el anclaje con lechada de cemento
Figura 14 Colocado de anclaje de cable en sondeo
c) Inyeccioacuten
Los anclajes fueron fijados en el terreno a traveacutes de lechada de cemento compuesta por una mezcla de agua limpia con cemento Portland comuacuten tipo I
La gran mayoriacutea de las recomendaciones y praacutecticas existentes situacutean la relacioacuten
aguacemento entre 045 y 055 en peso
En nuestro caso se ha usado la relacioacuten ac de 050 mezcla que garantiza una
resistencia a la compresioacuten simple de 210 kgcm2 a los 7 diacuteas
Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enve la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 43
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Figura 15 Inyeccioacuten de anclaje de cable
d) Tensado
Todos los anclajes fueron tesados una vez que la lechada de cemento del
anclaje obtuvo la resistencia adecuada (210 kgcm2) se estimoacute en 7 diacuteas como miacutenimo en cada caso
El tesado de los anclajes se realizoacute con gato hidraacuteulico de hasta 100Tn de carga
de trabajo y con una carrera en el pistoacuten de hasta 10rdquo ademaacutes permitioacute tesar
los cables del anclaje en conjunto el tesado se realizoacute hasta llegar al arranque del bulbo
4112 Equipos y Materiales
Relacioacuten de equipos y materiales utilizados
Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Antonio Paredes O liw s 44
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Cuadro Ndeg 12 EQUIPOS UTILIZADOS
ITEM DESCRIPCION CANTIDAD
1 B O M B A DE LO D O S C M O T O R L IS TE R P E T TE R 100
2 B O M B A P A R A TE N S A D O E N E R P A C 100
3 G A T A H ID R A U L IC A E N E R P A C DE 10000 PSI 100
4 E Q U IP O DE P E R F O R A C IO N R O T A T IV O D IA M A N TIN O 100
5 B O M B A DE IN Y E C C IO N DE C E M E N T O 100
6 TU B E R IA DE P E R F O R A C IO N HQ y H W 100
7 TU B E R IA DE IN Y E C C IO N C O N O B T U R A D O R 100
8 E Q U IP O DE SPT 100
42 ESTIMACIOacuteN DE LA CAPACIDAD DE CARGA SEGUacuteN LOS DATOS OBTENIDOS EN EL ESTUDIO DE MECAacuteNICA DE SUELOS
De acuerdo a los datos obtenidos en el estudio de mecaacutenica de suelos se tiene
lo siguiente
Cuadro Ndeg 13 DATOS REALES DEL ESTUDIO
DATOS
Del estudio de mecaacutenica de suelos De los anclajes
Paraacutemetros Unidad Paraacutemetros Unidad
Cohesioacuten 0 Carga de Anclaje NA
Angulo de friccioacuten 2870o Profundidad del bulbo de anclaje 950m
Peso Unitario 1476 KNm3 Diaacutemetro del bulbo 0114m
Clasificacioacuten SUCS Arena limosa gradada SP-SM
Longitud del Bulbo de Anclaje 40 50 y 60m
Factor de seguridad Presioacuten de iny^cioacuten 60 kgcm2
Habiendo obtenido todos los paraacutemetros necesarios se puede estimar las capacidades de cargas de acuerdo a los meacutetodos mencionados en el capiacutetulo anterior(Capiexcltulo III 323)
Deterrntoadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 45
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gt Norma Brasilera NBR 5629
gt Bustamante y Doix 1985
gt Meacutetodo Costa Nunes 1985
421 Norma Brasilera NBR 5629
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son las longitudes
ancladas que 40 50 y 60m asiacute como el valor Itf igual a 15 valor que se
obtiene del tipo de suelo del cuadro Ndeg 10
Cuadro Ndeg 10 - Coeficiente Kf de suelos granulares NBR-5629
Suelo Compacidad
Suelta Compacta Muy Compacta
Limo 010 040 100
Arena Fina 020 060 150
Arena Media 050 120 200
Gruesa y Pedr^ones 100 200 300
2 - M C T O D O D E L A N O R M A B R A S I L E R A - 5 6 2 9
_ J 7 -T = 0 -7 U t L r K s Para suelos granularesmax Z b f
T (max) =
az =
Capacidad de carga limite o ultima TN
Esfuerzo vertical efectivo en el punto medio del anclaje KNm2
O
CIl
II II Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje m
Longitud del bulbo del anclaje m
coeficiente de anclaje dado en la Tabla Ndeg M
Cuadro Ndeg 14 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BR-5629
y e
(K N m 2 )
z
iexclm )
D
(m )
a z
(K N m 2 )
U
( m )
Lb
(m )
K f T ( m a x )
lt trade l
14 8 7 0 01 103 32 0 4 3 4 0 9 15 27 23 _
14 8 65 0 1 9 5 9 4 0 4 3 5 0 15 V 3 1 6 1 ___
14 8 6 0 H 0 1 8 8 5 6 0 4 3 6 0 B U 15 35 01
Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de arolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes Ouumltos 46
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422 Meacutetodo Bustamante y Doix 1985
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son la parte anclada
40 50 y 60m el diaacutemetro perforado 0114m el coeficiente p que es el
coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo seguacuten el tipo de inyeccioacuten para
nuestro caso es el 14 derivaacutendose este valor del estudio de suelo (Cuadro Ndeg
11) El coeficiente qs (resistencia cortante) toma valores de 02 y 025 Mpa
Cuadro Ndeg 11 - Coeficiente p para suelos
Tipo de Suelo Coeficiente P
Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten
Grava 180 13 -14
Grava Arenosa 1 6 -1 8 12 -14
Arena con Grava 1 5 -1 6 12-13
Arena Gruesa 14- 15 11 - 12
Arena Media 1 4 -1 5 11 - 12
Arena Fina 14 -1 5 11 -12
Arena Limosa 14- 15 1 1 -1 2
Limo 14- 16 1 1-1 2
Arcilla 1 8 -2 0 12
Marga 18- 21 11 - 12
Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11
3- METODO DE BUSTAMANTE Y DOIX 1985
T(max) = Capacidad de carga limite o ultima TN
De= Diaacutemetro medio para el tramo anclado m
Dp = Diaacutemetro perforado para el tramo anclado mLb= Longitud del tramo anclado m
P = Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten qs= Resistencia al cizallamiento o cortante Mpa
ldquoDeterminadoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo de anclajerdquoBachiller Jraeacute Antonio Paredes Oliws
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Cuadro Ndeg 15 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BUSTAMANTE DOIX 1985
p Dp
(m)De(m)
Lb(m)
qs
(Mpa)
T (max)
(TN)130 011 0149 40 025 4759130 011 0149 50 02 4759130 011 0149 60 02 5710
423 Meacutetodo Costa Nunes 1985
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada necesarios son la
longitud de la parte anclada 40 50 y 60m el diaacutemetro perforado para el tramo
anclado 0114m ademaacutes el coeficiente de reduccioacuten por la presioacuten no uniforme
ni el coeficiente de aumento de diaacutemetro nd por la presioacuten de inyeccioacuten estos
dos uacuteltimos coeficientes toman valores de 1 otro dato de entrada importante
seguacuten Costa Nunes es la resistencia cortante t que es calculada con la
expresioacuten
T f = c + (c rsquo+CT rsquo 0 SUELOSGRANUWRES
r f = c + (y chnh +CTr )tan0 SUELOS COHESIVOS
C = Cohesioacuten del suelo KNm2yc= Peso especifico del suelo a una profundidad al centro del bulbo KNm3 h = Profundidad al centro del bulbo m
nh = Factorde correccioacuten cuando esta a una superior a 9m 0 = Angulo de friccioacuten
or= 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten KNm2
Para mayoriade asos nh = nb = nd = 10 De acuerdo a Costa Nunes
Cuadro Ndeg 16 RESISTENCIA CORTANTE SEGUacuteN DATOS
C ye h nh 0 OT T
(KNm2) (KNm3) (m) (0 ) (KNm2) (KNm2)
00 148 70 10 287 4000 2756
00 148 65 10 287 4000 2715
00 148 60 10 287 4000 2675
techlllerJtoeacute Antonio Parces Oliws 4 8
Deteminadoacuten del (E fic ien te de resistencia al corte unitario ende la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquo
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La resistencia cortante hallada de esta ecuacioacuten depende de los paraacutemetros
mostrados en la figura superior asiacute como la presioacuten de inyeccioacuten que se usa no
supera los 8 a 10 Kgcm2 con estos datos se halla el esfuerzo cortante que es
un valor de 3924 KNm2 El diaacutemetro medio de la perforacioacuten es de 0137m
1- METODO DE COSTA NUNES
T(max) = C a pa c idad d e ca rga l im i te o u l t im a TN
D e = D ia m e tro m e d io d e l b u lb o m
nd= C o e f ic ie n te d e a u m e n to d e l d ia m e tro d e b id o a la p re s ioacute n d e in y e c c ioacute n
^ = L o n g itu d d e l t ra m o a n c la d o m
nl = C o e f ic ie n te d e re d u c c ioacute n d e lo n g itu d p o r la p re s ioacute n n o u n ifo rm e
x = R e s is te n c ia al c iz a lla m ie n to e n la In te r fa s e b u lb o s u e lo K N m 2
Cuadro Ndeg17 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO COSTA NUNES 1985
ni Lb nd De Tmax(m) (m) (TN)
10 40 10 011 403
10 50 10 011 497
10 60 10 011 587
Aplicado estos tres meacutetodos para calcular la capacidad de carga uacuteltima podemos elaborar el siguiente cuadro Ndeg 18
Cuadro Ndeg 18 CUADRO RESUMEN PARA LAS DIFERENTES LONGITUDES DE BULBOS
ANCLAJE METODO NBR-5629 BUSTAMANTE Y DOIX COSTA NUNES
BULBO T (Max) T (Max) T (Max)
(m) (TN) (TN) (TN)
40 27-23I M t 4759 4030
50 3161 4759 4970
60 3501 5710 5870
D e t^m ito a oacute n del ^laquo fic ien te de resistencia al to rte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 49
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43 RESISTENCIA ENTRE EL BULBO Y EL SUELO
La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las
propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y
la presioacuten de inyeccioacuten (Cuadro N0 11)
El esfuerzo al cortante en el anclaje puede ser calculado por la expresioacuten
(Littlejohn y Bruce 1975)
Ecuacioacuten (10)
Doacutende
T = Fuerza de tensioacuten de disentildeo
D h = Diaacutemetro del hueco
r a = Esfuerzo de cortante permitido
Lb = Longitud cementada del bulbo
Determ l^raoacuten del ctoficiente de resistencia al torte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje Bachiller Jraeacute Antonio Partoes O lilaquo s 50
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Cuadro N0 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuerzos en bulbos de diaacutemetro
pequentildeo (Sabatini y otros 1999)
Tipo de SueloFactor Suelo Granular Suelo Cohesivo
Propiedades del sueloAngulo de friccioacuten tamantildeo y distribucioacuten de los agriados Mheslon Indice plastico
l^todo de perforacioacuten El uso de tuberiacutea de revestimiento aumenta los esfuereos normales y de friccioacuten
El uso de lodos en la ^rforacioacuten disminuye la capacidad
Longitud del bulto
La resistencia aumenta al aumentar la longitud del bulbo hasta los 6 metros con incrementos moderados hasta los 12 metros y muy ^co Incremento despueacutes de los 12 m
Incrementos continuos en suelos con resistencia no drenada menor de 96 kPa
1 ----mdash r
Aumenta la resistencia hasta un diaacutemetro de 30 centiacutemetros
Diaacutemetro del bulboAumenta la resistencia al aumentarel diaacutemetro hasta 10 centiacutemetros y muy poco a partir de ese diaacutemetro
i
La capacidad del ancla aumenta al aumentar la presioacuten de inyeccioacutenPresioacuten de Inyeccioacuten
La capacidad del ancla aumenta solamente con inyeccioacuten por etapas Presiones iniciales muy altas deben evltarse
En el Cuadro N0 20 se muestran algunos valores del esfuerzo de cortante permitido para anclajes en roca y en suelos Los tendones deben separarse
entre siacute utilizando espaciadores para asegurar la adherencia total de cada uno
de ellos a la mezcla cementante en toda la longitud del bulbo Adicionalmente
deben colocarse centralizadores para garantizar que existe un cubrimiento de mezcla de miacutenimo 10mm
Determinadoacuten del cw ficlente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliras 51
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Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo
interface a lo largo del bulbo (Modificado de PTI
de anclaje y el material en la
1996)
R esistencia Uacute ltim a al C ortan te R es is tenc ia Uacute ltim a alen tre el Bulbo y el ^ t e r ia l en la C ortan te entre el B u lto y el
T ipo de ^ t e r ia l In tertace P eriacutem etra l del B u lto ^ t e r i a l en la Interfacepara Iny toc ione s por P eriacutem etra l del B u lto para
G ravedad Inyecciones a P resioacuten
Kpa Kpa
G ranito y basa lto 1700 a 3100
C aliza do lom fflca 1 4 0 0 a 2 1 0 0
C aliza blanda 1000 a 1ltW0
P izarras y lutitas duras 800 a 1400
Lutrias blandas 200 a 800
Aren iscas 800 a 1700
Aren iscas m e tto riza d a s 700 a 800
C reta 200 a 1100
^ r g a m eteorizada 150 a 250
C oncre to 1400 a 2 8 0 0
Arcilla lim osa blanda30 a 70
Arcilla lim osa30 a 70
Arcilla dura de p lastic idad m edia a alta
30 a 70 30 a 100
Arcilla m uy dura de p lastic idad m edia a alta
70 a 170
Arcilla m u y dura lim osa de p lastic idad m edia
270 a 370
Arena de grano m edio a fino dens idad m edia a alta
80 a 370
Arena de grano grueso con grava densidad media
100 a 600
Arena de grano g rueso con grava densidad densa a m uy densa
70 a 140 250 a 900
Arenas lim osas170 a 400
D etritos g lac ia les densos300 a 500
Grava arenosa densidad m edia200 a 1300
Grava arenosa densa a m uy densa 270 a 1300
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario en te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 52
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Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga en bulbos de anclas preshy
tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatini y otros 1999)
Tipo de Suelo
DensidadRelativa
(SPT)
Transferencia Estirada en
kNmmdashf---------------------- 1
Suelta 145^ en a y l^d ia densa 220grava Densa 290
Suelta 100^ en a l^dia densa 145
Densa 190
Suelta 70^ en a y l^d ia densa 100limos Densa 130
I^zcla de arenay arcilla Dura 30de baja l^ y Dura 60plasticidad
Suelta SPT = 4 a 15^ d ia densa SPT = 15 a 30
Densa SPT = mas de 30
431 Calculo de la adherencia
La resistencia a la adherencia muy raramente se mide en el laboratorio y no existe un procedimiento estaacutendar para calcularla La mayoriacutea de los disentildeos se basan en estimativos ldquocrudosrdquo de la resistencia entre el suelo o roca y el bulbo
por correlacioacuten con casos similares tablas de resistencias tiacutepicas o por la
experiencia local
La carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar SPT como se
indica en la Cuadro Ndeg 20 (Sabatini y otros 1999) El factor de seguridad recomendado debe ser mayor de 20
La suposicioacuten de la resistencia entre el bulbo y el suelo genera una gran incertidumbre en el disentildeo y en ocasiones se ha llegado a fracasos
Determlnaaoacuten del cw fic iente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 53
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Como solucioacuten a la incertidumbre generada por la suposicioacuten de la adherencia
entre el bulbo y el suelo se acostumbra a realizar pruebas de carga de anclajes
con el objeto de verificar en campo los valores supuestos y si es necesario
modificar las longitudes del bulbo o las cargas aplicadas
Estos ensayos son muy importantes al inicio del proceso de construccioacuten de los
anclajes Despueacutes de realizados los ensayos de carga se procede a revisar y
actualizar el disentildeo en lo relacionado con los bulbos de anclaje especialmente
cuando se requiere aumentar su longitud
44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE EL BULBO Y EL
SUELO EN VILLA EL SALVADOR
441 Tensado de anclajes
Los anclajes han sido tensados hasta llegar al arranque del bulbo para esto se
detalla a continuacioacuten los resultados de la prueba de tensado
Cuadro Ndeg 22 CARGA DE ARRANQUE DE BULBOS EN VILLA EL SALVADOR
Anclaje Longitud Bulbo (m) Carga Tesado (TN)
A-I 40 3646
A-ll 50 4215
A-lll () 60 4404
() Para el anclaje A-lll no se llegoacute al arranque
Con los datos obtenidos procedemos a calcular el esfuerzo de corte en la
interaccioacuten bulbo - suelo para esto nos apoyamos con la Ecuacioacuten (10)
Seguacuten la ecuacioacuten se tiene
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller J toeacute Antonio Paredes OHtos 54
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T
nDhLb
Cuadro Ndeg 23 ESFUERZO DE CORTE ENTRE BULBO - SUELO EN VILLA EL SALVADOR
ANCLAJE T(TN) Dh (m) Lb(m) T a (KNm2)
A-I 3646 01143 40 24902
A-ll 4215 01143 50 23030
A-lll () 4404 01143 60 20053
lsquo to te rm in^oacuten del ctoficlente de resistencia al torte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 55
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Ciril OBTENIDOS
CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS
51 Capacidad de Carga Ultima Obtenido
La capacidad de carga ultima obtenida en campo para los anclajes A-I y A-ll se
verifica cuando el bulbo falla por arrancamiento mientras que para el anclaje A- III el bulbo no falla por arrancamiento sin embargo se ensaya hasta llegar al
liacutemite de fluencia
De acuerdo al cuadro N0 22 para los anclajes A-I y A-ll se ha llegado a la carga
ultima mientras que para el anclaje A-lll se ha llegado a la carga miacutenima de
fluencia
El cuadro N0 23 nos indica el esfuerzo de corte real que existe entre el bulbo y
el suelo de la zona en estudio los valores de ^ a para los anclajes A-I y A-ll son
calculados de acuerdo a la Ecuacioacuten (10)
52 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido
De los valores obtenidos con referencia a los anclajes A-I y A-ll se puede
comparar con los valores del Cuadro Ndeg 20 por consiguiente para las arenas
limosas se tiene un rango de valores que pudiera tomar ^ a (170 KNm2 - 400
KNm2) el cual estaacute dentro de ese rango nuestros valores hallados para nuestro
tipo de suelo en estudio seguacuten el Cuadro Ndeg 23
Haciendo un graacutefico comparativo con los resultados obtenidos del Cuadro Ndeg 23
y los datos que nos brinda el Cuadro Ndeg 20 de acuerdo al rango de valores se
tiene el Figura Ndeg 16
En la Figura Ndeg 16 podemos visualizar los valores obtenidos que se encuentran
dentro del rango de valores de Resistencia Uacuteltima al Cortante entre el Bulbo y el
suelo arenoso
Determinacioacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 56
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Civil OBTENIDOS
Figura Ndeg 16 Valores resistencia uacuteltima
Tambieacuten se pudo observar que los diaacutemetros reales fueron mayores en
comparacioacuten con el diaacutemetro de perforacioacuten tal como se muestra en el cuadro
N0 24 -
Cuadro Ndeg 24 DIAacuteMETROS REALES EN CAMPO Y EL EN AUMENTO
ANCLAJE D Teoacuterico (m)D Real de
Anclaje (m)() Aumento
A-I 01143 0141 2336
A-ll 01143 0147 2860
A-lll () 01143 0151 3211
lsquo Deteroinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte uniterio e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jw eacute Antonio Paredes O liw s 57
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Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
61 CONCLUSIONES
1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de
valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se
realizoacute la prueba (Villa el Salvador)
2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de
resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso
para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar
en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de
suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador
3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada
4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)
debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo
previamente calibrado
5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo
tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de
Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros
meacutetodos estimativos
6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga
requerida
7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten
8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi c o n c l u s io n e s y r e c o m e n d a c io n e s
62 RECOMENDACIONES
1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de
verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del
comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio
2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con
precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las
longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea
evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de
perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria
de los anclajes
3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en
cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser
mayores
4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable
controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten
los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos
lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil B IB L IO G R A F IA
BIBLIOGRAFIacuteA
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estabilizacioacuten de excavaciones profundasrdquo Tesis UNI - FIC Civil 2011
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Determlnatiacuteoacuten del c iacutec le n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de anclajetachlller Jraeacute Antonio Paredes Oliws 60
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil
CAPITULO II ESTUDIO DE LAS CARACTERIacuteSTICAS DE SUELOSARENOSOS Y PARAacuteMETROS EN VILLA EL SALVADOR
Por otro lado se muestra una correlacioacuten empiacuterica aproximada seguacuten Peck
Harrison y Thornbum (1953) de los estados de compacidad y los aacutengulos de
friccioacuten propuesta en base a ensayos de penetracioacuten estaacutendar Tal como se
muestra en la Cuadro N0 08
Cuadro Ndeg 08- CORRELACION ENTRE LA PENETRACION ESTANDAR Y EL ANGULO DE
FRICCIOacuteN INTERNA
PENETRACION ESTANDAR ANGULO DE FRICCION
N (Golpespie) (Grados)
0 - 4 2 8 - 2 9
4 - 1 0 2 9 - 3 0
1 0 - 30 3 0 - 3 6
3 0 - 50 36-41
gt 50 41 -45
ldquoFuente Peck Harrison yThornbum (1953)rsquorsquo
De acuerdo con estas referencias podemos asumir paraacutemetros con valores de
acuerdo a las inspecciones de campo de tal forma de estar del lado de la
seguridad
Como ensayo determinante se ha realizado ensayos de corte directo sobre
muestra remoldeada y drenada para hallar los paraacutemetros de Cohesioacuten (C) y
Angulo de friccioacuten 0 Los ensayos se realizaron en el laboratorio N0 2 de Mecaacutenica
de suelos y pavimentos de la Universidad Nacional de Ingenieriacutea
Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute ^ ito m o Partoes O liw s 26
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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARA DISENtildeO DEANCLAJES
31 CONDICIONES GEOLOacuteGICAS GEOTEacuteCNICAS
El perfil estratigraacutefico del suelo donde se realizoacute el estudio de mecaacutenica de suelo
presenta las siguientes caracteriacutesticas de suelo
- De OOOm a 900m Material encontrado es una arena limosa mal gradada de color gris claro (SP-SM)
- De 900m a 1100m (SW-SM) Se trata de una arena limosa bien gradada
compacta
- De 1100m a 1200m (SM) Arena limosa de densidad compacta
De acuerdo al estudio realizado in situ se determina los valores de la densidad
natural y el aacutengulo de friccioacuten para el lugar especiacutefico de Villa el Salvador de la
ciudad de Lima consideraremos el valor de cohesioacuten nula en el estudio y se
tomara dicho valor por ser un valor aun conservador para esta zona (Cuadro N0
09)
Seguacuten el estudio realizado no se encontroacute napa freaacutetica indicando que la
profundidad debe estar considerablemente maacutes abajo que la cota de cimentacioacuten
del proyecto (aproximadamente a 5000 m de profundidad)
Cuadro Ndeg 09 ESTRATIGRAFIacuteA DEL SUELO EN ZONA DE ESTUDIO DE VILLA EL
SALVADOR
Material Profundidad(m)
Nomenclaturasues Ytalt
(KNm3)Cohesioacuten
KPaAngulo de
Friccioacuten ($)
ArenaLimosa 0 0 0 -8 5 0 SP-SM 1534 0 287
ArenaLimosa 8 50 -11 00 SW-SM 1581 0 299
ArenaLimosa 1100-1150 SM 1596 1 281
Cabe sentildealar que para un disentildeo final de la estabilidad del talud con muro
pantalla anclada se recomienda la revisioacuten de la armadura de acero del muro
Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla jersquofech ille rJ re eacute ^ ito m o Paredes O liw s 27
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CAPITULO iexcln PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
que absorberaacute los esfuerzos del empuje del subsuelo para lo que se estaraacute a
disposicioacuten para las aclaraciones requeridas para el detalle respectivo
32 ESTABILIDAD DE CAPACIDAD DE CARGA DE PANTALLAS
ANCLADAS EN SUELOS
321 Introduccioacuten
El comportamiento de un anclaje en el suelo se rige principalmente por el
mecanismo de transferencia de la carga soportada por el anclaje al suelo masivo
a traveacutes de interacciones en la interfase suelo de bulbo (Figura 31) Este
mecanismo de interaccioacuten resulta en un aumento de la tensioacuten normal efectiva
del suelo y por consiguiente aumentando su resistencia a la cizalladura y el
factor de seguridad contra la rotura
En el disentildeo de una cortina atirantado la hipoacutetesis baacutesica es que las fuerzas
horizontales generadas por las presiones de contacto en la estructura del suelo
deben ser equilibradas por puntales mientras que el alivio de las tensiones
normales verticales causadas por la excavacioacuten por supuesto no Con esto los
valores de la tensioacuten de cizallamiento inducido por el proceso de excavacioacuten
aumentan significativamente con la profundidad de este
La tendencia de la cortina se mueve dentro de la excavacioacuten de la represioacuten
inducida por el suelo a lo largo de la superficie del suelo Pero pretensado la
primera liacutenea de las barras de cortina presiona contra las paredes de la
excavacioacuten sujetaacutendola al punto de anclaje Con el avance de la excavacioacuten la
estructura ahora tiende a girar alrededor de la primera liacutenea de amarre
causando desplazamientos laterales en el nuevo nivel de la excavacioacuten a su
vez de nuevo seraacute restringido por la aplicacioacuten de pretensado en la siguiente
liacutenea de anclaje Por lo tanto el movimiento de la cortina medida que avanza la
excavacioacuten se forma por una combinacioacuten de rotacioacuten y traslacioacuten influenciada
por un nuacutemero de factores tales como la cortina de incrustaciones en el terreno
de cimentacioacuten la inclinacioacuten varillas el grosor y rigidez de la estructura valores
de la distribucioacuten hipoacutetesis de sobrecarga de presiones de contacto en la interfaz suelopantalla etc La figura 04 ilustra las fuerzas que actuacutean sobre las bandas
Determinadoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute ta t to io Paredes O liw s 28
UNI^RSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil
CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
y las tensiones de cizallamiento en la interface suelo-pantalla que se desarrollan
en la excavacioacuten que se lleva a cabo
tFigura 04 Mecanismo de transferencia de carga en anclajes (Juran e Elias 1991)
Superficie de terreno
Figura 05 Sistema idealizado de fuerzas sobre pantallas atirantadas (Hanna 1982)
322 Modos de falla de pantallas ancladas en suelos
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes O liw s 29
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CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Hay varios mecanismos posibles de falla de los muros anclados Estas fallas
comuacutenmente son causadas por exceso de carga sobre un ancla Las cargas de
exceso pueden estar relacionadas con la carga de pre-tensionamiento la
secuencia de excavaciones las fuerzas del agua y fuerzas siacutesmicas entre otras
Los mecanismos de falla pueden involucrar los tendones la masa de suelo el
bulbo o las estructuras superficiales
Los principales tipos de falla son los siguientes de acuerdo con la figura 06
Figura 06 Tipos de ruptura de una pantalla anclada en suelo (GeoRio 2000)
a) Punzonamiento en la base - el suelo de fundacioacuten que soporta la base de
la pantalla tiene una capacidad de carga baja de menos de 20 kPa con iacutendice de resistencia a penetracioacuten NSPT lt 10
b) Rotura en fondo de la excavacioacuten - puede ocurrir cuando existe una capa de terreno blando debajo del nivel de excavacioacuten
Determinadoacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 30
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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
c) Ruptura Global - romper la cuntildea en mayor riesgo durante el proceso de
excavacioacuten o disturbacion generalizado de profundidad (veacutease tambieacuten
la Figura 07)
d) Deformacioacuten Excesiva - puede ocurrir durante la construccioacuten antes de
que el pretensado de los anclajes
e) Rotura del tirante - se puede producir si los componentes del sistema son
individualmente atirantado inadecuadamente o debido a la ocurrencia de
la sobrecarga de los anclajes durante la construccioacuten cuando no todos
los niveles de anclaje tambieacuten se instalaron
f) Rotura de la pantalla - ocurrencia de ruptura en flexioacuten debido al disentildeo
estructural inadecuado o ruptura de perforacioacuten anclas
Rupftra laquom cunha Ruptura generalizada
Figura 07 Tipos de ruptura global cuntildea y generalizada (GeoRio 2000)
323 Estimacioacuten de la capacidad de carga de anclaje en suelos
La mejor estimacioacuten de la capacidad de carga de los anclajes en suelos se
determina mediante la realizacioacuten de pruebas preliminares de anclaje construido
con la misma tecnologiacutea y mano de obra en el futuro emplazamiento de la obra
ya que no es teoacutericamente posible incorporar meacutetodos para el caacutelculo de la
influencia de diversos factores determinantes tales como proceso de perforacioacuten la calidad de mano de obra el proceso de inyeccioacuten etc
^ te rm in a c ioacute n del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes OIiacutetos 31
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CAPITULO lli PARAMETROS GEOTECNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
En general los meacutetodos disponibles para la determinacioacuten de la capacidad de
carga de los anclajes en suelo consideran que la resistencia del anclaje se debe
exclusivamente a la resistencia al corte desarrollado en la interface suelo-bulbo
sin tomar en consideracioacuten de los efectos del proceso de construccioacuten
incluyendo la influencia de procedimiento de inyeccioacuten soacutelo cualitativamente
3231 Norma Brasileiacutera NBR-5629
La NBR-5629 recomienda la estimacioacuten preliminar de liacutemite de capacidad de
carga anclada usando las siguientes expresiones
Suelos Granulares
Suelos Cohesivos r = a 0 UXb sO O M
Doacutende
Capacidad de carga limite o ultima
G Tensioacuten vertical efectiva en el punto medio del anclaje
U Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje
K f Coeficiente de anclaje dado en la Cuadro Ndeg 10
Lb Longitud del bulbo del anclaje
o Coeficiente de reduccioacuten de resistencia al corte no drenada Su
a 0 = 075 para Su s 40 kPa yPara suelos cohesivos
a 0 = 035 para Su s 100 kPa
lsquo Determinadoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de arcla|eBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliros 32
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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Cuadro Ndeg 10 COEFICIENTE Kr DE SUELOS GRANULARES
Suelo Compacidad
Suelta Compacta Muy CompactaLimo 010 040 100
Arena Fina 020 060 150
Arena Media 050 120 200
Gruesa y Pedr^ones 100 200 300
ldquoFuente Norma Brasilera NBR-5629
Este meacutetodo no tiene en cuenta los efectos de la presioacuten de inyeccioacuten El NBR-
5629 reconoce que la inyeccioacuten del bulbo de anclaje de la lechada puede ser del
tipo simple con flujo ascendente y de una sola etapa o por medio de vaacutelvulas y
en etapas sucesivas a criterio de la empresa ejecutora siempre que esteacuten
garantizados el llenado completo del agujero abierto en el suelo y la capacidad
de carga para el anclaje
3232 Meacutetodo de Ostermayer (1974)
Propone aacutebacos que relaciona la longitud de la zona de anclaje (bulbo) con la
capacidad de carga maacutexima de anclaje basado en el anaacutelisis de los resultados
de aproximadamente 300 ensayos en Alemania en anclajes con diaacutemetro de
perforacioacuten entre 10 y 20 cm y cobertura del suelo superior a 4m
La Figura 08 muestra las correlaciones sugeridas por Ostermayer para suelos
granulares sin especificacioacuten del procedimiento de inyeccioacuten o los valores de la presioacuten de inyeccioacuten
D e te ^ in a d oacute n del creficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato la je Bachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 33
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CAPITULO PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOSPARADISENtildeO DE ANCLAJES
laquoen
9laquo
O
mdash g pedregulho arenoso
areia meacutedia a grossa com pedregulho
Figura 08 Capacidad liacutemite de carga de anclaje en suelos granulares seguacuten Ostermayer (1974)
Para suelos cohesivos (limos y arcillas plaacutesticas medianas arcillas altamente
plaacutesticas) Ostermayer (1974) tambieacuten presento en la Figura 09 la variacioacuten con
la longitud de bulbo de la resistencia al cizallamiento en la interface suelobulbo
por unidad de longitud para anclajes realizados con y sin reinyeccioacuten En la
Figura 10 la variacioacuten en la resistencia al corte se muestra como una funcioacuten de
la reinyeccioacuten de presioacuten con lechada de cemento en la relacioacuten agua cemento
preparado = 04
ldquoDeterminaaoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jraeacute Antonio P a rce s OIitos 34
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CAPITULO IIIrsquo PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Figura 09 Resistencia a la rotura por unidad de longitud de los anclajes en suelos cohesivos
(Ostermayer 1974)
400
300
19 ancoragens executadas em argila de mediacutea a alta plasticidade Wl = 48a58 lp = 25 a35 le =11 a12
2001
Perfura^aacuteo
15(4M|
1510)
com reve^mento seco sem revestlmento seco sem revestimento com lavagem 15(420) - diagravemetro do furo- 15cm
-420 Kg de cimento consumido nareinjepao
1000 2000 3000 4000
Pressaacuteo de iacutenjegaacuteo (kPa)
Figura 10 Influencia de la presioacuten de inyeccioacuten en la resistencia al corte en suelos cohesivos
(Ostermayer 1974)
Determinacioacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio Paredes O liw s 35
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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
3233 Meacutetodo de Bustamante amp Doix (1985)
Basado en 120 pruebas de carga realizadas en Francia Bustamante y Doix
(1985) sugieren un meacutetodo para el dimensionamiento de los anclajes los cuales
consideran la influencia de la teacutecnica de inyeccioacuten presioacuten de inyeccioacuten y
volumen de pulverizacioacuten de cemento inyectado La capacidad de carga liacutemite de
anclaje Tmax se puede determinar por
Tmm Capacidad de carga limite o ultima
De Diaacutemetro medio para el tramo anclado
Dp Diaacutemetro perforado para el tramo anclado
P Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten
Lb Longitud del tramo anclado
qs Resistencia al cizallamiento o cortante
Cuadro Ndeg 11 COEFICIENTE 0 PARA SUELOS
Tipo de Suelo Coeficiente 0
Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten
Grava 180 13-14
Grava Arenosa 1 6-1 8 12-14
Arena con Grava 1 5-1 6 12-13
Arena Gruesa 1 4-1 5 11 -1 2
Arena Media 1 4 -1 5 11 -1 2
Arena Fina 1 4-1 5 11 -1 2
Arena Limosa 14- 15 11 -1 2
Limo 14-1 6 11 -12
Arcilla
OcitCO 12
Marga 18-21 11 -12
Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11
Determlnaaoacuten del c o c ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio P a rce s OIiacutetos 36
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CAPITULO un PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
El cuadro N011 presenta los valores de p que es el coeficiente de escala para
varios tipos de suelo teniendo en cuenta las dos teacutecnicas de inyeccioacuten (con y sin
reinyeccioacuten) suponiendo que el volumen inyectado es de al menos 15 veces el
volumen perforado para llegar a los valores de p en la tabla Como era de
esperar los valores maacutes altos del coeficiente se producen para los anclajes
reinyectadas
Los graacuteficos de correlaciones empiacutericas para estimar los qs coeficientes para
anclajes con y sin reinyeccioacuten se presentan para las arenas y gravas en la
Figura 11 y de limos y arcillas en la Figura 12 construida sobre la base de los
resultados de Doix y Bustamante (1985) Fujita (1977) Ostermayer y Scheele
(1977) Ostermayer (1974) Koreck (1978) y Jones (1980 1984) En abscisas la
cantidad Pl se refiere al liacutemite de presioacuten de inyeccioacuten y N el nuacutemero de golpes
de la prueba SPT
0 0 9 i f i 15 20 U 30 39 40 4 fl 3 0 S5 90 6S 7 0
Pl (MPa)1 _____i _______ i _____ i______ i _______ i _____i______ i _______ l __ mdasha--------- a--------- J-----------1---------- 1---------- 1
0 K O 30 D 90 laquo m laquo) tu M) no t raquo 1U 1WN
Figura 11 Correlaciones empiacutericas para la fuerza de cizallamiento por unidad longitud en la arena I
grava (Bustamante y Doix 1985)
lsquo Determlnadoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para diserto dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 37
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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Las correlaciones muestran que en comparacioacuten con una sola inyeccioacuten de los
efectos de la reinyeccioacuten en fases sucesivas son aparentemente maacutes
pronunciada para las arcillas limos (Figura 12) que para la arena grava (Figura
11) contradiciendo las pruebas experimentales que indican que los suelos
arenosos son de mayor inyectabilidad y maacutes susceptibles a los efectos de la
sucesiva reinyeccioacuten a alta presioacuten Este comportamiento puede deberse a otros
factores no considerados por Bustamante y Doix (1985) en la interpretacioacuten
empiacuterica de los resultados de las pruebas de carga (Novaacuteis Souza 2001)
-------------1-------------1------------T---------- ---F-------- ---------------- ~lo 10 20 30 40 W 60
N
Figura 12 correlaciones empiacutericas para la resistencia al corte por unidad de longitud en arcillas
limos (Bustamante y Doix 1985)
3234 Meacutetodo de Costa Nunes (1987)
Similar al meacutetodo de Bustamante y Doix (1985) fue propuesto por Costa Nunes
(1987) pero con la importante diferencia de que la influencia de la presioacuten de inyeccioacuten puede ser analizada cuantitativamente no soacutelo cualitativamente como en el meacutetodo de Bustamante y Doix (1985)
La capacidad de carga del liacutemite del anclaje estaacute dada por
bullDetermigravenatigraveoacuten del e ffic iente de resistencia al corte unitagraverio entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralaleBachiller Jreeacute Antonio Partoes OIiacutetos 38
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CAPITULO lli PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOS P A MDISENtildeO DE ANCLAJES
= c + +(TI
r M Capacidad de carga limite o ultima
D Diaacutemetro medio del bulboe
nd Coeficiente de aumento del diaacutemetro debido a la presioacuten de inyeccioacuten
nl Coeficiente de reduccioacuten de longitud por la presioacuten no uniforme
Lb Longitud del tramo anclado
r Resistencia al cizallamiento en la interface bulbo - suelo
Para determinar la resistencia al cizallamiento en la interface suelo-bulbo Costa
Nunes (1987) considera el criterio de rotura de Mohr-Coulomb suponiendo una
inyeccioacuten a presioacuten residual a rsquor estimada en un 50 la presioacuten inyeccioacuten dada
c Cohesioacuten
Yc Peso especiacutefico del suelo a una profundidad al centro del bulbo
h Profundidad al centro del bulbo
nh Reduccioacuten del factor de profundidad cuando es maacutes de 9m
0 Angulo de friccioacuten
a r 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten
Seguacuten Costa Nunes en la mayoriacutea de los casos se puede considerar nh = na = nb = 1
lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 39
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA AL CORTE
UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
41 PROCEDIMIENTO DE TRABAJO
El presente procedimiento comprende los trabajos requeridos para la correcta
ejecucioacuten de los anclajes en la zona determinada en villa el salvador
411 Secuencia de los trabajos
4111 Anclajes de cable
Los anclajes post-tensados son estructuras flexibles y lineales compuestos por
varios cordones de acero de alta resistencia los cuales se adhieren o fijan con
cemento dentro de roca o suelo estable (pasando el planode falla) Los anclajes
al tensarlos transmiten los esfuerzos desde el cabezal (extremo visible en la
superficie del talud) hasta el tramo anclado mitigando de esta forma los
movimientos del talud
Los anclajes estaraacuten conformado por cordones de acero grado 270 de baja
relajacioacuten con 58rdquo (1500 mm) de diaacutemetro acorde con los requerimientos del
ASTM A-416 Las caracteriacutesticas mecaacutenicas del acero grado 270 de baja relajacioacuten son
Esfuerzo miacutenimo a la rotura 18980 kgmm2 (18619 KNcm2)
Esfuerzo de fluencia 17082 kgmm2 (16757 KNcm2)
Moacutedulo de elasticidad 2780000 kg (195 KNmm2)
Seguacuten los requerimientos indicados en la norma ASTM A-416 los valores de resistencias miacutenimas del cable se indica a continuacioacuten
Diaacutemetro del cordoacuten 1524 mm (0600 in)
Deterninadoacuten del ^laquofic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 40
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Aacuterea de acero por cordoacuten 14000 mm2 (0153 in2)
Resistencia miacutenima a la rotura (Fr) 2657000 kg (2607 kN)
- Resistencia miacutenima a la fluencia (Sfc) 2391000 kg (2346 kN)
Con estas caracteriacutesticas se obtienen seguacuten los lineamientos para disentildeo
indicados en las recomendaciones del Instituto del Post-Tensado los siguientes valores para cada cable de acero de 06rdquo de diaacutemetro (1524 mm)
- Carga de disentildeo o trabajo (060 F r ) 1595040 kg (15642 KN) Ftr
- Carga de ensayo (120 Ftr) 1914007 kg (18770 KN)
- Carga de incorporacioacuten (105 Ftr) 1674782 kg (16424 KN)
lsquo Porcentaje sugerido para los ensayos en anclajes temporales
a) Armado de Anclajes
La preparacioacuten de los anclajes ha sido realizado sobre una plataforma provisional para el montaje primero se prepararaacute el tubo de inyeccioacuten de PVC
clase 10 con diaacutemetro de 1rdquo donde se ejecutaraacuten los agujeros para la inyeccioacuten
(vaacutelvula-manguito) Luego alrededor del tubo de inyeccioacuten se colocaraacuten los
cables de acero sobre separadores y cortados seguacuten la longitud definitiva del
anclaje
Los cables requeridos fueron suministrados y montados en campo el tramo del
cable de acero correspondiente al bulbo del anclaje ha sido preparado previamente y en la zona de transicioacuten del tramo libre al anclado el cable fue
sellado con cinta plaacutestica para evitar la entrada de lechada de cemento al tramo libre el tramo libre se protegioacute (aisloacute) con una manguera de polietileno actuando
como un forro
lsquo Deterrnnadoacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes Olitos 41
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Figura 13 Armado de anclaje de cable
b) Perforacioacuten
El objetivo de las perforaciones para anclajes es la obtencioacuten de un agujero con
la mayor linealidad posible El diaacutemetro de la perforacioacuten debe permitir la instalacioacuten del anclaje de cable del modo maacutes faacutecil posible
Baacutesicamente existen dos sistemas de perforacioacuten que pueden ser utilizados en
la ejecucioacuten de anclajes El primero es el sistema rotativo convencional y el segundo ha roto percusioacuten
Para la ejecucioacuten de la perforacioacuten se ha empleado el meacutetodo rotativo con el uso de una zapata tipo widia
El sistema que se ha aplicado es de perforacioacuten a rotacioacuten con tuberiacutea HQ hasta la profundidad requerida una vez llegado a la cota se perfora con tuberiacutea de
revestimiento HW (rimando en la zona exterior de la tuberiacutea HQ) hasta llegar a la cota de fondo donde se colocaraacute el anclaje
Se procede a limpiar el sondeo con agua y se retira la tuberiacutea interior HQ una vez retirada toda la tuberiacutea HQ se procede a colocar el anclaje de cable
Bachllldrsquo Jeacute Antonio Paredes Oliws 42
Determinadoacuten del crofidente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclaje
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Colocado el anclaje de cable se procede a retirar la tuberiacutea de revestimiento HW
para despueacutes inyectar el anclaje con lechada de cemento
Figura 14 Colocado de anclaje de cable en sondeo
c) Inyeccioacuten
Los anclajes fueron fijados en el terreno a traveacutes de lechada de cemento compuesta por una mezcla de agua limpia con cemento Portland comuacuten tipo I
La gran mayoriacutea de las recomendaciones y praacutecticas existentes situacutean la relacioacuten
aguacemento entre 045 y 055 en peso
En nuestro caso se ha usado la relacioacuten ac de 050 mezcla que garantiza una
resistencia a la compresioacuten simple de 210 kgcm2 a los 7 diacuteas
Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enve la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 43
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Figura 15 Inyeccioacuten de anclaje de cable
d) Tensado
Todos los anclajes fueron tesados una vez que la lechada de cemento del
anclaje obtuvo la resistencia adecuada (210 kgcm2) se estimoacute en 7 diacuteas como miacutenimo en cada caso
El tesado de los anclajes se realizoacute con gato hidraacuteulico de hasta 100Tn de carga
de trabajo y con una carrera en el pistoacuten de hasta 10rdquo ademaacutes permitioacute tesar
los cables del anclaje en conjunto el tesado se realizoacute hasta llegar al arranque del bulbo
4112 Equipos y Materiales
Relacioacuten de equipos y materiales utilizados
Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Antonio Paredes O liw s 44
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Cuadro Ndeg 12 EQUIPOS UTILIZADOS
ITEM DESCRIPCION CANTIDAD
1 B O M B A DE LO D O S C M O T O R L IS TE R P E T TE R 100
2 B O M B A P A R A TE N S A D O E N E R P A C 100
3 G A T A H ID R A U L IC A E N E R P A C DE 10000 PSI 100
4 E Q U IP O DE P E R F O R A C IO N R O T A T IV O D IA M A N TIN O 100
5 B O M B A DE IN Y E C C IO N DE C E M E N T O 100
6 TU B E R IA DE P E R F O R A C IO N HQ y H W 100
7 TU B E R IA DE IN Y E C C IO N C O N O B T U R A D O R 100
8 E Q U IP O DE SPT 100
42 ESTIMACIOacuteN DE LA CAPACIDAD DE CARGA SEGUacuteN LOS DATOS OBTENIDOS EN EL ESTUDIO DE MECAacuteNICA DE SUELOS
De acuerdo a los datos obtenidos en el estudio de mecaacutenica de suelos se tiene
lo siguiente
Cuadro Ndeg 13 DATOS REALES DEL ESTUDIO
DATOS
Del estudio de mecaacutenica de suelos De los anclajes
Paraacutemetros Unidad Paraacutemetros Unidad
Cohesioacuten 0 Carga de Anclaje NA
Angulo de friccioacuten 2870o Profundidad del bulbo de anclaje 950m
Peso Unitario 1476 KNm3 Diaacutemetro del bulbo 0114m
Clasificacioacuten SUCS Arena limosa gradada SP-SM
Longitud del Bulbo de Anclaje 40 50 y 60m
Factor de seguridad Presioacuten de iny^cioacuten 60 kgcm2
Habiendo obtenido todos los paraacutemetros necesarios se puede estimar las capacidades de cargas de acuerdo a los meacutetodos mencionados en el capiacutetulo anterior(Capiexcltulo III 323)
Deterrntoadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 45
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gt Norma Brasilera NBR 5629
gt Bustamante y Doix 1985
gt Meacutetodo Costa Nunes 1985
421 Norma Brasilera NBR 5629
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son las longitudes
ancladas que 40 50 y 60m asiacute como el valor Itf igual a 15 valor que se
obtiene del tipo de suelo del cuadro Ndeg 10
Cuadro Ndeg 10 - Coeficiente Kf de suelos granulares NBR-5629
Suelo Compacidad
Suelta Compacta Muy Compacta
Limo 010 040 100
Arena Fina 020 060 150
Arena Media 050 120 200
Gruesa y Pedr^ones 100 200 300
2 - M C T O D O D E L A N O R M A B R A S I L E R A - 5 6 2 9
_ J 7 -T = 0 -7 U t L r K s Para suelos granularesmax Z b f
T (max) =
az =
Capacidad de carga limite o ultima TN
Esfuerzo vertical efectivo en el punto medio del anclaje KNm2
O
CIl
II II Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje m
Longitud del bulbo del anclaje m
coeficiente de anclaje dado en la Tabla Ndeg M
Cuadro Ndeg 14 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BR-5629
y e
(K N m 2 )
z
iexclm )
D
(m )
a z
(K N m 2 )
U
( m )
Lb
(m )
K f T ( m a x )
lt trade l
14 8 7 0 01 103 32 0 4 3 4 0 9 15 27 23 _
14 8 65 0 1 9 5 9 4 0 4 3 5 0 15 V 3 1 6 1 ___
14 8 6 0 H 0 1 8 8 5 6 0 4 3 6 0 B U 15 35 01
Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de arolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes Ouumltos 46
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422 Meacutetodo Bustamante y Doix 1985
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son la parte anclada
40 50 y 60m el diaacutemetro perforado 0114m el coeficiente p que es el
coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo seguacuten el tipo de inyeccioacuten para
nuestro caso es el 14 derivaacutendose este valor del estudio de suelo (Cuadro Ndeg
11) El coeficiente qs (resistencia cortante) toma valores de 02 y 025 Mpa
Cuadro Ndeg 11 - Coeficiente p para suelos
Tipo de Suelo Coeficiente P
Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten
Grava 180 13 -14
Grava Arenosa 1 6 -1 8 12 -14
Arena con Grava 1 5 -1 6 12-13
Arena Gruesa 14- 15 11 - 12
Arena Media 1 4 -1 5 11 - 12
Arena Fina 14 -1 5 11 -12
Arena Limosa 14- 15 1 1 -1 2
Limo 14- 16 1 1-1 2
Arcilla 1 8 -2 0 12
Marga 18- 21 11 - 12
Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11
3- METODO DE BUSTAMANTE Y DOIX 1985
T(max) = Capacidad de carga limite o ultima TN
De= Diaacutemetro medio para el tramo anclado m
Dp = Diaacutemetro perforado para el tramo anclado mLb= Longitud del tramo anclado m
P = Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten qs= Resistencia al cizallamiento o cortante Mpa
ldquoDeterminadoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo de anclajerdquoBachiller Jraeacute Antonio Paredes Oliws
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Cuadro Ndeg 15 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BUSTAMANTE DOIX 1985
p Dp
(m)De(m)
Lb(m)
qs
(Mpa)
T (max)
(TN)130 011 0149 40 025 4759130 011 0149 50 02 4759130 011 0149 60 02 5710
423 Meacutetodo Costa Nunes 1985
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada necesarios son la
longitud de la parte anclada 40 50 y 60m el diaacutemetro perforado para el tramo
anclado 0114m ademaacutes el coeficiente de reduccioacuten por la presioacuten no uniforme
ni el coeficiente de aumento de diaacutemetro nd por la presioacuten de inyeccioacuten estos
dos uacuteltimos coeficientes toman valores de 1 otro dato de entrada importante
seguacuten Costa Nunes es la resistencia cortante t que es calculada con la
expresioacuten
T f = c + (c rsquo+CT rsquo 0 SUELOSGRANUWRES
r f = c + (y chnh +CTr )tan0 SUELOS COHESIVOS
C = Cohesioacuten del suelo KNm2yc= Peso especifico del suelo a una profundidad al centro del bulbo KNm3 h = Profundidad al centro del bulbo m
nh = Factorde correccioacuten cuando esta a una superior a 9m 0 = Angulo de friccioacuten
or= 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten KNm2
Para mayoriade asos nh = nb = nd = 10 De acuerdo a Costa Nunes
Cuadro Ndeg 16 RESISTENCIA CORTANTE SEGUacuteN DATOS
C ye h nh 0 OT T
(KNm2) (KNm3) (m) (0 ) (KNm2) (KNm2)
00 148 70 10 287 4000 2756
00 148 65 10 287 4000 2715
00 148 60 10 287 4000 2675
techlllerJtoeacute Antonio Parces Oliws 4 8
Deteminadoacuten del (E fic ien te de resistencia al corte unitario ende la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquo
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La resistencia cortante hallada de esta ecuacioacuten depende de los paraacutemetros
mostrados en la figura superior asiacute como la presioacuten de inyeccioacuten que se usa no
supera los 8 a 10 Kgcm2 con estos datos se halla el esfuerzo cortante que es
un valor de 3924 KNm2 El diaacutemetro medio de la perforacioacuten es de 0137m
1- METODO DE COSTA NUNES
T(max) = C a pa c idad d e ca rga l im i te o u l t im a TN
D e = D ia m e tro m e d io d e l b u lb o m
nd= C o e f ic ie n te d e a u m e n to d e l d ia m e tro d e b id o a la p re s ioacute n d e in y e c c ioacute n
^ = L o n g itu d d e l t ra m o a n c la d o m
nl = C o e f ic ie n te d e re d u c c ioacute n d e lo n g itu d p o r la p re s ioacute n n o u n ifo rm e
x = R e s is te n c ia al c iz a lla m ie n to e n la In te r fa s e b u lb o s u e lo K N m 2
Cuadro Ndeg17 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO COSTA NUNES 1985
ni Lb nd De Tmax(m) (m) (TN)
10 40 10 011 403
10 50 10 011 497
10 60 10 011 587
Aplicado estos tres meacutetodos para calcular la capacidad de carga uacuteltima podemos elaborar el siguiente cuadro Ndeg 18
Cuadro Ndeg 18 CUADRO RESUMEN PARA LAS DIFERENTES LONGITUDES DE BULBOS
ANCLAJE METODO NBR-5629 BUSTAMANTE Y DOIX COSTA NUNES
BULBO T (Max) T (Max) T (Max)
(m) (TN) (TN) (TN)
40 27-23I M t 4759 4030
50 3161 4759 4970
60 3501 5710 5870
D e t^m ito a oacute n del ^laquo fic ien te de resistencia al to rte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 49
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43 RESISTENCIA ENTRE EL BULBO Y EL SUELO
La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las
propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y
la presioacuten de inyeccioacuten (Cuadro N0 11)
El esfuerzo al cortante en el anclaje puede ser calculado por la expresioacuten
(Littlejohn y Bruce 1975)
Ecuacioacuten (10)
Doacutende
T = Fuerza de tensioacuten de disentildeo
D h = Diaacutemetro del hueco
r a = Esfuerzo de cortante permitido
Lb = Longitud cementada del bulbo
Determ l^raoacuten del ctoficiente de resistencia al torte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje Bachiller Jraeacute Antonio Partoes O lilaquo s 50
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Cuadro N0 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuerzos en bulbos de diaacutemetro
pequentildeo (Sabatini y otros 1999)
Tipo de SueloFactor Suelo Granular Suelo Cohesivo
Propiedades del sueloAngulo de friccioacuten tamantildeo y distribucioacuten de los agriados Mheslon Indice plastico
l^todo de perforacioacuten El uso de tuberiacutea de revestimiento aumenta los esfuereos normales y de friccioacuten
El uso de lodos en la ^rforacioacuten disminuye la capacidad
Longitud del bulto
La resistencia aumenta al aumentar la longitud del bulbo hasta los 6 metros con incrementos moderados hasta los 12 metros y muy ^co Incremento despueacutes de los 12 m
Incrementos continuos en suelos con resistencia no drenada menor de 96 kPa
1 ----mdash r
Aumenta la resistencia hasta un diaacutemetro de 30 centiacutemetros
Diaacutemetro del bulboAumenta la resistencia al aumentarel diaacutemetro hasta 10 centiacutemetros y muy poco a partir de ese diaacutemetro
i
La capacidad del ancla aumenta al aumentar la presioacuten de inyeccioacutenPresioacuten de Inyeccioacuten
La capacidad del ancla aumenta solamente con inyeccioacuten por etapas Presiones iniciales muy altas deben evltarse
En el Cuadro N0 20 se muestran algunos valores del esfuerzo de cortante permitido para anclajes en roca y en suelos Los tendones deben separarse
entre siacute utilizando espaciadores para asegurar la adherencia total de cada uno
de ellos a la mezcla cementante en toda la longitud del bulbo Adicionalmente
deben colocarse centralizadores para garantizar que existe un cubrimiento de mezcla de miacutenimo 10mm
Determinadoacuten del cw ficlente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliras 51
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Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo
interface a lo largo del bulbo (Modificado de PTI
de anclaje y el material en la
1996)
R esistencia Uacute ltim a al C ortan te R es is tenc ia Uacute ltim a alen tre el Bulbo y el ^ t e r ia l en la C ortan te entre el B u lto y el
T ipo de ^ t e r ia l In tertace P eriacutem etra l del B u lto ^ t e r i a l en la Interfacepara Iny toc ione s por P eriacutem etra l del B u lto para
G ravedad Inyecciones a P resioacuten
Kpa Kpa
G ranito y basa lto 1700 a 3100
C aliza do lom fflca 1 4 0 0 a 2 1 0 0
C aliza blanda 1000 a 1ltW0
P izarras y lutitas duras 800 a 1400
Lutrias blandas 200 a 800
Aren iscas 800 a 1700
Aren iscas m e tto riza d a s 700 a 800
C reta 200 a 1100
^ r g a m eteorizada 150 a 250
C oncre to 1400 a 2 8 0 0
Arcilla lim osa blanda30 a 70
Arcilla lim osa30 a 70
Arcilla dura de p lastic idad m edia a alta
30 a 70 30 a 100
Arcilla m uy dura de p lastic idad m edia a alta
70 a 170
Arcilla m u y dura lim osa de p lastic idad m edia
270 a 370
Arena de grano m edio a fino dens idad m edia a alta
80 a 370
Arena de grano grueso con grava densidad media
100 a 600
Arena de grano g rueso con grava densidad densa a m uy densa
70 a 140 250 a 900
Arenas lim osas170 a 400
D etritos g lac ia les densos300 a 500
Grava arenosa densidad m edia200 a 1300
Grava arenosa densa a m uy densa 270 a 1300
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario en te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 52
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Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga en bulbos de anclas preshy
tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatini y otros 1999)
Tipo de Suelo
DensidadRelativa
(SPT)
Transferencia Estirada en
kNmmdashf---------------------- 1
Suelta 145^ en a y l^d ia densa 220grava Densa 290
Suelta 100^ en a l^dia densa 145
Densa 190
Suelta 70^ en a y l^d ia densa 100limos Densa 130
I^zcla de arenay arcilla Dura 30de baja l^ y Dura 60plasticidad
Suelta SPT = 4 a 15^ d ia densa SPT = 15 a 30
Densa SPT = mas de 30
431 Calculo de la adherencia
La resistencia a la adherencia muy raramente se mide en el laboratorio y no existe un procedimiento estaacutendar para calcularla La mayoriacutea de los disentildeos se basan en estimativos ldquocrudosrdquo de la resistencia entre el suelo o roca y el bulbo
por correlacioacuten con casos similares tablas de resistencias tiacutepicas o por la
experiencia local
La carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar SPT como se
indica en la Cuadro Ndeg 20 (Sabatini y otros 1999) El factor de seguridad recomendado debe ser mayor de 20
La suposicioacuten de la resistencia entre el bulbo y el suelo genera una gran incertidumbre en el disentildeo y en ocasiones se ha llegado a fracasos
Determlnaaoacuten del cw fic iente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 53
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Como solucioacuten a la incertidumbre generada por la suposicioacuten de la adherencia
entre el bulbo y el suelo se acostumbra a realizar pruebas de carga de anclajes
con el objeto de verificar en campo los valores supuestos y si es necesario
modificar las longitudes del bulbo o las cargas aplicadas
Estos ensayos son muy importantes al inicio del proceso de construccioacuten de los
anclajes Despueacutes de realizados los ensayos de carga se procede a revisar y
actualizar el disentildeo en lo relacionado con los bulbos de anclaje especialmente
cuando se requiere aumentar su longitud
44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE EL BULBO Y EL
SUELO EN VILLA EL SALVADOR
441 Tensado de anclajes
Los anclajes han sido tensados hasta llegar al arranque del bulbo para esto se
detalla a continuacioacuten los resultados de la prueba de tensado
Cuadro Ndeg 22 CARGA DE ARRANQUE DE BULBOS EN VILLA EL SALVADOR
Anclaje Longitud Bulbo (m) Carga Tesado (TN)
A-I 40 3646
A-ll 50 4215
A-lll () 60 4404
() Para el anclaje A-lll no se llegoacute al arranque
Con los datos obtenidos procedemos a calcular el esfuerzo de corte en la
interaccioacuten bulbo - suelo para esto nos apoyamos con la Ecuacioacuten (10)
Seguacuten la ecuacioacuten se tiene
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller J toeacute Antonio Paredes OHtos 54
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T
nDhLb
Cuadro Ndeg 23 ESFUERZO DE CORTE ENTRE BULBO - SUELO EN VILLA EL SALVADOR
ANCLAJE T(TN) Dh (m) Lb(m) T a (KNm2)
A-I 3646 01143 40 24902
A-ll 4215 01143 50 23030
A-lll () 4404 01143 60 20053
lsquo to te rm in^oacuten del ctoficlente de resistencia al torte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 55
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Ciril OBTENIDOS
CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS
51 Capacidad de Carga Ultima Obtenido
La capacidad de carga ultima obtenida en campo para los anclajes A-I y A-ll se
verifica cuando el bulbo falla por arrancamiento mientras que para el anclaje A- III el bulbo no falla por arrancamiento sin embargo se ensaya hasta llegar al
liacutemite de fluencia
De acuerdo al cuadro N0 22 para los anclajes A-I y A-ll se ha llegado a la carga
ultima mientras que para el anclaje A-lll se ha llegado a la carga miacutenima de
fluencia
El cuadro N0 23 nos indica el esfuerzo de corte real que existe entre el bulbo y
el suelo de la zona en estudio los valores de ^ a para los anclajes A-I y A-ll son
calculados de acuerdo a la Ecuacioacuten (10)
52 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido
De los valores obtenidos con referencia a los anclajes A-I y A-ll se puede
comparar con los valores del Cuadro Ndeg 20 por consiguiente para las arenas
limosas se tiene un rango de valores que pudiera tomar ^ a (170 KNm2 - 400
KNm2) el cual estaacute dentro de ese rango nuestros valores hallados para nuestro
tipo de suelo en estudio seguacuten el Cuadro Ndeg 23
Haciendo un graacutefico comparativo con los resultados obtenidos del Cuadro Ndeg 23
y los datos que nos brinda el Cuadro Ndeg 20 de acuerdo al rango de valores se
tiene el Figura Ndeg 16
En la Figura Ndeg 16 podemos visualizar los valores obtenidos que se encuentran
dentro del rango de valores de Resistencia Uacuteltima al Cortante entre el Bulbo y el
suelo arenoso
Determinacioacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 56
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Civil OBTENIDOS
Figura Ndeg 16 Valores resistencia uacuteltima
Tambieacuten se pudo observar que los diaacutemetros reales fueron mayores en
comparacioacuten con el diaacutemetro de perforacioacuten tal como se muestra en el cuadro
N0 24 -
Cuadro Ndeg 24 DIAacuteMETROS REALES EN CAMPO Y EL EN AUMENTO
ANCLAJE D Teoacuterico (m)D Real de
Anclaje (m)() Aumento
A-I 01143 0141 2336
A-ll 01143 0147 2860
A-lll () 01143 0151 3211
lsquo Deteroinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte uniterio e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jw eacute Antonio Paredes O liw s 57
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Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
61 CONCLUSIONES
1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de
valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se
realizoacute la prueba (Villa el Salvador)
2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de
resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso
para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar
en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de
suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador
3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada
4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)
debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo
previamente calibrado
5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo
tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de
Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros
meacutetodos estimativos
6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga
requerida
7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten
8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58
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Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi c o n c l u s io n e s y r e c o m e n d a c io n e s
62 RECOMENDACIONES
1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de
verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del
comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio
2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con
precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las
longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea
evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de
perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria
de los anclajes
3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en
cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser
mayores
4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable
controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten
los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos
lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59
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BIBLIOGRAFIacuteA
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Determlnatiacuteoacuten del c iacutec le n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de anclajetachlller Jraeacute Antonio Paredes Oliws 60
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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARA DISENtildeO DEANCLAJES
31 CONDICIONES GEOLOacuteGICAS GEOTEacuteCNICAS
El perfil estratigraacutefico del suelo donde se realizoacute el estudio de mecaacutenica de suelo
presenta las siguientes caracteriacutesticas de suelo
- De OOOm a 900m Material encontrado es una arena limosa mal gradada de color gris claro (SP-SM)
- De 900m a 1100m (SW-SM) Se trata de una arena limosa bien gradada
compacta
- De 1100m a 1200m (SM) Arena limosa de densidad compacta
De acuerdo al estudio realizado in situ se determina los valores de la densidad
natural y el aacutengulo de friccioacuten para el lugar especiacutefico de Villa el Salvador de la
ciudad de Lima consideraremos el valor de cohesioacuten nula en el estudio y se
tomara dicho valor por ser un valor aun conservador para esta zona (Cuadro N0
09)
Seguacuten el estudio realizado no se encontroacute napa freaacutetica indicando que la
profundidad debe estar considerablemente maacutes abajo que la cota de cimentacioacuten
del proyecto (aproximadamente a 5000 m de profundidad)
Cuadro Ndeg 09 ESTRATIGRAFIacuteA DEL SUELO EN ZONA DE ESTUDIO DE VILLA EL
SALVADOR
Material Profundidad(m)
Nomenclaturasues Ytalt
(KNm3)Cohesioacuten
KPaAngulo de
Friccioacuten ($)
ArenaLimosa 0 0 0 -8 5 0 SP-SM 1534 0 287
ArenaLimosa 8 50 -11 00 SW-SM 1581 0 299
ArenaLimosa 1100-1150 SM 1596 1 281
Cabe sentildealar que para un disentildeo final de la estabilidad del talud con muro
pantalla anclada se recomienda la revisioacuten de la armadura de acero del muro
Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla jersquofech ille rJ re eacute ^ ito m o Paredes O liw s 27
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CAPITULO iexcln PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
que absorberaacute los esfuerzos del empuje del subsuelo para lo que se estaraacute a
disposicioacuten para las aclaraciones requeridas para el detalle respectivo
32 ESTABILIDAD DE CAPACIDAD DE CARGA DE PANTALLAS
ANCLADAS EN SUELOS
321 Introduccioacuten
El comportamiento de un anclaje en el suelo se rige principalmente por el
mecanismo de transferencia de la carga soportada por el anclaje al suelo masivo
a traveacutes de interacciones en la interfase suelo de bulbo (Figura 31) Este
mecanismo de interaccioacuten resulta en un aumento de la tensioacuten normal efectiva
del suelo y por consiguiente aumentando su resistencia a la cizalladura y el
factor de seguridad contra la rotura
En el disentildeo de una cortina atirantado la hipoacutetesis baacutesica es que las fuerzas
horizontales generadas por las presiones de contacto en la estructura del suelo
deben ser equilibradas por puntales mientras que el alivio de las tensiones
normales verticales causadas por la excavacioacuten por supuesto no Con esto los
valores de la tensioacuten de cizallamiento inducido por el proceso de excavacioacuten
aumentan significativamente con la profundidad de este
La tendencia de la cortina se mueve dentro de la excavacioacuten de la represioacuten
inducida por el suelo a lo largo de la superficie del suelo Pero pretensado la
primera liacutenea de las barras de cortina presiona contra las paredes de la
excavacioacuten sujetaacutendola al punto de anclaje Con el avance de la excavacioacuten la
estructura ahora tiende a girar alrededor de la primera liacutenea de amarre
causando desplazamientos laterales en el nuevo nivel de la excavacioacuten a su
vez de nuevo seraacute restringido por la aplicacioacuten de pretensado en la siguiente
liacutenea de anclaje Por lo tanto el movimiento de la cortina medida que avanza la
excavacioacuten se forma por una combinacioacuten de rotacioacuten y traslacioacuten influenciada
por un nuacutemero de factores tales como la cortina de incrustaciones en el terreno
de cimentacioacuten la inclinacioacuten varillas el grosor y rigidez de la estructura valores
de la distribucioacuten hipoacutetesis de sobrecarga de presiones de contacto en la interfaz suelopantalla etc La figura 04 ilustra las fuerzas que actuacutean sobre las bandas
Determinadoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute ta t to io Paredes O liw s 28
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CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
y las tensiones de cizallamiento en la interface suelo-pantalla que se desarrollan
en la excavacioacuten que se lleva a cabo
tFigura 04 Mecanismo de transferencia de carga en anclajes (Juran e Elias 1991)
Superficie de terreno
Figura 05 Sistema idealizado de fuerzas sobre pantallas atirantadas (Hanna 1982)
322 Modos de falla de pantallas ancladas en suelos
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes O liw s 29
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CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Hay varios mecanismos posibles de falla de los muros anclados Estas fallas
comuacutenmente son causadas por exceso de carga sobre un ancla Las cargas de
exceso pueden estar relacionadas con la carga de pre-tensionamiento la
secuencia de excavaciones las fuerzas del agua y fuerzas siacutesmicas entre otras
Los mecanismos de falla pueden involucrar los tendones la masa de suelo el
bulbo o las estructuras superficiales
Los principales tipos de falla son los siguientes de acuerdo con la figura 06
Figura 06 Tipos de ruptura de una pantalla anclada en suelo (GeoRio 2000)
a) Punzonamiento en la base - el suelo de fundacioacuten que soporta la base de
la pantalla tiene una capacidad de carga baja de menos de 20 kPa con iacutendice de resistencia a penetracioacuten NSPT lt 10
b) Rotura en fondo de la excavacioacuten - puede ocurrir cuando existe una capa de terreno blando debajo del nivel de excavacioacuten
Determinadoacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 30
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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
c) Ruptura Global - romper la cuntildea en mayor riesgo durante el proceso de
excavacioacuten o disturbacion generalizado de profundidad (veacutease tambieacuten
la Figura 07)
d) Deformacioacuten Excesiva - puede ocurrir durante la construccioacuten antes de
que el pretensado de los anclajes
e) Rotura del tirante - se puede producir si los componentes del sistema son
individualmente atirantado inadecuadamente o debido a la ocurrencia de
la sobrecarga de los anclajes durante la construccioacuten cuando no todos
los niveles de anclaje tambieacuten se instalaron
f) Rotura de la pantalla - ocurrencia de ruptura en flexioacuten debido al disentildeo
estructural inadecuado o ruptura de perforacioacuten anclas
Rupftra laquom cunha Ruptura generalizada
Figura 07 Tipos de ruptura global cuntildea y generalizada (GeoRio 2000)
323 Estimacioacuten de la capacidad de carga de anclaje en suelos
La mejor estimacioacuten de la capacidad de carga de los anclajes en suelos se
determina mediante la realizacioacuten de pruebas preliminares de anclaje construido
con la misma tecnologiacutea y mano de obra en el futuro emplazamiento de la obra
ya que no es teoacutericamente posible incorporar meacutetodos para el caacutelculo de la
influencia de diversos factores determinantes tales como proceso de perforacioacuten la calidad de mano de obra el proceso de inyeccioacuten etc
^ te rm in a c ioacute n del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes OIiacutetos 31
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CAPITULO lli PARAMETROS GEOTECNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
En general los meacutetodos disponibles para la determinacioacuten de la capacidad de
carga de los anclajes en suelo consideran que la resistencia del anclaje se debe
exclusivamente a la resistencia al corte desarrollado en la interface suelo-bulbo
sin tomar en consideracioacuten de los efectos del proceso de construccioacuten
incluyendo la influencia de procedimiento de inyeccioacuten soacutelo cualitativamente
3231 Norma Brasileiacutera NBR-5629
La NBR-5629 recomienda la estimacioacuten preliminar de liacutemite de capacidad de
carga anclada usando las siguientes expresiones
Suelos Granulares
Suelos Cohesivos r = a 0 UXb sO O M
Doacutende
Capacidad de carga limite o ultima
G Tensioacuten vertical efectiva en el punto medio del anclaje
U Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje
K f Coeficiente de anclaje dado en la Cuadro Ndeg 10
Lb Longitud del bulbo del anclaje
o Coeficiente de reduccioacuten de resistencia al corte no drenada Su
a 0 = 075 para Su s 40 kPa yPara suelos cohesivos
a 0 = 035 para Su s 100 kPa
lsquo Determinadoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de arcla|eBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliros 32
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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Cuadro Ndeg 10 COEFICIENTE Kr DE SUELOS GRANULARES
Suelo Compacidad
Suelta Compacta Muy CompactaLimo 010 040 100
Arena Fina 020 060 150
Arena Media 050 120 200
Gruesa y Pedr^ones 100 200 300
ldquoFuente Norma Brasilera NBR-5629
Este meacutetodo no tiene en cuenta los efectos de la presioacuten de inyeccioacuten El NBR-
5629 reconoce que la inyeccioacuten del bulbo de anclaje de la lechada puede ser del
tipo simple con flujo ascendente y de una sola etapa o por medio de vaacutelvulas y
en etapas sucesivas a criterio de la empresa ejecutora siempre que esteacuten
garantizados el llenado completo del agujero abierto en el suelo y la capacidad
de carga para el anclaje
3232 Meacutetodo de Ostermayer (1974)
Propone aacutebacos que relaciona la longitud de la zona de anclaje (bulbo) con la
capacidad de carga maacutexima de anclaje basado en el anaacutelisis de los resultados
de aproximadamente 300 ensayos en Alemania en anclajes con diaacutemetro de
perforacioacuten entre 10 y 20 cm y cobertura del suelo superior a 4m
La Figura 08 muestra las correlaciones sugeridas por Ostermayer para suelos
granulares sin especificacioacuten del procedimiento de inyeccioacuten o los valores de la presioacuten de inyeccioacuten
D e te ^ in a d oacute n del creficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato la je Bachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 33
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CAPITULO PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOSPARADISENtildeO DE ANCLAJES
laquoen
9laquo
O
mdash g pedregulho arenoso
areia meacutedia a grossa com pedregulho
Figura 08 Capacidad liacutemite de carga de anclaje en suelos granulares seguacuten Ostermayer (1974)
Para suelos cohesivos (limos y arcillas plaacutesticas medianas arcillas altamente
plaacutesticas) Ostermayer (1974) tambieacuten presento en la Figura 09 la variacioacuten con
la longitud de bulbo de la resistencia al cizallamiento en la interface suelobulbo
por unidad de longitud para anclajes realizados con y sin reinyeccioacuten En la
Figura 10 la variacioacuten en la resistencia al corte se muestra como una funcioacuten de
la reinyeccioacuten de presioacuten con lechada de cemento en la relacioacuten agua cemento
preparado = 04
ldquoDeterminaaoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jraeacute Antonio P a rce s OIitos 34
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CAPITULO IIIrsquo PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Figura 09 Resistencia a la rotura por unidad de longitud de los anclajes en suelos cohesivos
(Ostermayer 1974)
400
300
19 ancoragens executadas em argila de mediacutea a alta plasticidade Wl = 48a58 lp = 25 a35 le =11 a12
2001
Perfura^aacuteo
15(4M|
1510)
com reve^mento seco sem revestlmento seco sem revestimento com lavagem 15(420) - diagravemetro do furo- 15cm
-420 Kg de cimento consumido nareinjepao
1000 2000 3000 4000
Pressaacuteo de iacutenjegaacuteo (kPa)
Figura 10 Influencia de la presioacuten de inyeccioacuten en la resistencia al corte en suelos cohesivos
(Ostermayer 1974)
Determinacioacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio Paredes O liw s 35
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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
3233 Meacutetodo de Bustamante amp Doix (1985)
Basado en 120 pruebas de carga realizadas en Francia Bustamante y Doix
(1985) sugieren un meacutetodo para el dimensionamiento de los anclajes los cuales
consideran la influencia de la teacutecnica de inyeccioacuten presioacuten de inyeccioacuten y
volumen de pulverizacioacuten de cemento inyectado La capacidad de carga liacutemite de
anclaje Tmax se puede determinar por
Tmm Capacidad de carga limite o ultima
De Diaacutemetro medio para el tramo anclado
Dp Diaacutemetro perforado para el tramo anclado
P Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten
Lb Longitud del tramo anclado
qs Resistencia al cizallamiento o cortante
Cuadro Ndeg 11 COEFICIENTE 0 PARA SUELOS
Tipo de Suelo Coeficiente 0
Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten
Grava 180 13-14
Grava Arenosa 1 6-1 8 12-14
Arena con Grava 1 5-1 6 12-13
Arena Gruesa 1 4-1 5 11 -1 2
Arena Media 1 4 -1 5 11 -1 2
Arena Fina 1 4-1 5 11 -1 2
Arena Limosa 14- 15 11 -1 2
Limo 14-1 6 11 -12
Arcilla
OcitCO 12
Marga 18-21 11 -12
Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11
Determlnaaoacuten del c o c ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio P a rce s OIiacutetos 36
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CAPITULO un PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
El cuadro N011 presenta los valores de p que es el coeficiente de escala para
varios tipos de suelo teniendo en cuenta las dos teacutecnicas de inyeccioacuten (con y sin
reinyeccioacuten) suponiendo que el volumen inyectado es de al menos 15 veces el
volumen perforado para llegar a los valores de p en la tabla Como era de
esperar los valores maacutes altos del coeficiente se producen para los anclajes
reinyectadas
Los graacuteficos de correlaciones empiacutericas para estimar los qs coeficientes para
anclajes con y sin reinyeccioacuten se presentan para las arenas y gravas en la
Figura 11 y de limos y arcillas en la Figura 12 construida sobre la base de los
resultados de Doix y Bustamante (1985) Fujita (1977) Ostermayer y Scheele
(1977) Ostermayer (1974) Koreck (1978) y Jones (1980 1984) En abscisas la
cantidad Pl se refiere al liacutemite de presioacuten de inyeccioacuten y N el nuacutemero de golpes
de la prueba SPT
0 0 9 i f i 15 20 U 30 39 40 4 fl 3 0 S5 90 6S 7 0
Pl (MPa)1 _____i _______ i _____ i______ i _______ i _____i______ i _______ l __ mdasha--------- a--------- J-----------1---------- 1---------- 1
0 K O 30 D 90 laquo m laquo) tu M) no t raquo 1U 1WN
Figura 11 Correlaciones empiacutericas para la fuerza de cizallamiento por unidad longitud en la arena I
grava (Bustamante y Doix 1985)
lsquo Determlnadoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para diserto dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 37
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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Las correlaciones muestran que en comparacioacuten con una sola inyeccioacuten de los
efectos de la reinyeccioacuten en fases sucesivas son aparentemente maacutes
pronunciada para las arcillas limos (Figura 12) que para la arena grava (Figura
11) contradiciendo las pruebas experimentales que indican que los suelos
arenosos son de mayor inyectabilidad y maacutes susceptibles a los efectos de la
sucesiva reinyeccioacuten a alta presioacuten Este comportamiento puede deberse a otros
factores no considerados por Bustamante y Doix (1985) en la interpretacioacuten
empiacuterica de los resultados de las pruebas de carga (Novaacuteis Souza 2001)
-------------1-------------1------------T---------- ---F-------- ---------------- ~lo 10 20 30 40 W 60
N
Figura 12 correlaciones empiacutericas para la resistencia al corte por unidad de longitud en arcillas
limos (Bustamante y Doix 1985)
3234 Meacutetodo de Costa Nunes (1987)
Similar al meacutetodo de Bustamante y Doix (1985) fue propuesto por Costa Nunes
(1987) pero con la importante diferencia de que la influencia de la presioacuten de inyeccioacuten puede ser analizada cuantitativamente no soacutelo cualitativamente como en el meacutetodo de Bustamante y Doix (1985)
La capacidad de carga del liacutemite del anclaje estaacute dada por
bullDetermigravenatigraveoacuten del e ffic iente de resistencia al corte unitagraverio entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralaleBachiller Jreeacute Antonio Partoes OIiacutetos 38
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CAPITULO lli PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOS P A MDISENtildeO DE ANCLAJES
= c + +(TI
r M Capacidad de carga limite o ultima
D Diaacutemetro medio del bulboe
nd Coeficiente de aumento del diaacutemetro debido a la presioacuten de inyeccioacuten
nl Coeficiente de reduccioacuten de longitud por la presioacuten no uniforme
Lb Longitud del tramo anclado
r Resistencia al cizallamiento en la interface bulbo - suelo
Para determinar la resistencia al cizallamiento en la interface suelo-bulbo Costa
Nunes (1987) considera el criterio de rotura de Mohr-Coulomb suponiendo una
inyeccioacuten a presioacuten residual a rsquor estimada en un 50 la presioacuten inyeccioacuten dada
c Cohesioacuten
Yc Peso especiacutefico del suelo a una profundidad al centro del bulbo
h Profundidad al centro del bulbo
nh Reduccioacuten del factor de profundidad cuando es maacutes de 9m
0 Angulo de friccioacuten
a r 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten
Seguacuten Costa Nunes en la mayoriacutea de los casos se puede considerar nh = na = nb = 1
lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 39
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA AL CORTE
UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
41 PROCEDIMIENTO DE TRABAJO
El presente procedimiento comprende los trabajos requeridos para la correcta
ejecucioacuten de los anclajes en la zona determinada en villa el salvador
411 Secuencia de los trabajos
4111 Anclajes de cable
Los anclajes post-tensados son estructuras flexibles y lineales compuestos por
varios cordones de acero de alta resistencia los cuales se adhieren o fijan con
cemento dentro de roca o suelo estable (pasando el planode falla) Los anclajes
al tensarlos transmiten los esfuerzos desde el cabezal (extremo visible en la
superficie del talud) hasta el tramo anclado mitigando de esta forma los
movimientos del talud
Los anclajes estaraacuten conformado por cordones de acero grado 270 de baja
relajacioacuten con 58rdquo (1500 mm) de diaacutemetro acorde con los requerimientos del
ASTM A-416 Las caracteriacutesticas mecaacutenicas del acero grado 270 de baja relajacioacuten son
Esfuerzo miacutenimo a la rotura 18980 kgmm2 (18619 KNcm2)
Esfuerzo de fluencia 17082 kgmm2 (16757 KNcm2)
Moacutedulo de elasticidad 2780000 kg (195 KNmm2)
Seguacuten los requerimientos indicados en la norma ASTM A-416 los valores de resistencias miacutenimas del cable se indica a continuacioacuten
Diaacutemetro del cordoacuten 1524 mm (0600 in)
Deterninadoacuten del ^laquofic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 40
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Aacuterea de acero por cordoacuten 14000 mm2 (0153 in2)
Resistencia miacutenima a la rotura (Fr) 2657000 kg (2607 kN)
- Resistencia miacutenima a la fluencia (Sfc) 2391000 kg (2346 kN)
Con estas caracteriacutesticas se obtienen seguacuten los lineamientos para disentildeo
indicados en las recomendaciones del Instituto del Post-Tensado los siguientes valores para cada cable de acero de 06rdquo de diaacutemetro (1524 mm)
- Carga de disentildeo o trabajo (060 F r ) 1595040 kg (15642 KN) Ftr
- Carga de ensayo (120 Ftr) 1914007 kg (18770 KN)
- Carga de incorporacioacuten (105 Ftr) 1674782 kg (16424 KN)
lsquo Porcentaje sugerido para los ensayos en anclajes temporales
a) Armado de Anclajes
La preparacioacuten de los anclajes ha sido realizado sobre una plataforma provisional para el montaje primero se prepararaacute el tubo de inyeccioacuten de PVC
clase 10 con diaacutemetro de 1rdquo donde se ejecutaraacuten los agujeros para la inyeccioacuten
(vaacutelvula-manguito) Luego alrededor del tubo de inyeccioacuten se colocaraacuten los
cables de acero sobre separadores y cortados seguacuten la longitud definitiva del
anclaje
Los cables requeridos fueron suministrados y montados en campo el tramo del
cable de acero correspondiente al bulbo del anclaje ha sido preparado previamente y en la zona de transicioacuten del tramo libre al anclado el cable fue
sellado con cinta plaacutestica para evitar la entrada de lechada de cemento al tramo libre el tramo libre se protegioacute (aisloacute) con una manguera de polietileno actuando
como un forro
lsquo Deterrnnadoacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes Olitos 41
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Figura 13 Armado de anclaje de cable
b) Perforacioacuten
El objetivo de las perforaciones para anclajes es la obtencioacuten de un agujero con
la mayor linealidad posible El diaacutemetro de la perforacioacuten debe permitir la instalacioacuten del anclaje de cable del modo maacutes faacutecil posible
Baacutesicamente existen dos sistemas de perforacioacuten que pueden ser utilizados en
la ejecucioacuten de anclajes El primero es el sistema rotativo convencional y el segundo ha roto percusioacuten
Para la ejecucioacuten de la perforacioacuten se ha empleado el meacutetodo rotativo con el uso de una zapata tipo widia
El sistema que se ha aplicado es de perforacioacuten a rotacioacuten con tuberiacutea HQ hasta la profundidad requerida una vez llegado a la cota se perfora con tuberiacutea de
revestimiento HW (rimando en la zona exterior de la tuberiacutea HQ) hasta llegar a la cota de fondo donde se colocaraacute el anclaje
Se procede a limpiar el sondeo con agua y se retira la tuberiacutea interior HQ una vez retirada toda la tuberiacutea HQ se procede a colocar el anclaje de cable
Bachllldrsquo Jeacute Antonio Paredes Oliws 42
Determinadoacuten del crofidente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclaje
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Colocado el anclaje de cable se procede a retirar la tuberiacutea de revestimiento HW
para despueacutes inyectar el anclaje con lechada de cemento
Figura 14 Colocado de anclaje de cable en sondeo
c) Inyeccioacuten
Los anclajes fueron fijados en el terreno a traveacutes de lechada de cemento compuesta por una mezcla de agua limpia con cemento Portland comuacuten tipo I
La gran mayoriacutea de las recomendaciones y praacutecticas existentes situacutean la relacioacuten
aguacemento entre 045 y 055 en peso
En nuestro caso se ha usado la relacioacuten ac de 050 mezcla que garantiza una
resistencia a la compresioacuten simple de 210 kgcm2 a los 7 diacuteas
Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enve la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 43
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Figura 15 Inyeccioacuten de anclaje de cable
d) Tensado
Todos los anclajes fueron tesados una vez que la lechada de cemento del
anclaje obtuvo la resistencia adecuada (210 kgcm2) se estimoacute en 7 diacuteas como miacutenimo en cada caso
El tesado de los anclajes se realizoacute con gato hidraacuteulico de hasta 100Tn de carga
de trabajo y con una carrera en el pistoacuten de hasta 10rdquo ademaacutes permitioacute tesar
los cables del anclaje en conjunto el tesado se realizoacute hasta llegar al arranque del bulbo
4112 Equipos y Materiales
Relacioacuten de equipos y materiales utilizados
Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Antonio Paredes O liw s 44
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Cuadro Ndeg 12 EQUIPOS UTILIZADOS
ITEM DESCRIPCION CANTIDAD
1 B O M B A DE LO D O S C M O T O R L IS TE R P E T TE R 100
2 B O M B A P A R A TE N S A D O E N E R P A C 100
3 G A T A H ID R A U L IC A E N E R P A C DE 10000 PSI 100
4 E Q U IP O DE P E R F O R A C IO N R O T A T IV O D IA M A N TIN O 100
5 B O M B A DE IN Y E C C IO N DE C E M E N T O 100
6 TU B E R IA DE P E R F O R A C IO N HQ y H W 100
7 TU B E R IA DE IN Y E C C IO N C O N O B T U R A D O R 100
8 E Q U IP O DE SPT 100
42 ESTIMACIOacuteN DE LA CAPACIDAD DE CARGA SEGUacuteN LOS DATOS OBTENIDOS EN EL ESTUDIO DE MECAacuteNICA DE SUELOS
De acuerdo a los datos obtenidos en el estudio de mecaacutenica de suelos se tiene
lo siguiente
Cuadro Ndeg 13 DATOS REALES DEL ESTUDIO
DATOS
Del estudio de mecaacutenica de suelos De los anclajes
Paraacutemetros Unidad Paraacutemetros Unidad
Cohesioacuten 0 Carga de Anclaje NA
Angulo de friccioacuten 2870o Profundidad del bulbo de anclaje 950m
Peso Unitario 1476 KNm3 Diaacutemetro del bulbo 0114m
Clasificacioacuten SUCS Arena limosa gradada SP-SM
Longitud del Bulbo de Anclaje 40 50 y 60m
Factor de seguridad Presioacuten de iny^cioacuten 60 kgcm2
Habiendo obtenido todos los paraacutemetros necesarios se puede estimar las capacidades de cargas de acuerdo a los meacutetodos mencionados en el capiacutetulo anterior(Capiexcltulo III 323)
Deterrntoadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 45
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gt Norma Brasilera NBR 5629
gt Bustamante y Doix 1985
gt Meacutetodo Costa Nunes 1985
421 Norma Brasilera NBR 5629
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son las longitudes
ancladas que 40 50 y 60m asiacute como el valor Itf igual a 15 valor que se
obtiene del tipo de suelo del cuadro Ndeg 10
Cuadro Ndeg 10 - Coeficiente Kf de suelos granulares NBR-5629
Suelo Compacidad
Suelta Compacta Muy Compacta
Limo 010 040 100
Arena Fina 020 060 150
Arena Media 050 120 200
Gruesa y Pedr^ones 100 200 300
2 - M C T O D O D E L A N O R M A B R A S I L E R A - 5 6 2 9
_ J 7 -T = 0 -7 U t L r K s Para suelos granularesmax Z b f
T (max) =
az =
Capacidad de carga limite o ultima TN
Esfuerzo vertical efectivo en el punto medio del anclaje KNm2
O
CIl
II II Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje m
Longitud del bulbo del anclaje m
coeficiente de anclaje dado en la Tabla Ndeg M
Cuadro Ndeg 14 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BR-5629
y e
(K N m 2 )
z
iexclm )
D
(m )
a z
(K N m 2 )
U
( m )
Lb
(m )
K f T ( m a x )
lt trade l
14 8 7 0 01 103 32 0 4 3 4 0 9 15 27 23 _
14 8 65 0 1 9 5 9 4 0 4 3 5 0 15 V 3 1 6 1 ___
14 8 6 0 H 0 1 8 8 5 6 0 4 3 6 0 B U 15 35 01
Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de arolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes Ouumltos 46
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422 Meacutetodo Bustamante y Doix 1985
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son la parte anclada
40 50 y 60m el diaacutemetro perforado 0114m el coeficiente p que es el
coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo seguacuten el tipo de inyeccioacuten para
nuestro caso es el 14 derivaacutendose este valor del estudio de suelo (Cuadro Ndeg
11) El coeficiente qs (resistencia cortante) toma valores de 02 y 025 Mpa
Cuadro Ndeg 11 - Coeficiente p para suelos
Tipo de Suelo Coeficiente P
Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten
Grava 180 13 -14
Grava Arenosa 1 6 -1 8 12 -14
Arena con Grava 1 5 -1 6 12-13
Arena Gruesa 14- 15 11 - 12
Arena Media 1 4 -1 5 11 - 12
Arena Fina 14 -1 5 11 -12
Arena Limosa 14- 15 1 1 -1 2
Limo 14- 16 1 1-1 2
Arcilla 1 8 -2 0 12
Marga 18- 21 11 - 12
Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11
3- METODO DE BUSTAMANTE Y DOIX 1985
T(max) = Capacidad de carga limite o ultima TN
De= Diaacutemetro medio para el tramo anclado m
Dp = Diaacutemetro perforado para el tramo anclado mLb= Longitud del tramo anclado m
P = Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten qs= Resistencia al cizallamiento o cortante Mpa
ldquoDeterminadoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo de anclajerdquoBachiller Jraeacute Antonio Paredes Oliws
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Cuadro Ndeg 15 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BUSTAMANTE DOIX 1985
p Dp
(m)De(m)
Lb(m)
qs
(Mpa)
T (max)
(TN)130 011 0149 40 025 4759130 011 0149 50 02 4759130 011 0149 60 02 5710
423 Meacutetodo Costa Nunes 1985
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada necesarios son la
longitud de la parte anclada 40 50 y 60m el diaacutemetro perforado para el tramo
anclado 0114m ademaacutes el coeficiente de reduccioacuten por la presioacuten no uniforme
ni el coeficiente de aumento de diaacutemetro nd por la presioacuten de inyeccioacuten estos
dos uacuteltimos coeficientes toman valores de 1 otro dato de entrada importante
seguacuten Costa Nunes es la resistencia cortante t que es calculada con la
expresioacuten
T f = c + (c rsquo+CT rsquo 0 SUELOSGRANUWRES
r f = c + (y chnh +CTr )tan0 SUELOS COHESIVOS
C = Cohesioacuten del suelo KNm2yc= Peso especifico del suelo a una profundidad al centro del bulbo KNm3 h = Profundidad al centro del bulbo m
nh = Factorde correccioacuten cuando esta a una superior a 9m 0 = Angulo de friccioacuten
or= 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten KNm2
Para mayoriade asos nh = nb = nd = 10 De acuerdo a Costa Nunes
Cuadro Ndeg 16 RESISTENCIA CORTANTE SEGUacuteN DATOS
C ye h nh 0 OT T
(KNm2) (KNm3) (m) (0 ) (KNm2) (KNm2)
00 148 70 10 287 4000 2756
00 148 65 10 287 4000 2715
00 148 60 10 287 4000 2675
techlllerJtoeacute Antonio Parces Oliws 4 8
Deteminadoacuten del (E fic ien te de resistencia al corte unitario ende la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquo
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La resistencia cortante hallada de esta ecuacioacuten depende de los paraacutemetros
mostrados en la figura superior asiacute como la presioacuten de inyeccioacuten que se usa no
supera los 8 a 10 Kgcm2 con estos datos se halla el esfuerzo cortante que es
un valor de 3924 KNm2 El diaacutemetro medio de la perforacioacuten es de 0137m
1- METODO DE COSTA NUNES
T(max) = C a pa c idad d e ca rga l im i te o u l t im a TN
D e = D ia m e tro m e d io d e l b u lb o m
nd= C o e f ic ie n te d e a u m e n to d e l d ia m e tro d e b id o a la p re s ioacute n d e in y e c c ioacute n
^ = L o n g itu d d e l t ra m o a n c la d o m
nl = C o e f ic ie n te d e re d u c c ioacute n d e lo n g itu d p o r la p re s ioacute n n o u n ifo rm e
x = R e s is te n c ia al c iz a lla m ie n to e n la In te r fa s e b u lb o s u e lo K N m 2
Cuadro Ndeg17 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO COSTA NUNES 1985
ni Lb nd De Tmax(m) (m) (TN)
10 40 10 011 403
10 50 10 011 497
10 60 10 011 587
Aplicado estos tres meacutetodos para calcular la capacidad de carga uacuteltima podemos elaborar el siguiente cuadro Ndeg 18
Cuadro Ndeg 18 CUADRO RESUMEN PARA LAS DIFERENTES LONGITUDES DE BULBOS
ANCLAJE METODO NBR-5629 BUSTAMANTE Y DOIX COSTA NUNES
BULBO T (Max) T (Max) T (Max)
(m) (TN) (TN) (TN)
40 27-23I M t 4759 4030
50 3161 4759 4970
60 3501 5710 5870
D e t^m ito a oacute n del ^laquo fic ien te de resistencia al to rte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 49
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43 RESISTENCIA ENTRE EL BULBO Y EL SUELO
La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las
propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y
la presioacuten de inyeccioacuten (Cuadro N0 11)
El esfuerzo al cortante en el anclaje puede ser calculado por la expresioacuten
(Littlejohn y Bruce 1975)
Ecuacioacuten (10)
Doacutende
T = Fuerza de tensioacuten de disentildeo
D h = Diaacutemetro del hueco
r a = Esfuerzo de cortante permitido
Lb = Longitud cementada del bulbo
Determ l^raoacuten del ctoficiente de resistencia al torte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje Bachiller Jraeacute Antonio Partoes O lilaquo s 50
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Cuadro N0 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuerzos en bulbos de diaacutemetro
pequentildeo (Sabatini y otros 1999)
Tipo de SueloFactor Suelo Granular Suelo Cohesivo
Propiedades del sueloAngulo de friccioacuten tamantildeo y distribucioacuten de los agriados Mheslon Indice plastico
l^todo de perforacioacuten El uso de tuberiacutea de revestimiento aumenta los esfuereos normales y de friccioacuten
El uso de lodos en la ^rforacioacuten disminuye la capacidad
Longitud del bulto
La resistencia aumenta al aumentar la longitud del bulbo hasta los 6 metros con incrementos moderados hasta los 12 metros y muy ^co Incremento despueacutes de los 12 m
Incrementos continuos en suelos con resistencia no drenada menor de 96 kPa
1 ----mdash r
Aumenta la resistencia hasta un diaacutemetro de 30 centiacutemetros
Diaacutemetro del bulboAumenta la resistencia al aumentarel diaacutemetro hasta 10 centiacutemetros y muy poco a partir de ese diaacutemetro
i
La capacidad del ancla aumenta al aumentar la presioacuten de inyeccioacutenPresioacuten de Inyeccioacuten
La capacidad del ancla aumenta solamente con inyeccioacuten por etapas Presiones iniciales muy altas deben evltarse
En el Cuadro N0 20 se muestran algunos valores del esfuerzo de cortante permitido para anclajes en roca y en suelos Los tendones deben separarse
entre siacute utilizando espaciadores para asegurar la adherencia total de cada uno
de ellos a la mezcla cementante en toda la longitud del bulbo Adicionalmente
deben colocarse centralizadores para garantizar que existe un cubrimiento de mezcla de miacutenimo 10mm
Determinadoacuten del cw ficlente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliras 51
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Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo
interface a lo largo del bulbo (Modificado de PTI
de anclaje y el material en la
1996)
R esistencia Uacute ltim a al C ortan te R es is tenc ia Uacute ltim a alen tre el Bulbo y el ^ t e r ia l en la C ortan te entre el B u lto y el
T ipo de ^ t e r ia l In tertace P eriacutem etra l del B u lto ^ t e r i a l en la Interfacepara Iny toc ione s por P eriacutem etra l del B u lto para
G ravedad Inyecciones a P resioacuten
Kpa Kpa
G ranito y basa lto 1700 a 3100
C aliza do lom fflca 1 4 0 0 a 2 1 0 0
C aliza blanda 1000 a 1ltW0
P izarras y lutitas duras 800 a 1400
Lutrias blandas 200 a 800
Aren iscas 800 a 1700
Aren iscas m e tto riza d a s 700 a 800
C reta 200 a 1100
^ r g a m eteorizada 150 a 250
C oncre to 1400 a 2 8 0 0
Arcilla lim osa blanda30 a 70
Arcilla lim osa30 a 70
Arcilla dura de p lastic idad m edia a alta
30 a 70 30 a 100
Arcilla m uy dura de p lastic idad m edia a alta
70 a 170
Arcilla m u y dura lim osa de p lastic idad m edia
270 a 370
Arena de grano m edio a fino dens idad m edia a alta
80 a 370
Arena de grano grueso con grava densidad media
100 a 600
Arena de grano g rueso con grava densidad densa a m uy densa
70 a 140 250 a 900
Arenas lim osas170 a 400
D etritos g lac ia les densos300 a 500
Grava arenosa densidad m edia200 a 1300
Grava arenosa densa a m uy densa 270 a 1300
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario en te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 52
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Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga en bulbos de anclas preshy
tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatini y otros 1999)
Tipo de Suelo
DensidadRelativa
(SPT)
Transferencia Estirada en
kNmmdashf---------------------- 1
Suelta 145^ en a y l^d ia densa 220grava Densa 290
Suelta 100^ en a l^dia densa 145
Densa 190
Suelta 70^ en a y l^d ia densa 100limos Densa 130
I^zcla de arenay arcilla Dura 30de baja l^ y Dura 60plasticidad
Suelta SPT = 4 a 15^ d ia densa SPT = 15 a 30
Densa SPT = mas de 30
431 Calculo de la adherencia
La resistencia a la adherencia muy raramente se mide en el laboratorio y no existe un procedimiento estaacutendar para calcularla La mayoriacutea de los disentildeos se basan en estimativos ldquocrudosrdquo de la resistencia entre el suelo o roca y el bulbo
por correlacioacuten con casos similares tablas de resistencias tiacutepicas o por la
experiencia local
La carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar SPT como se
indica en la Cuadro Ndeg 20 (Sabatini y otros 1999) El factor de seguridad recomendado debe ser mayor de 20
La suposicioacuten de la resistencia entre el bulbo y el suelo genera una gran incertidumbre en el disentildeo y en ocasiones se ha llegado a fracasos
Determlnaaoacuten del cw fic iente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 53
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Como solucioacuten a la incertidumbre generada por la suposicioacuten de la adherencia
entre el bulbo y el suelo se acostumbra a realizar pruebas de carga de anclajes
con el objeto de verificar en campo los valores supuestos y si es necesario
modificar las longitudes del bulbo o las cargas aplicadas
Estos ensayos son muy importantes al inicio del proceso de construccioacuten de los
anclajes Despueacutes de realizados los ensayos de carga se procede a revisar y
actualizar el disentildeo en lo relacionado con los bulbos de anclaje especialmente
cuando se requiere aumentar su longitud
44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE EL BULBO Y EL
SUELO EN VILLA EL SALVADOR
441 Tensado de anclajes
Los anclajes han sido tensados hasta llegar al arranque del bulbo para esto se
detalla a continuacioacuten los resultados de la prueba de tensado
Cuadro Ndeg 22 CARGA DE ARRANQUE DE BULBOS EN VILLA EL SALVADOR
Anclaje Longitud Bulbo (m) Carga Tesado (TN)
A-I 40 3646
A-ll 50 4215
A-lll () 60 4404
() Para el anclaje A-lll no se llegoacute al arranque
Con los datos obtenidos procedemos a calcular el esfuerzo de corte en la
interaccioacuten bulbo - suelo para esto nos apoyamos con la Ecuacioacuten (10)
Seguacuten la ecuacioacuten se tiene
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller J toeacute Antonio Paredes OHtos 54
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
T
nDhLb
Cuadro Ndeg 23 ESFUERZO DE CORTE ENTRE BULBO - SUELO EN VILLA EL SALVADOR
ANCLAJE T(TN) Dh (m) Lb(m) T a (KNm2)
A-I 3646 01143 40 24902
A-ll 4215 01143 50 23030
A-lll () 4404 01143 60 20053
lsquo to te rm in^oacuten del ctoficlente de resistencia al torte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 55
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Ciril OBTENIDOS
CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS
51 Capacidad de Carga Ultima Obtenido
La capacidad de carga ultima obtenida en campo para los anclajes A-I y A-ll se
verifica cuando el bulbo falla por arrancamiento mientras que para el anclaje A- III el bulbo no falla por arrancamiento sin embargo se ensaya hasta llegar al
liacutemite de fluencia
De acuerdo al cuadro N0 22 para los anclajes A-I y A-ll se ha llegado a la carga
ultima mientras que para el anclaje A-lll se ha llegado a la carga miacutenima de
fluencia
El cuadro N0 23 nos indica el esfuerzo de corte real que existe entre el bulbo y
el suelo de la zona en estudio los valores de ^ a para los anclajes A-I y A-ll son
calculados de acuerdo a la Ecuacioacuten (10)
52 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido
De los valores obtenidos con referencia a los anclajes A-I y A-ll se puede
comparar con los valores del Cuadro Ndeg 20 por consiguiente para las arenas
limosas se tiene un rango de valores que pudiera tomar ^ a (170 KNm2 - 400
KNm2) el cual estaacute dentro de ese rango nuestros valores hallados para nuestro
tipo de suelo en estudio seguacuten el Cuadro Ndeg 23
Haciendo un graacutefico comparativo con los resultados obtenidos del Cuadro Ndeg 23
y los datos que nos brinda el Cuadro Ndeg 20 de acuerdo al rango de valores se
tiene el Figura Ndeg 16
En la Figura Ndeg 16 podemos visualizar los valores obtenidos que se encuentran
dentro del rango de valores de Resistencia Uacuteltima al Cortante entre el Bulbo y el
suelo arenoso
Determinacioacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 56
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Civil OBTENIDOS
Figura Ndeg 16 Valores resistencia uacuteltima
Tambieacuten se pudo observar que los diaacutemetros reales fueron mayores en
comparacioacuten con el diaacutemetro de perforacioacuten tal como se muestra en el cuadro
N0 24 -
Cuadro Ndeg 24 DIAacuteMETROS REALES EN CAMPO Y EL EN AUMENTO
ANCLAJE D Teoacuterico (m)D Real de
Anclaje (m)() Aumento
A-I 01143 0141 2336
A-ll 01143 0147 2860
A-lll () 01143 0151 3211
lsquo Deteroinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte uniterio e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jw eacute Antonio Paredes O liw s 57
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Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
61 CONCLUSIONES
1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de
valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se
realizoacute la prueba (Villa el Salvador)
2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de
resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso
para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar
en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de
suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador
3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada
4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)
debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo
previamente calibrado
5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo
tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de
Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros
meacutetodos estimativos
6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga
requerida
7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten
8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi c o n c l u s io n e s y r e c o m e n d a c io n e s
62 RECOMENDACIONES
1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de
verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del
comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio
2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con
precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las
longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea
evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de
perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria
de los anclajes
3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en
cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser
mayores
4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable
controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten
los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos
lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil B IB L IO G R A F IA
BIBLIOGRAFIacuteA
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Determlnatiacuteoacuten del c iacutec le n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de anclajetachlller Jraeacute Antonio Paredes Oliws 60
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CAPITULO iexcln PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
que absorberaacute los esfuerzos del empuje del subsuelo para lo que se estaraacute a
disposicioacuten para las aclaraciones requeridas para el detalle respectivo
32 ESTABILIDAD DE CAPACIDAD DE CARGA DE PANTALLAS
ANCLADAS EN SUELOS
321 Introduccioacuten
El comportamiento de un anclaje en el suelo se rige principalmente por el
mecanismo de transferencia de la carga soportada por el anclaje al suelo masivo
a traveacutes de interacciones en la interfase suelo de bulbo (Figura 31) Este
mecanismo de interaccioacuten resulta en un aumento de la tensioacuten normal efectiva
del suelo y por consiguiente aumentando su resistencia a la cizalladura y el
factor de seguridad contra la rotura
En el disentildeo de una cortina atirantado la hipoacutetesis baacutesica es que las fuerzas
horizontales generadas por las presiones de contacto en la estructura del suelo
deben ser equilibradas por puntales mientras que el alivio de las tensiones
normales verticales causadas por la excavacioacuten por supuesto no Con esto los
valores de la tensioacuten de cizallamiento inducido por el proceso de excavacioacuten
aumentan significativamente con la profundidad de este
La tendencia de la cortina se mueve dentro de la excavacioacuten de la represioacuten
inducida por el suelo a lo largo de la superficie del suelo Pero pretensado la
primera liacutenea de las barras de cortina presiona contra las paredes de la
excavacioacuten sujetaacutendola al punto de anclaje Con el avance de la excavacioacuten la
estructura ahora tiende a girar alrededor de la primera liacutenea de amarre
causando desplazamientos laterales en el nuevo nivel de la excavacioacuten a su
vez de nuevo seraacute restringido por la aplicacioacuten de pretensado en la siguiente
liacutenea de anclaje Por lo tanto el movimiento de la cortina medida que avanza la
excavacioacuten se forma por una combinacioacuten de rotacioacuten y traslacioacuten influenciada
por un nuacutemero de factores tales como la cortina de incrustaciones en el terreno
de cimentacioacuten la inclinacioacuten varillas el grosor y rigidez de la estructura valores
de la distribucioacuten hipoacutetesis de sobrecarga de presiones de contacto en la interfaz suelopantalla etc La figura 04 ilustra las fuerzas que actuacutean sobre las bandas
Determinadoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute ta t to io Paredes O liw s 28
UNI^RSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil
CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
y las tensiones de cizallamiento en la interface suelo-pantalla que se desarrollan
en la excavacioacuten que se lleva a cabo
tFigura 04 Mecanismo de transferencia de carga en anclajes (Juran e Elias 1991)
Superficie de terreno
Figura 05 Sistema idealizado de fuerzas sobre pantallas atirantadas (Hanna 1982)
322 Modos de falla de pantallas ancladas en suelos
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes O liw s 29
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CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Hay varios mecanismos posibles de falla de los muros anclados Estas fallas
comuacutenmente son causadas por exceso de carga sobre un ancla Las cargas de
exceso pueden estar relacionadas con la carga de pre-tensionamiento la
secuencia de excavaciones las fuerzas del agua y fuerzas siacutesmicas entre otras
Los mecanismos de falla pueden involucrar los tendones la masa de suelo el
bulbo o las estructuras superficiales
Los principales tipos de falla son los siguientes de acuerdo con la figura 06
Figura 06 Tipos de ruptura de una pantalla anclada en suelo (GeoRio 2000)
a) Punzonamiento en la base - el suelo de fundacioacuten que soporta la base de
la pantalla tiene una capacidad de carga baja de menos de 20 kPa con iacutendice de resistencia a penetracioacuten NSPT lt 10
b) Rotura en fondo de la excavacioacuten - puede ocurrir cuando existe una capa de terreno blando debajo del nivel de excavacioacuten
Determinadoacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 30
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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
c) Ruptura Global - romper la cuntildea en mayor riesgo durante el proceso de
excavacioacuten o disturbacion generalizado de profundidad (veacutease tambieacuten
la Figura 07)
d) Deformacioacuten Excesiva - puede ocurrir durante la construccioacuten antes de
que el pretensado de los anclajes
e) Rotura del tirante - se puede producir si los componentes del sistema son
individualmente atirantado inadecuadamente o debido a la ocurrencia de
la sobrecarga de los anclajes durante la construccioacuten cuando no todos
los niveles de anclaje tambieacuten se instalaron
f) Rotura de la pantalla - ocurrencia de ruptura en flexioacuten debido al disentildeo
estructural inadecuado o ruptura de perforacioacuten anclas
Rupftra laquom cunha Ruptura generalizada
Figura 07 Tipos de ruptura global cuntildea y generalizada (GeoRio 2000)
323 Estimacioacuten de la capacidad de carga de anclaje en suelos
La mejor estimacioacuten de la capacidad de carga de los anclajes en suelos se
determina mediante la realizacioacuten de pruebas preliminares de anclaje construido
con la misma tecnologiacutea y mano de obra en el futuro emplazamiento de la obra
ya que no es teoacutericamente posible incorporar meacutetodos para el caacutelculo de la
influencia de diversos factores determinantes tales como proceso de perforacioacuten la calidad de mano de obra el proceso de inyeccioacuten etc
^ te rm in a c ioacute n del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes OIiacutetos 31
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CAPITULO lli PARAMETROS GEOTECNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
En general los meacutetodos disponibles para la determinacioacuten de la capacidad de
carga de los anclajes en suelo consideran que la resistencia del anclaje se debe
exclusivamente a la resistencia al corte desarrollado en la interface suelo-bulbo
sin tomar en consideracioacuten de los efectos del proceso de construccioacuten
incluyendo la influencia de procedimiento de inyeccioacuten soacutelo cualitativamente
3231 Norma Brasileiacutera NBR-5629
La NBR-5629 recomienda la estimacioacuten preliminar de liacutemite de capacidad de
carga anclada usando las siguientes expresiones
Suelos Granulares
Suelos Cohesivos r = a 0 UXb sO O M
Doacutende
Capacidad de carga limite o ultima
G Tensioacuten vertical efectiva en el punto medio del anclaje
U Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje
K f Coeficiente de anclaje dado en la Cuadro Ndeg 10
Lb Longitud del bulbo del anclaje
o Coeficiente de reduccioacuten de resistencia al corte no drenada Su
a 0 = 075 para Su s 40 kPa yPara suelos cohesivos
a 0 = 035 para Su s 100 kPa
lsquo Determinadoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de arcla|eBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliros 32
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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Cuadro Ndeg 10 COEFICIENTE Kr DE SUELOS GRANULARES
Suelo Compacidad
Suelta Compacta Muy CompactaLimo 010 040 100
Arena Fina 020 060 150
Arena Media 050 120 200
Gruesa y Pedr^ones 100 200 300
ldquoFuente Norma Brasilera NBR-5629
Este meacutetodo no tiene en cuenta los efectos de la presioacuten de inyeccioacuten El NBR-
5629 reconoce que la inyeccioacuten del bulbo de anclaje de la lechada puede ser del
tipo simple con flujo ascendente y de una sola etapa o por medio de vaacutelvulas y
en etapas sucesivas a criterio de la empresa ejecutora siempre que esteacuten
garantizados el llenado completo del agujero abierto en el suelo y la capacidad
de carga para el anclaje
3232 Meacutetodo de Ostermayer (1974)
Propone aacutebacos que relaciona la longitud de la zona de anclaje (bulbo) con la
capacidad de carga maacutexima de anclaje basado en el anaacutelisis de los resultados
de aproximadamente 300 ensayos en Alemania en anclajes con diaacutemetro de
perforacioacuten entre 10 y 20 cm y cobertura del suelo superior a 4m
La Figura 08 muestra las correlaciones sugeridas por Ostermayer para suelos
granulares sin especificacioacuten del procedimiento de inyeccioacuten o los valores de la presioacuten de inyeccioacuten
D e te ^ in a d oacute n del creficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato la je Bachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 33
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CAPITULO PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOSPARADISENtildeO DE ANCLAJES
laquoen
9laquo
O
mdash g pedregulho arenoso
areia meacutedia a grossa com pedregulho
Figura 08 Capacidad liacutemite de carga de anclaje en suelos granulares seguacuten Ostermayer (1974)
Para suelos cohesivos (limos y arcillas plaacutesticas medianas arcillas altamente
plaacutesticas) Ostermayer (1974) tambieacuten presento en la Figura 09 la variacioacuten con
la longitud de bulbo de la resistencia al cizallamiento en la interface suelobulbo
por unidad de longitud para anclajes realizados con y sin reinyeccioacuten En la
Figura 10 la variacioacuten en la resistencia al corte se muestra como una funcioacuten de
la reinyeccioacuten de presioacuten con lechada de cemento en la relacioacuten agua cemento
preparado = 04
ldquoDeterminaaoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jraeacute Antonio P a rce s OIitos 34
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CAPITULO IIIrsquo PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Figura 09 Resistencia a la rotura por unidad de longitud de los anclajes en suelos cohesivos
(Ostermayer 1974)
400
300
19 ancoragens executadas em argila de mediacutea a alta plasticidade Wl = 48a58 lp = 25 a35 le =11 a12
2001
Perfura^aacuteo
15(4M|
1510)
com reve^mento seco sem revestlmento seco sem revestimento com lavagem 15(420) - diagravemetro do furo- 15cm
-420 Kg de cimento consumido nareinjepao
1000 2000 3000 4000
Pressaacuteo de iacutenjegaacuteo (kPa)
Figura 10 Influencia de la presioacuten de inyeccioacuten en la resistencia al corte en suelos cohesivos
(Ostermayer 1974)
Determinacioacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio Paredes O liw s 35
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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
3233 Meacutetodo de Bustamante amp Doix (1985)
Basado en 120 pruebas de carga realizadas en Francia Bustamante y Doix
(1985) sugieren un meacutetodo para el dimensionamiento de los anclajes los cuales
consideran la influencia de la teacutecnica de inyeccioacuten presioacuten de inyeccioacuten y
volumen de pulverizacioacuten de cemento inyectado La capacidad de carga liacutemite de
anclaje Tmax se puede determinar por
Tmm Capacidad de carga limite o ultima
De Diaacutemetro medio para el tramo anclado
Dp Diaacutemetro perforado para el tramo anclado
P Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten
Lb Longitud del tramo anclado
qs Resistencia al cizallamiento o cortante
Cuadro Ndeg 11 COEFICIENTE 0 PARA SUELOS
Tipo de Suelo Coeficiente 0
Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten
Grava 180 13-14
Grava Arenosa 1 6-1 8 12-14
Arena con Grava 1 5-1 6 12-13
Arena Gruesa 1 4-1 5 11 -1 2
Arena Media 1 4 -1 5 11 -1 2
Arena Fina 1 4-1 5 11 -1 2
Arena Limosa 14- 15 11 -1 2
Limo 14-1 6 11 -12
Arcilla
OcitCO 12
Marga 18-21 11 -12
Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11
Determlnaaoacuten del c o c ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio P a rce s OIiacutetos 36
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CAPITULO un PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
El cuadro N011 presenta los valores de p que es el coeficiente de escala para
varios tipos de suelo teniendo en cuenta las dos teacutecnicas de inyeccioacuten (con y sin
reinyeccioacuten) suponiendo que el volumen inyectado es de al menos 15 veces el
volumen perforado para llegar a los valores de p en la tabla Como era de
esperar los valores maacutes altos del coeficiente se producen para los anclajes
reinyectadas
Los graacuteficos de correlaciones empiacutericas para estimar los qs coeficientes para
anclajes con y sin reinyeccioacuten se presentan para las arenas y gravas en la
Figura 11 y de limos y arcillas en la Figura 12 construida sobre la base de los
resultados de Doix y Bustamante (1985) Fujita (1977) Ostermayer y Scheele
(1977) Ostermayer (1974) Koreck (1978) y Jones (1980 1984) En abscisas la
cantidad Pl se refiere al liacutemite de presioacuten de inyeccioacuten y N el nuacutemero de golpes
de la prueba SPT
0 0 9 i f i 15 20 U 30 39 40 4 fl 3 0 S5 90 6S 7 0
Pl (MPa)1 _____i _______ i _____ i______ i _______ i _____i______ i _______ l __ mdasha--------- a--------- J-----------1---------- 1---------- 1
0 K O 30 D 90 laquo m laquo) tu M) no t raquo 1U 1WN
Figura 11 Correlaciones empiacutericas para la fuerza de cizallamiento por unidad longitud en la arena I
grava (Bustamante y Doix 1985)
lsquo Determlnadoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para diserto dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 37
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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Las correlaciones muestran que en comparacioacuten con una sola inyeccioacuten de los
efectos de la reinyeccioacuten en fases sucesivas son aparentemente maacutes
pronunciada para las arcillas limos (Figura 12) que para la arena grava (Figura
11) contradiciendo las pruebas experimentales que indican que los suelos
arenosos son de mayor inyectabilidad y maacutes susceptibles a los efectos de la
sucesiva reinyeccioacuten a alta presioacuten Este comportamiento puede deberse a otros
factores no considerados por Bustamante y Doix (1985) en la interpretacioacuten
empiacuterica de los resultados de las pruebas de carga (Novaacuteis Souza 2001)
-------------1-------------1------------T---------- ---F-------- ---------------- ~lo 10 20 30 40 W 60
N
Figura 12 correlaciones empiacutericas para la resistencia al corte por unidad de longitud en arcillas
limos (Bustamante y Doix 1985)
3234 Meacutetodo de Costa Nunes (1987)
Similar al meacutetodo de Bustamante y Doix (1985) fue propuesto por Costa Nunes
(1987) pero con la importante diferencia de que la influencia de la presioacuten de inyeccioacuten puede ser analizada cuantitativamente no soacutelo cualitativamente como en el meacutetodo de Bustamante y Doix (1985)
La capacidad de carga del liacutemite del anclaje estaacute dada por
bullDetermigravenatigraveoacuten del e ffic iente de resistencia al corte unitagraverio entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralaleBachiller Jreeacute Antonio Partoes OIiacutetos 38
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CAPITULO lli PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOS P A MDISENtildeO DE ANCLAJES
= c + +(TI
r M Capacidad de carga limite o ultima
D Diaacutemetro medio del bulboe
nd Coeficiente de aumento del diaacutemetro debido a la presioacuten de inyeccioacuten
nl Coeficiente de reduccioacuten de longitud por la presioacuten no uniforme
Lb Longitud del tramo anclado
r Resistencia al cizallamiento en la interface bulbo - suelo
Para determinar la resistencia al cizallamiento en la interface suelo-bulbo Costa
Nunes (1987) considera el criterio de rotura de Mohr-Coulomb suponiendo una
inyeccioacuten a presioacuten residual a rsquor estimada en un 50 la presioacuten inyeccioacuten dada
c Cohesioacuten
Yc Peso especiacutefico del suelo a una profundidad al centro del bulbo
h Profundidad al centro del bulbo
nh Reduccioacuten del factor de profundidad cuando es maacutes de 9m
0 Angulo de friccioacuten
a r 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten
Seguacuten Costa Nunes en la mayoriacutea de los casos se puede considerar nh = na = nb = 1
lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 39
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA AL CORTE
UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
41 PROCEDIMIENTO DE TRABAJO
El presente procedimiento comprende los trabajos requeridos para la correcta
ejecucioacuten de los anclajes en la zona determinada en villa el salvador
411 Secuencia de los trabajos
4111 Anclajes de cable
Los anclajes post-tensados son estructuras flexibles y lineales compuestos por
varios cordones de acero de alta resistencia los cuales se adhieren o fijan con
cemento dentro de roca o suelo estable (pasando el planode falla) Los anclajes
al tensarlos transmiten los esfuerzos desde el cabezal (extremo visible en la
superficie del talud) hasta el tramo anclado mitigando de esta forma los
movimientos del talud
Los anclajes estaraacuten conformado por cordones de acero grado 270 de baja
relajacioacuten con 58rdquo (1500 mm) de diaacutemetro acorde con los requerimientos del
ASTM A-416 Las caracteriacutesticas mecaacutenicas del acero grado 270 de baja relajacioacuten son
Esfuerzo miacutenimo a la rotura 18980 kgmm2 (18619 KNcm2)
Esfuerzo de fluencia 17082 kgmm2 (16757 KNcm2)
Moacutedulo de elasticidad 2780000 kg (195 KNmm2)
Seguacuten los requerimientos indicados en la norma ASTM A-416 los valores de resistencias miacutenimas del cable se indica a continuacioacuten
Diaacutemetro del cordoacuten 1524 mm (0600 in)
Deterninadoacuten del ^laquofic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 40
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Aacuterea de acero por cordoacuten 14000 mm2 (0153 in2)
Resistencia miacutenima a la rotura (Fr) 2657000 kg (2607 kN)
- Resistencia miacutenima a la fluencia (Sfc) 2391000 kg (2346 kN)
Con estas caracteriacutesticas se obtienen seguacuten los lineamientos para disentildeo
indicados en las recomendaciones del Instituto del Post-Tensado los siguientes valores para cada cable de acero de 06rdquo de diaacutemetro (1524 mm)
- Carga de disentildeo o trabajo (060 F r ) 1595040 kg (15642 KN) Ftr
- Carga de ensayo (120 Ftr) 1914007 kg (18770 KN)
- Carga de incorporacioacuten (105 Ftr) 1674782 kg (16424 KN)
lsquo Porcentaje sugerido para los ensayos en anclajes temporales
a) Armado de Anclajes
La preparacioacuten de los anclajes ha sido realizado sobre una plataforma provisional para el montaje primero se prepararaacute el tubo de inyeccioacuten de PVC
clase 10 con diaacutemetro de 1rdquo donde se ejecutaraacuten los agujeros para la inyeccioacuten
(vaacutelvula-manguito) Luego alrededor del tubo de inyeccioacuten se colocaraacuten los
cables de acero sobre separadores y cortados seguacuten la longitud definitiva del
anclaje
Los cables requeridos fueron suministrados y montados en campo el tramo del
cable de acero correspondiente al bulbo del anclaje ha sido preparado previamente y en la zona de transicioacuten del tramo libre al anclado el cable fue
sellado con cinta plaacutestica para evitar la entrada de lechada de cemento al tramo libre el tramo libre se protegioacute (aisloacute) con una manguera de polietileno actuando
como un forro
lsquo Deterrnnadoacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes Olitos 41
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Figura 13 Armado de anclaje de cable
b) Perforacioacuten
El objetivo de las perforaciones para anclajes es la obtencioacuten de un agujero con
la mayor linealidad posible El diaacutemetro de la perforacioacuten debe permitir la instalacioacuten del anclaje de cable del modo maacutes faacutecil posible
Baacutesicamente existen dos sistemas de perforacioacuten que pueden ser utilizados en
la ejecucioacuten de anclajes El primero es el sistema rotativo convencional y el segundo ha roto percusioacuten
Para la ejecucioacuten de la perforacioacuten se ha empleado el meacutetodo rotativo con el uso de una zapata tipo widia
El sistema que se ha aplicado es de perforacioacuten a rotacioacuten con tuberiacutea HQ hasta la profundidad requerida una vez llegado a la cota se perfora con tuberiacutea de
revestimiento HW (rimando en la zona exterior de la tuberiacutea HQ) hasta llegar a la cota de fondo donde se colocaraacute el anclaje
Se procede a limpiar el sondeo con agua y se retira la tuberiacutea interior HQ una vez retirada toda la tuberiacutea HQ se procede a colocar el anclaje de cable
Bachllldrsquo Jeacute Antonio Paredes Oliws 42
Determinadoacuten del crofidente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclaje
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Colocado el anclaje de cable se procede a retirar la tuberiacutea de revestimiento HW
para despueacutes inyectar el anclaje con lechada de cemento
Figura 14 Colocado de anclaje de cable en sondeo
c) Inyeccioacuten
Los anclajes fueron fijados en el terreno a traveacutes de lechada de cemento compuesta por una mezcla de agua limpia con cemento Portland comuacuten tipo I
La gran mayoriacutea de las recomendaciones y praacutecticas existentes situacutean la relacioacuten
aguacemento entre 045 y 055 en peso
En nuestro caso se ha usado la relacioacuten ac de 050 mezcla que garantiza una
resistencia a la compresioacuten simple de 210 kgcm2 a los 7 diacuteas
Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enve la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 43
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Figura 15 Inyeccioacuten de anclaje de cable
d) Tensado
Todos los anclajes fueron tesados una vez que la lechada de cemento del
anclaje obtuvo la resistencia adecuada (210 kgcm2) se estimoacute en 7 diacuteas como miacutenimo en cada caso
El tesado de los anclajes se realizoacute con gato hidraacuteulico de hasta 100Tn de carga
de trabajo y con una carrera en el pistoacuten de hasta 10rdquo ademaacutes permitioacute tesar
los cables del anclaje en conjunto el tesado se realizoacute hasta llegar al arranque del bulbo
4112 Equipos y Materiales
Relacioacuten de equipos y materiales utilizados
Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Antonio Paredes O liw s 44
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Cuadro Ndeg 12 EQUIPOS UTILIZADOS
ITEM DESCRIPCION CANTIDAD
1 B O M B A DE LO D O S C M O T O R L IS TE R P E T TE R 100
2 B O M B A P A R A TE N S A D O E N E R P A C 100
3 G A T A H ID R A U L IC A E N E R P A C DE 10000 PSI 100
4 E Q U IP O DE P E R F O R A C IO N R O T A T IV O D IA M A N TIN O 100
5 B O M B A DE IN Y E C C IO N DE C E M E N T O 100
6 TU B E R IA DE P E R F O R A C IO N HQ y H W 100
7 TU B E R IA DE IN Y E C C IO N C O N O B T U R A D O R 100
8 E Q U IP O DE SPT 100
42 ESTIMACIOacuteN DE LA CAPACIDAD DE CARGA SEGUacuteN LOS DATOS OBTENIDOS EN EL ESTUDIO DE MECAacuteNICA DE SUELOS
De acuerdo a los datos obtenidos en el estudio de mecaacutenica de suelos se tiene
lo siguiente
Cuadro Ndeg 13 DATOS REALES DEL ESTUDIO
DATOS
Del estudio de mecaacutenica de suelos De los anclajes
Paraacutemetros Unidad Paraacutemetros Unidad
Cohesioacuten 0 Carga de Anclaje NA
Angulo de friccioacuten 2870o Profundidad del bulbo de anclaje 950m
Peso Unitario 1476 KNm3 Diaacutemetro del bulbo 0114m
Clasificacioacuten SUCS Arena limosa gradada SP-SM
Longitud del Bulbo de Anclaje 40 50 y 60m
Factor de seguridad Presioacuten de iny^cioacuten 60 kgcm2
Habiendo obtenido todos los paraacutemetros necesarios se puede estimar las capacidades de cargas de acuerdo a los meacutetodos mencionados en el capiacutetulo anterior(Capiexcltulo III 323)
Deterrntoadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 45
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gt Norma Brasilera NBR 5629
gt Bustamante y Doix 1985
gt Meacutetodo Costa Nunes 1985
421 Norma Brasilera NBR 5629
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son las longitudes
ancladas que 40 50 y 60m asiacute como el valor Itf igual a 15 valor que se
obtiene del tipo de suelo del cuadro Ndeg 10
Cuadro Ndeg 10 - Coeficiente Kf de suelos granulares NBR-5629
Suelo Compacidad
Suelta Compacta Muy Compacta
Limo 010 040 100
Arena Fina 020 060 150
Arena Media 050 120 200
Gruesa y Pedr^ones 100 200 300
2 - M C T O D O D E L A N O R M A B R A S I L E R A - 5 6 2 9
_ J 7 -T = 0 -7 U t L r K s Para suelos granularesmax Z b f
T (max) =
az =
Capacidad de carga limite o ultima TN
Esfuerzo vertical efectivo en el punto medio del anclaje KNm2
O
CIl
II II Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje m
Longitud del bulbo del anclaje m
coeficiente de anclaje dado en la Tabla Ndeg M
Cuadro Ndeg 14 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BR-5629
y e
(K N m 2 )
z
iexclm )
D
(m )
a z
(K N m 2 )
U
( m )
Lb
(m )
K f T ( m a x )
lt trade l
14 8 7 0 01 103 32 0 4 3 4 0 9 15 27 23 _
14 8 65 0 1 9 5 9 4 0 4 3 5 0 15 V 3 1 6 1 ___
14 8 6 0 H 0 1 8 8 5 6 0 4 3 6 0 B U 15 35 01
Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de arolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes Ouumltos 46
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422 Meacutetodo Bustamante y Doix 1985
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son la parte anclada
40 50 y 60m el diaacutemetro perforado 0114m el coeficiente p que es el
coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo seguacuten el tipo de inyeccioacuten para
nuestro caso es el 14 derivaacutendose este valor del estudio de suelo (Cuadro Ndeg
11) El coeficiente qs (resistencia cortante) toma valores de 02 y 025 Mpa
Cuadro Ndeg 11 - Coeficiente p para suelos
Tipo de Suelo Coeficiente P
Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten
Grava 180 13 -14
Grava Arenosa 1 6 -1 8 12 -14
Arena con Grava 1 5 -1 6 12-13
Arena Gruesa 14- 15 11 - 12
Arena Media 1 4 -1 5 11 - 12
Arena Fina 14 -1 5 11 -12
Arena Limosa 14- 15 1 1 -1 2
Limo 14- 16 1 1-1 2
Arcilla 1 8 -2 0 12
Marga 18- 21 11 - 12
Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11
3- METODO DE BUSTAMANTE Y DOIX 1985
T(max) = Capacidad de carga limite o ultima TN
De= Diaacutemetro medio para el tramo anclado m
Dp = Diaacutemetro perforado para el tramo anclado mLb= Longitud del tramo anclado m
P = Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten qs= Resistencia al cizallamiento o cortante Mpa
ldquoDeterminadoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo de anclajerdquoBachiller Jraeacute Antonio Paredes Oliws
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Cuadro Ndeg 15 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BUSTAMANTE DOIX 1985
p Dp
(m)De(m)
Lb(m)
qs
(Mpa)
T (max)
(TN)130 011 0149 40 025 4759130 011 0149 50 02 4759130 011 0149 60 02 5710
423 Meacutetodo Costa Nunes 1985
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada necesarios son la
longitud de la parte anclada 40 50 y 60m el diaacutemetro perforado para el tramo
anclado 0114m ademaacutes el coeficiente de reduccioacuten por la presioacuten no uniforme
ni el coeficiente de aumento de diaacutemetro nd por la presioacuten de inyeccioacuten estos
dos uacuteltimos coeficientes toman valores de 1 otro dato de entrada importante
seguacuten Costa Nunes es la resistencia cortante t que es calculada con la
expresioacuten
T f = c + (c rsquo+CT rsquo 0 SUELOSGRANUWRES
r f = c + (y chnh +CTr )tan0 SUELOS COHESIVOS
C = Cohesioacuten del suelo KNm2yc= Peso especifico del suelo a una profundidad al centro del bulbo KNm3 h = Profundidad al centro del bulbo m
nh = Factorde correccioacuten cuando esta a una superior a 9m 0 = Angulo de friccioacuten
or= 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten KNm2
Para mayoriade asos nh = nb = nd = 10 De acuerdo a Costa Nunes
Cuadro Ndeg 16 RESISTENCIA CORTANTE SEGUacuteN DATOS
C ye h nh 0 OT T
(KNm2) (KNm3) (m) (0 ) (KNm2) (KNm2)
00 148 70 10 287 4000 2756
00 148 65 10 287 4000 2715
00 148 60 10 287 4000 2675
techlllerJtoeacute Antonio Parces Oliws 4 8
Deteminadoacuten del (E fic ien te de resistencia al corte unitario ende la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquo
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La resistencia cortante hallada de esta ecuacioacuten depende de los paraacutemetros
mostrados en la figura superior asiacute como la presioacuten de inyeccioacuten que se usa no
supera los 8 a 10 Kgcm2 con estos datos se halla el esfuerzo cortante que es
un valor de 3924 KNm2 El diaacutemetro medio de la perforacioacuten es de 0137m
1- METODO DE COSTA NUNES
T(max) = C a pa c idad d e ca rga l im i te o u l t im a TN
D e = D ia m e tro m e d io d e l b u lb o m
nd= C o e f ic ie n te d e a u m e n to d e l d ia m e tro d e b id o a la p re s ioacute n d e in y e c c ioacute n
^ = L o n g itu d d e l t ra m o a n c la d o m
nl = C o e f ic ie n te d e re d u c c ioacute n d e lo n g itu d p o r la p re s ioacute n n o u n ifo rm e
x = R e s is te n c ia al c iz a lla m ie n to e n la In te r fa s e b u lb o s u e lo K N m 2
Cuadro Ndeg17 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO COSTA NUNES 1985
ni Lb nd De Tmax(m) (m) (TN)
10 40 10 011 403
10 50 10 011 497
10 60 10 011 587
Aplicado estos tres meacutetodos para calcular la capacidad de carga uacuteltima podemos elaborar el siguiente cuadro Ndeg 18
Cuadro Ndeg 18 CUADRO RESUMEN PARA LAS DIFERENTES LONGITUDES DE BULBOS
ANCLAJE METODO NBR-5629 BUSTAMANTE Y DOIX COSTA NUNES
BULBO T (Max) T (Max) T (Max)
(m) (TN) (TN) (TN)
40 27-23I M t 4759 4030
50 3161 4759 4970
60 3501 5710 5870
D e t^m ito a oacute n del ^laquo fic ien te de resistencia al to rte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 49
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43 RESISTENCIA ENTRE EL BULBO Y EL SUELO
La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las
propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y
la presioacuten de inyeccioacuten (Cuadro N0 11)
El esfuerzo al cortante en el anclaje puede ser calculado por la expresioacuten
(Littlejohn y Bruce 1975)
Ecuacioacuten (10)
Doacutende
T = Fuerza de tensioacuten de disentildeo
D h = Diaacutemetro del hueco
r a = Esfuerzo de cortante permitido
Lb = Longitud cementada del bulbo
Determ l^raoacuten del ctoficiente de resistencia al torte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje Bachiller Jraeacute Antonio Partoes O lilaquo s 50
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Cuadro N0 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuerzos en bulbos de diaacutemetro
pequentildeo (Sabatini y otros 1999)
Tipo de SueloFactor Suelo Granular Suelo Cohesivo
Propiedades del sueloAngulo de friccioacuten tamantildeo y distribucioacuten de los agriados Mheslon Indice plastico
l^todo de perforacioacuten El uso de tuberiacutea de revestimiento aumenta los esfuereos normales y de friccioacuten
El uso de lodos en la ^rforacioacuten disminuye la capacidad
Longitud del bulto
La resistencia aumenta al aumentar la longitud del bulbo hasta los 6 metros con incrementos moderados hasta los 12 metros y muy ^co Incremento despueacutes de los 12 m
Incrementos continuos en suelos con resistencia no drenada menor de 96 kPa
1 ----mdash r
Aumenta la resistencia hasta un diaacutemetro de 30 centiacutemetros
Diaacutemetro del bulboAumenta la resistencia al aumentarel diaacutemetro hasta 10 centiacutemetros y muy poco a partir de ese diaacutemetro
i
La capacidad del ancla aumenta al aumentar la presioacuten de inyeccioacutenPresioacuten de Inyeccioacuten
La capacidad del ancla aumenta solamente con inyeccioacuten por etapas Presiones iniciales muy altas deben evltarse
En el Cuadro N0 20 se muestran algunos valores del esfuerzo de cortante permitido para anclajes en roca y en suelos Los tendones deben separarse
entre siacute utilizando espaciadores para asegurar la adherencia total de cada uno
de ellos a la mezcla cementante en toda la longitud del bulbo Adicionalmente
deben colocarse centralizadores para garantizar que existe un cubrimiento de mezcla de miacutenimo 10mm
Determinadoacuten del cw ficlente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliras 51
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Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo
interface a lo largo del bulbo (Modificado de PTI
de anclaje y el material en la
1996)
R esistencia Uacute ltim a al C ortan te R es is tenc ia Uacute ltim a alen tre el Bulbo y el ^ t e r ia l en la C ortan te entre el B u lto y el
T ipo de ^ t e r ia l In tertace P eriacutem etra l del B u lto ^ t e r i a l en la Interfacepara Iny toc ione s por P eriacutem etra l del B u lto para
G ravedad Inyecciones a P resioacuten
Kpa Kpa
G ranito y basa lto 1700 a 3100
C aliza do lom fflca 1 4 0 0 a 2 1 0 0
C aliza blanda 1000 a 1ltW0
P izarras y lutitas duras 800 a 1400
Lutrias blandas 200 a 800
Aren iscas 800 a 1700
Aren iscas m e tto riza d a s 700 a 800
C reta 200 a 1100
^ r g a m eteorizada 150 a 250
C oncre to 1400 a 2 8 0 0
Arcilla lim osa blanda30 a 70
Arcilla lim osa30 a 70
Arcilla dura de p lastic idad m edia a alta
30 a 70 30 a 100
Arcilla m uy dura de p lastic idad m edia a alta
70 a 170
Arcilla m u y dura lim osa de p lastic idad m edia
270 a 370
Arena de grano m edio a fino dens idad m edia a alta
80 a 370
Arena de grano grueso con grava densidad media
100 a 600
Arena de grano g rueso con grava densidad densa a m uy densa
70 a 140 250 a 900
Arenas lim osas170 a 400
D etritos g lac ia les densos300 a 500
Grava arenosa densidad m edia200 a 1300
Grava arenosa densa a m uy densa 270 a 1300
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario en te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 52
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Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga en bulbos de anclas preshy
tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatini y otros 1999)
Tipo de Suelo
DensidadRelativa
(SPT)
Transferencia Estirada en
kNmmdashf---------------------- 1
Suelta 145^ en a y l^d ia densa 220grava Densa 290
Suelta 100^ en a l^dia densa 145
Densa 190
Suelta 70^ en a y l^d ia densa 100limos Densa 130
I^zcla de arenay arcilla Dura 30de baja l^ y Dura 60plasticidad
Suelta SPT = 4 a 15^ d ia densa SPT = 15 a 30
Densa SPT = mas de 30
431 Calculo de la adherencia
La resistencia a la adherencia muy raramente se mide en el laboratorio y no existe un procedimiento estaacutendar para calcularla La mayoriacutea de los disentildeos se basan en estimativos ldquocrudosrdquo de la resistencia entre el suelo o roca y el bulbo
por correlacioacuten con casos similares tablas de resistencias tiacutepicas o por la
experiencia local
La carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar SPT como se
indica en la Cuadro Ndeg 20 (Sabatini y otros 1999) El factor de seguridad recomendado debe ser mayor de 20
La suposicioacuten de la resistencia entre el bulbo y el suelo genera una gran incertidumbre en el disentildeo y en ocasiones se ha llegado a fracasos
Determlnaaoacuten del cw fic iente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 53
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILM EL SALVADOR
Como solucioacuten a la incertidumbre generada por la suposicioacuten de la adherencia
entre el bulbo y el suelo se acostumbra a realizar pruebas de carga de anclajes
con el objeto de verificar en campo los valores supuestos y si es necesario
modificar las longitudes del bulbo o las cargas aplicadas
Estos ensayos son muy importantes al inicio del proceso de construccioacuten de los
anclajes Despueacutes de realizados los ensayos de carga se procede a revisar y
actualizar el disentildeo en lo relacionado con los bulbos de anclaje especialmente
cuando se requiere aumentar su longitud
44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE EL BULBO Y EL
SUELO EN VILLA EL SALVADOR
441 Tensado de anclajes
Los anclajes han sido tensados hasta llegar al arranque del bulbo para esto se
detalla a continuacioacuten los resultados de la prueba de tensado
Cuadro Ndeg 22 CARGA DE ARRANQUE DE BULBOS EN VILLA EL SALVADOR
Anclaje Longitud Bulbo (m) Carga Tesado (TN)
A-I 40 3646
A-ll 50 4215
A-lll () 60 4404
() Para el anclaje A-lll no se llegoacute al arranque
Con los datos obtenidos procedemos a calcular el esfuerzo de corte en la
interaccioacuten bulbo - suelo para esto nos apoyamos con la Ecuacioacuten (10)
Seguacuten la ecuacioacuten se tiene
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller J toeacute Antonio Paredes OHtos 54
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
T
nDhLb
Cuadro Ndeg 23 ESFUERZO DE CORTE ENTRE BULBO - SUELO EN VILLA EL SALVADOR
ANCLAJE T(TN) Dh (m) Lb(m) T a (KNm2)
A-I 3646 01143 40 24902
A-ll 4215 01143 50 23030
A-lll () 4404 01143 60 20053
lsquo to te rm in^oacuten del ctoficlente de resistencia al torte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 55
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Ciril OBTENIDOS
CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS
51 Capacidad de Carga Ultima Obtenido
La capacidad de carga ultima obtenida en campo para los anclajes A-I y A-ll se
verifica cuando el bulbo falla por arrancamiento mientras que para el anclaje A- III el bulbo no falla por arrancamiento sin embargo se ensaya hasta llegar al
liacutemite de fluencia
De acuerdo al cuadro N0 22 para los anclajes A-I y A-ll se ha llegado a la carga
ultima mientras que para el anclaje A-lll se ha llegado a la carga miacutenima de
fluencia
El cuadro N0 23 nos indica el esfuerzo de corte real que existe entre el bulbo y
el suelo de la zona en estudio los valores de ^ a para los anclajes A-I y A-ll son
calculados de acuerdo a la Ecuacioacuten (10)
52 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido
De los valores obtenidos con referencia a los anclajes A-I y A-ll se puede
comparar con los valores del Cuadro Ndeg 20 por consiguiente para las arenas
limosas se tiene un rango de valores que pudiera tomar ^ a (170 KNm2 - 400
KNm2) el cual estaacute dentro de ese rango nuestros valores hallados para nuestro
tipo de suelo en estudio seguacuten el Cuadro Ndeg 23
Haciendo un graacutefico comparativo con los resultados obtenidos del Cuadro Ndeg 23
y los datos que nos brinda el Cuadro Ndeg 20 de acuerdo al rango de valores se
tiene el Figura Ndeg 16
En la Figura Ndeg 16 podemos visualizar los valores obtenidos que se encuentran
dentro del rango de valores de Resistencia Uacuteltima al Cortante entre el Bulbo y el
suelo arenoso
Determinacioacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 56
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Civil OBTENIDOS
Figura Ndeg 16 Valores resistencia uacuteltima
Tambieacuten se pudo observar que los diaacutemetros reales fueron mayores en
comparacioacuten con el diaacutemetro de perforacioacuten tal como se muestra en el cuadro
N0 24 -
Cuadro Ndeg 24 DIAacuteMETROS REALES EN CAMPO Y EL EN AUMENTO
ANCLAJE D Teoacuterico (m)D Real de
Anclaje (m)() Aumento
A-I 01143 0141 2336
A-ll 01143 0147 2860
A-lll () 01143 0151 3211
lsquo Deteroinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte uniterio e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jw eacute Antonio Paredes O liw s 57
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
61 CONCLUSIONES
1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de
valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se
realizoacute la prueba (Villa el Salvador)
2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de
resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso
para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar
en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de
suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador
3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada
4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)
debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo
previamente calibrado
5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo
tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de
Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros
meacutetodos estimativos
6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga
requerida
7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten
8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi c o n c l u s io n e s y r e c o m e n d a c io n e s
62 RECOMENDACIONES
1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de
verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del
comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio
2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con
precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las
longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea
evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de
perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria
de los anclajes
3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en
cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser
mayores
4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable
controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten
los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos
lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil B IB L IO G R A F IA
BIBLIOGRAFIacuteA
Cema Diacuteaz Alfonso A ldquoAnaacutelisis y disentildeo de muros anclados para
estabilizacioacuten de excavaciones profundasrdquo Tesis UNI - FIC Civil 2011
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Suarez Jaime Deslizamientos Teacutecnicas de Remediacioacuten Volumen II
Copyrightcopy 2013 Geotecnologiacutea SAS httpw^erosioncomco 2013
Ucar Navarro Roberto ldquoManual de Anclajes en Ingenieriacutea Civilrdquo Universidad
Politeacutecnica de Madrid Madrid Espantildea 2004
US Department of Transportations FHWA ldquoGround Anchors and Anchored
Systemsrdquo Geotechnical Engineering circular Ndeg 4 June 1999
Determlnatiacuteoacuten del c iacutec le n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de anclajetachlller Jraeacute Antonio Paredes Oliws 60
UNI^RSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil
CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
y las tensiones de cizallamiento en la interface suelo-pantalla que se desarrollan
en la excavacioacuten que se lleva a cabo
tFigura 04 Mecanismo de transferencia de carga en anclajes (Juran e Elias 1991)
Superficie de terreno
Figura 05 Sistema idealizado de fuerzas sobre pantallas atirantadas (Hanna 1982)
322 Modos de falla de pantallas ancladas en suelos
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes O liw s 29
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CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Hay varios mecanismos posibles de falla de los muros anclados Estas fallas
comuacutenmente son causadas por exceso de carga sobre un ancla Las cargas de
exceso pueden estar relacionadas con la carga de pre-tensionamiento la
secuencia de excavaciones las fuerzas del agua y fuerzas siacutesmicas entre otras
Los mecanismos de falla pueden involucrar los tendones la masa de suelo el
bulbo o las estructuras superficiales
Los principales tipos de falla son los siguientes de acuerdo con la figura 06
Figura 06 Tipos de ruptura de una pantalla anclada en suelo (GeoRio 2000)
a) Punzonamiento en la base - el suelo de fundacioacuten que soporta la base de
la pantalla tiene una capacidad de carga baja de menos de 20 kPa con iacutendice de resistencia a penetracioacuten NSPT lt 10
b) Rotura en fondo de la excavacioacuten - puede ocurrir cuando existe una capa de terreno blando debajo del nivel de excavacioacuten
Determinadoacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 30
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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
c) Ruptura Global - romper la cuntildea en mayor riesgo durante el proceso de
excavacioacuten o disturbacion generalizado de profundidad (veacutease tambieacuten
la Figura 07)
d) Deformacioacuten Excesiva - puede ocurrir durante la construccioacuten antes de
que el pretensado de los anclajes
e) Rotura del tirante - se puede producir si los componentes del sistema son
individualmente atirantado inadecuadamente o debido a la ocurrencia de
la sobrecarga de los anclajes durante la construccioacuten cuando no todos
los niveles de anclaje tambieacuten se instalaron
f) Rotura de la pantalla - ocurrencia de ruptura en flexioacuten debido al disentildeo
estructural inadecuado o ruptura de perforacioacuten anclas
Rupftra laquom cunha Ruptura generalizada
Figura 07 Tipos de ruptura global cuntildea y generalizada (GeoRio 2000)
323 Estimacioacuten de la capacidad de carga de anclaje en suelos
La mejor estimacioacuten de la capacidad de carga de los anclajes en suelos se
determina mediante la realizacioacuten de pruebas preliminares de anclaje construido
con la misma tecnologiacutea y mano de obra en el futuro emplazamiento de la obra
ya que no es teoacutericamente posible incorporar meacutetodos para el caacutelculo de la
influencia de diversos factores determinantes tales como proceso de perforacioacuten la calidad de mano de obra el proceso de inyeccioacuten etc
^ te rm in a c ioacute n del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes OIiacutetos 31
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CAPITULO lli PARAMETROS GEOTECNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
En general los meacutetodos disponibles para la determinacioacuten de la capacidad de
carga de los anclajes en suelo consideran que la resistencia del anclaje se debe
exclusivamente a la resistencia al corte desarrollado en la interface suelo-bulbo
sin tomar en consideracioacuten de los efectos del proceso de construccioacuten
incluyendo la influencia de procedimiento de inyeccioacuten soacutelo cualitativamente
3231 Norma Brasileiacutera NBR-5629
La NBR-5629 recomienda la estimacioacuten preliminar de liacutemite de capacidad de
carga anclada usando las siguientes expresiones
Suelos Granulares
Suelos Cohesivos r = a 0 UXb sO O M
Doacutende
Capacidad de carga limite o ultima
G Tensioacuten vertical efectiva en el punto medio del anclaje
U Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje
K f Coeficiente de anclaje dado en la Cuadro Ndeg 10
Lb Longitud del bulbo del anclaje
o Coeficiente de reduccioacuten de resistencia al corte no drenada Su
a 0 = 075 para Su s 40 kPa yPara suelos cohesivos
a 0 = 035 para Su s 100 kPa
lsquo Determinadoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de arcla|eBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliros 32
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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Cuadro Ndeg 10 COEFICIENTE Kr DE SUELOS GRANULARES
Suelo Compacidad
Suelta Compacta Muy CompactaLimo 010 040 100
Arena Fina 020 060 150
Arena Media 050 120 200
Gruesa y Pedr^ones 100 200 300
ldquoFuente Norma Brasilera NBR-5629
Este meacutetodo no tiene en cuenta los efectos de la presioacuten de inyeccioacuten El NBR-
5629 reconoce que la inyeccioacuten del bulbo de anclaje de la lechada puede ser del
tipo simple con flujo ascendente y de una sola etapa o por medio de vaacutelvulas y
en etapas sucesivas a criterio de la empresa ejecutora siempre que esteacuten
garantizados el llenado completo del agujero abierto en el suelo y la capacidad
de carga para el anclaje
3232 Meacutetodo de Ostermayer (1974)
Propone aacutebacos que relaciona la longitud de la zona de anclaje (bulbo) con la
capacidad de carga maacutexima de anclaje basado en el anaacutelisis de los resultados
de aproximadamente 300 ensayos en Alemania en anclajes con diaacutemetro de
perforacioacuten entre 10 y 20 cm y cobertura del suelo superior a 4m
La Figura 08 muestra las correlaciones sugeridas por Ostermayer para suelos
granulares sin especificacioacuten del procedimiento de inyeccioacuten o los valores de la presioacuten de inyeccioacuten
D e te ^ in a d oacute n del creficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato la je Bachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 33
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CAPITULO PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOSPARADISENtildeO DE ANCLAJES
laquoen
9laquo
O
mdash g pedregulho arenoso
areia meacutedia a grossa com pedregulho
Figura 08 Capacidad liacutemite de carga de anclaje en suelos granulares seguacuten Ostermayer (1974)
Para suelos cohesivos (limos y arcillas plaacutesticas medianas arcillas altamente
plaacutesticas) Ostermayer (1974) tambieacuten presento en la Figura 09 la variacioacuten con
la longitud de bulbo de la resistencia al cizallamiento en la interface suelobulbo
por unidad de longitud para anclajes realizados con y sin reinyeccioacuten En la
Figura 10 la variacioacuten en la resistencia al corte se muestra como una funcioacuten de
la reinyeccioacuten de presioacuten con lechada de cemento en la relacioacuten agua cemento
preparado = 04
ldquoDeterminaaoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jraeacute Antonio P a rce s OIitos 34
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CAPITULO IIIrsquo PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Figura 09 Resistencia a la rotura por unidad de longitud de los anclajes en suelos cohesivos
(Ostermayer 1974)
400
300
19 ancoragens executadas em argila de mediacutea a alta plasticidade Wl = 48a58 lp = 25 a35 le =11 a12
2001
Perfura^aacuteo
15(4M|
1510)
com reve^mento seco sem revestlmento seco sem revestimento com lavagem 15(420) - diagravemetro do furo- 15cm
-420 Kg de cimento consumido nareinjepao
1000 2000 3000 4000
Pressaacuteo de iacutenjegaacuteo (kPa)
Figura 10 Influencia de la presioacuten de inyeccioacuten en la resistencia al corte en suelos cohesivos
(Ostermayer 1974)
Determinacioacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio Paredes O liw s 35
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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
3233 Meacutetodo de Bustamante amp Doix (1985)
Basado en 120 pruebas de carga realizadas en Francia Bustamante y Doix
(1985) sugieren un meacutetodo para el dimensionamiento de los anclajes los cuales
consideran la influencia de la teacutecnica de inyeccioacuten presioacuten de inyeccioacuten y
volumen de pulverizacioacuten de cemento inyectado La capacidad de carga liacutemite de
anclaje Tmax se puede determinar por
Tmm Capacidad de carga limite o ultima
De Diaacutemetro medio para el tramo anclado
Dp Diaacutemetro perforado para el tramo anclado
P Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten
Lb Longitud del tramo anclado
qs Resistencia al cizallamiento o cortante
Cuadro Ndeg 11 COEFICIENTE 0 PARA SUELOS
Tipo de Suelo Coeficiente 0
Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten
Grava 180 13-14
Grava Arenosa 1 6-1 8 12-14
Arena con Grava 1 5-1 6 12-13
Arena Gruesa 1 4-1 5 11 -1 2
Arena Media 1 4 -1 5 11 -1 2
Arena Fina 1 4-1 5 11 -1 2
Arena Limosa 14- 15 11 -1 2
Limo 14-1 6 11 -12
Arcilla
OcitCO 12
Marga 18-21 11 -12
Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11
Determlnaaoacuten del c o c ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio P a rce s OIiacutetos 36
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CAPITULO un PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
El cuadro N011 presenta los valores de p que es el coeficiente de escala para
varios tipos de suelo teniendo en cuenta las dos teacutecnicas de inyeccioacuten (con y sin
reinyeccioacuten) suponiendo que el volumen inyectado es de al menos 15 veces el
volumen perforado para llegar a los valores de p en la tabla Como era de
esperar los valores maacutes altos del coeficiente se producen para los anclajes
reinyectadas
Los graacuteficos de correlaciones empiacutericas para estimar los qs coeficientes para
anclajes con y sin reinyeccioacuten se presentan para las arenas y gravas en la
Figura 11 y de limos y arcillas en la Figura 12 construida sobre la base de los
resultados de Doix y Bustamante (1985) Fujita (1977) Ostermayer y Scheele
(1977) Ostermayer (1974) Koreck (1978) y Jones (1980 1984) En abscisas la
cantidad Pl se refiere al liacutemite de presioacuten de inyeccioacuten y N el nuacutemero de golpes
de la prueba SPT
0 0 9 i f i 15 20 U 30 39 40 4 fl 3 0 S5 90 6S 7 0
Pl (MPa)1 _____i _______ i _____ i______ i _______ i _____i______ i _______ l __ mdasha--------- a--------- J-----------1---------- 1---------- 1
0 K O 30 D 90 laquo m laquo) tu M) no t raquo 1U 1WN
Figura 11 Correlaciones empiacutericas para la fuerza de cizallamiento por unidad longitud en la arena I
grava (Bustamante y Doix 1985)
lsquo Determlnadoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para diserto dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 37
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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Las correlaciones muestran que en comparacioacuten con una sola inyeccioacuten de los
efectos de la reinyeccioacuten en fases sucesivas son aparentemente maacutes
pronunciada para las arcillas limos (Figura 12) que para la arena grava (Figura
11) contradiciendo las pruebas experimentales que indican que los suelos
arenosos son de mayor inyectabilidad y maacutes susceptibles a los efectos de la
sucesiva reinyeccioacuten a alta presioacuten Este comportamiento puede deberse a otros
factores no considerados por Bustamante y Doix (1985) en la interpretacioacuten
empiacuterica de los resultados de las pruebas de carga (Novaacuteis Souza 2001)
-------------1-------------1------------T---------- ---F-------- ---------------- ~lo 10 20 30 40 W 60
N
Figura 12 correlaciones empiacutericas para la resistencia al corte por unidad de longitud en arcillas
limos (Bustamante y Doix 1985)
3234 Meacutetodo de Costa Nunes (1987)
Similar al meacutetodo de Bustamante y Doix (1985) fue propuesto por Costa Nunes
(1987) pero con la importante diferencia de que la influencia de la presioacuten de inyeccioacuten puede ser analizada cuantitativamente no soacutelo cualitativamente como en el meacutetodo de Bustamante y Doix (1985)
La capacidad de carga del liacutemite del anclaje estaacute dada por
bullDetermigravenatigraveoacuten del e ffic iente de resistencia al corte unitagraverio entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralaleBachiller Jreeacute Antonio Partoes OIiacutetos 38
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CAPITULO lli PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOS P A MDISENtildeO DE ANCLAJES
= c + +(TI
r M Capacidad de carga limite o ultima
D Diaacutemetro medio del bulboe
nd Coeficiente de aumento del diaacutemetro debido a la presioacuten de inyeccioacuten
nl Coeficiente de reduccioacuten de longitud por la presioacuten no uniforme
Lb Longitud del tramo anclado
r Resistencia al cizallamiento en la interface bulbo - suelo
Para determinar la resistencia al cizallamiento en la interface suelo-bulbo Costa
Nunes (1987) considera el criterio de rotura de Mohr-Coulomb suponiendo una
inyeccioacuten a presioacuten residual a rsquor estimada en un 50 la presioacuten inyeccioacuten dada
c Cohesioacuten
Yc Peso especiacutefico del suelo a una profundidad al centro del bulbo
h Profundidad al centro del bulbo
nh Reduccioacuten del factor de profundidad cuando es maacutes de 9m
0 Angulo de friccioacuten
a r 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten
Seguacuten Costa Nunes en la mayoriacutea de los casos se puede considerar nh = na = nb = 1
lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 39
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA AL CORTE
UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
41 PROCEDIMIENTO DE TRABAJO
El presente procedimiento comprende los trabajos requeridos para la correcta
ejecucioacuten de los anclajes en la zona determinada en villa el salvador
411 Secuencia de los trabajos
4111 Anclajes de cable
Los anclajes post-tensados son estructuras flexibles y lineales compuestos por
varios cordones de acero de alta resistencia los cuales se adhieren o fijan con
cemento dentro de roca o suelo estable (pasando el planode falla) Los anclajes
al tensarlos transmiten los esfuerzos desde el cabezal (extremo visible en la
superficie del talud) hasta el tramo anclado mitigando de esta forma los
movimientos del talud
Los anclajes estaraacuten conformado por cordones de acero grado 270 de baja
relajacioacuten con 58rdquo (1500 mm) de diaacutemetro acorde con los requerimientos del
ASTM A-416 Las caracteriacutesticas mecaacutenicas del acero grado 270 de baja relajacioacuten son
Esfuerzo miacutenimo a la rotura 18980 kgmm2 (18619 KNcm2)
Esfuerzo de fluencia 17082 kgmm2 (16757 KNcm2)
Moacutedulo de elasticidad 2780000 kg (195 KNmm2)
Seguacuten los requerimientos indicados en la norma ASTM A-416 los valores de resistencias miacutenimas del cable se indica a continuacioacuten
Diaacutemetro del cordoacuten 1524 mm (0600 in)
Deterninadoacuten del ^laquofic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 40
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Aacuterea de acero por cordoacuten 14000 mm2 (0153 in2)
Resistencia miacutenima a la rotura (Fr) 2657000 kg (2607 kN)
- Resistencia miacutenima a la fluencia (Sfc) 2391000 kg (2346 kN)
Con estas caracteriacutesticas se obtienen seguacuten los lineamientos para disentildeo
indicados en las recomendaciones del Instituto del Post-Tensado los siguientes valores para cada cable de acero de 06rdquo de diaacutemetro (1524 mm)
- Carga de disentildeo o trabajo (060 F r ) 1595040 kg (15642 KN) Ftr
- Carga de ensayo (120 Ftr) 1914007 kg (18770 KN)
- Carga de incorporacioacuten (105 Ftr) 1674782 kg (16424 KN)
lsquo Porcentaje sugerido para los ensayos en anclajes temporales
a) Armado de Anclajes
La preparacioacuten de los anclajes ha sido realizado sobre una plataforma provisional para el montaje primero se prepararaacute el tubo de inyeccioacuten de PVC
clase 10 con diaacutemetro de 1rdquo donde se ejecutaraacuten los agujeros para la inyeccioacuten
(vaacutelvula-manguito) Luego alrededor del tubo de inyeccioacuten se colocaraacuten los
cables de acero sobre separadores y cortados seguacuten la longitud definitiva del
anclaje
Los cables requeridos fueron suministrados y montados en campo el tramo del
cable de acero correspondiente al bulbo del anclaje ha sido preparado previamente y en la zona de transicioacuten del tramo libre al anclado el cable fue
sellado con cinta plaacutestica para evitar la entrada de lechada de cemento al tramo libre el tramo libre se protegioacute (aisloacute) con una manguera de polietileno actuando
como un forro
lsquo Deterrnnadoacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes Olitos 41
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Figura 13 Armado de anclaje de cable
b) Perforacioacuten
El objetivo de las perforaciones para anclajes es la obtencioacuten de un agujero con
la mayor linealidad posible El diaacutemetro de la perforacioacuten debe permitir la instalacioacuten del anclaje de cable del modo maacutes faacutecil posible
Baacutesicamente existen dos sistemas de perforacioacuten que pueden ser utilizados en
la ejecucioacuten de anclajes El primero es el sistema rotativo convencional y el segundo ha roto percusioacuten
Para la ejecucioacuten de la perforacioacuten se ha empleado el meacutetodo rotativo con el uso de una zapata tipo widia
El sistema que se ha aplicado es de perforacioacuten a rotacioacuten con tuberiacutea HQ hasta la profundidad requerida una vez llegado a la cota se perfora con tuberiacutea de
revestimiento HW (rimando en la zona exterior de la tuberiacutea HQ) hasta llegar a la cota de fondo donde se colocaraacute el anclaje
Se procede a limpiar el sondeo con agua y se retira la tuberiacutea interior HQ una vez retirada toda la tuberiacutea HQ se procede a colocar el anclaje de cable
Bachllldrsquo Jeacute Antonio Paredes Oliws 42
Determinadoacuten del crofidente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclaje
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Colocado el anclaje de cable se procede a retirar la tuberiacutea de revestimiento HW
para despueacutes inyectar el anclaje con lechada de cemento
Figura 14 Colocado de anclaje de cable en sondeo
c) Inyeccioacuten
Los anclajes fueron fijados en el terreno a traveacutes de lechada de cemento compuesta por una mezcla de agua limpia con cemento Portland comuacuten tipo I
La gran mayoriacutea de las recomendaciones y praacutecticas existentes situacutean la relacioacuten
aguacemento entre 045 y 055 en peso
En nuestro caso se ha usado la relacioacuten ac de 050 mezcla que garantiza una
resistencia a la compresioacuten simple de 210 kgcm2 a los 7 diacuteas
Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enve la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 43
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Figura 15 Inyeccioacuten de anclaje de cable
d) Tensado
Todos los anclajes fueron tesados una vez que la lechada de cemento del
anclaje obtuvo la resistencia adecuada (210 kgcm2) se estimoacute en 7 diacuteas como miacutenimo en cada caso
El tesado de los anclajes se realizoacute con gato hidraacuteulico de hasta 100Tn de carga
de trabajo y con una carrera en el pistoacuten de hasta 10rdquo ademaacutes permitioacute tesar
los cables del anclaje en conjunto el tesado se realizoacute hasta llegar al arranque del bulbo
4112 Equipos y Materiales
Relacioacuten de equipos y materiales utilizados
Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Antonio Paredes O liw s 44
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Cuadro Ndeg 12 EQUIPOS UTILIZADOS
ITEM DESCRIPCION CANTIDAD
1 B O M B A DE LO D O S C M O T O R L IS TE R P E T TE R 100
2 B O M B A P A R A TE N S A D O E N E R P A C 100
3 G A T A H ID R A U L IC A E N E R P A C DE 10000 PSI 100
4 E Q U IP O DE P E R F O R A C IO N R O T A T IV O D IA M A N TIN O 100
5 B O M B A DE IN Y E C C IO N DE C E M E N T O 100
6 TU B E R IA DE P E R F O R A C IO N HQ y H W 100
7 TU B E R IA DE IN Y E C C IO N C O N O B T U R A D O R 100
8 E Q U IP O DE SPT 100
42 ESTIMACIOacuteN DE LA CAPACIDAD DE CARGA SEGUacuteN LOS DATOS OBTENIDOS EN EL ESTUDIO DE MECAacuteNICA DE SUELOS
De acuerdo a los datos obtenidos en el estudio de mecaacutenica de suelos se tiene
lo siguiente
Cuadro Ndeg 13 DATOS REALES DEL ESTUDIO
DATOS
Del estudio de mecaacutenica de suelos De los anclajes
Paraacutemetros Unidad Paraacutemetros Unidad
Cohesioacuten 0 Carga de Anclaje NA
Angulo de friccioacuten 2870o Profundidad del bulbo de anclaje 950m
Peso Unitario 1476 KNm3 Diaacutemetro del bulbo 0114m
Clasificacioacuten SUCS Arena limosa gradada SP-SM
Longitud del Bulbo de Anclaje 40 50 y 60m
Factor de seguridad Presioacuten de iny^cioacuten 60 kgcm2
Habiendo obtenido todos los paraacutemetros necesarios se puede estimar las capacidades de cargas de acuerdo a los meacutetodos mencionados en el capiacutetulo anterior(Capiexcltulo III 323)
Deterrntoadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 45
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
gt Norma Brasilera NBR 5629
gt Bustamante y Doix 1985
gt Meacutetodo Costa Nunes 1985
421 Norma Brasilera NBR 5629
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son las longitudes
ancladas que 40 50 y 60m asiacute como el valor Itf igual a 15 valor que se
obtiene del tipo de suelo del cuadro Ndeg 10
Cuadro Ndeg 10 - Coeficiente Kf de suelos granulares NBR-5629
Suelo Compacidad
Suelta Compacta Muy Compacta
Limo 010 040 100
Arena Fina 020 060 150
Arena Media 050 120 200
Gruesa y Pedr^ones 100 200 300
2 - M C T O D O D E L A N O R M A B R A S I L E R A - 5 6 2 9
_ J 7 -T = 0 -7 U t L r K s Para suelos granularesmax Z b f
T (max) =
az =
Capacidad de carga limite o ultima TN
Esfuerzo vertical efectivo en el punto medio del anclaje KNm2
O
CIl
II II Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje m
Longitud del bulbo del anclaje m
coeficiente de anclaje dado en la Tabla Ndeg M
Cuadro Ndeg 14 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BR-5629
y e
(K N m 2 )
z
iexclm )
D
(m )
a z
(K N m 2 )
U
( m )
Lb
(m )
K f T ( m a x )
lt trade l
14 8 7 0 01 103 32 0 4 3 4 0 9 15 27 23 _
14 8 65 0 1 9 5 9 4 0 4 3 5 0 15 V 3 1 6 1 ___
14 8 6 0 H 0 1 8 8 5 6 0 4 3 6 0 B U 15 35 01
Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de arolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes Ouumltos 46
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422 Meacutetodo Bustamante y Doix 1985
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son la parte anclada
40 50 y 60m el diaacutemetro perforado 0114m el coeficiente p que es el
coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo seguacuten el tipo de inyeccioacuten para
nuestro caso es el 14 derivaacutendose este valor del estudio de suelo (Cuadro Ndeg
11) El coeficiente qs (resistencia cortante) toma valores de 02 y 025 Mpa
Cuadro Ndeg 11 - Coeficiente p para suelos
Tipo de Suelo Coeficiente P
Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten
Grava 180 13 -14
Grava Arenosa 1 6 -1 8 12 -14
Arena con Grava 1 5 -1 6 12-13
Arena Gruesa 14- 15 11 - 12
Arena Media 1 4 -1 5 11 - 12
Arena Fina 14 -1 5 11 -12
Arena Limosa 14- 15 1 1 -1 2
Limo 14- 16 1 1-1 2
Arcilla 1 8 -2 0 12
Marga 18- 21 11 - 12
Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11
3- METODO DE BUSTAMANTE Y DOIX 1985
T(max) = Capacidad de carga limite o ultima TN
De= Diaacutemetro medio para el tramo anclado m
Dp = Diaacutemetro perforado para el tramo anclado mLb= Longitud del tramo anclado m
P = Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten qs= Resistencia al cizallamiento o cortante Mpa
ldquoDeterminadoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo de anclajerdquoBachiller Jraeacute Antonio Paredes Oliws
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Cuadro Ndeg 15 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BUSTAMANTE DOIX 1985
p Dp
(m)De(m)
Lb(m)
qs
(Mpa)
T (max)
(TN)130 011 0149 40 025 4759130 011 0149 50 02 4759130 011 0149 60 02 5710
423 Meacutetodo Costa Nunes 1985
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada necesarios son la
longitud de la parte anclada 40 50 y 60m el diaacutemetro perforado para el tramo
anclado 0114m ademaacutes el coeficiente de reduccioacuten por la presioacuten no uniforme
ni el coeficiente de aumento de diaacutemetro nd por la presioacuten de inyeccioacuten estos
dos uacuteltimos coeficientes toman valores de 1 otro dato de entrada importante
seguacuten Costa Nunes es la resistencia cortante t que es calculada con la
expresioacuten
T f = c + (c rsquo+CT rsquo 0 SUELOSGRANUWRES
r f = c + (y chnh +CTr )tan0 SUELOS COHESIVOS
C = Cohesioacuten del suelo KNm2yc= Peso especifico del suelo a una profundidad al centro del bulbo KNm3 h = Profundidad al centro del bulbo m
nh = Factorde correccioacuten cuando esta a una superior a 9m 0 = Angulo de friccioacuten
or= 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten KNm2
Para mayoriade asos nh = nb = nd = 10 De acuerdo a Costa Nunes
Cuadro Ndeg 16 RESISTENCIA CORTANTE SEGUacuteN DATOS
C ye h nh 0 OT T
(KNm2) (KNm3) (m) (0 ) (KNm2) (KNm2)
00 148 70 10 287 4000 2756
00 148 65 10 287 4000 2715
00 148 60 10 287 4000 2675
techlllerJtoeacute Antonio Parces Oliws 4 8
Deteminadoacuten del (E fic ien te de resistencia al corte unitario ende la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquo
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La resistencia cortante hallada de esta ecuacioacuten depende de los paraacutemetros
mostrados en la figura superior asiacute como la presioacuten de inyeccioacuten que se usa no
supera los 8 a 10 Kgcm2 con estos datos se halla el esfuerzo cortante que es
un valor de 3924 KNm2 El diaacutemetro medio de la perforacioacuten es de 0137m
1- METODO DE COSTA NUNES
T(max) = C a pa c idad d e ca rga l im i te o u l t im a TN
D e = D ia m e tro m e d io d e l b u lb o m
nd= C o e f ic ie n te d e a u m e n to d e l d ia m e tro d e b id o a la p re s ioacute n d e in y e c c ioacute n
^ = L o n g itu d d e l t ra m o a n c la d o m
nl = C o e f ic ie n te d e re d u c c ioacute n d e lo n g itu d p o r la p re s ioacute n n o u n ifo rm e
x = R e s is te n c ia al c iz a lla m ie n to e n la In te r fa s e b u lb o s u e lo K N m 2
Cuadro Ndeg17 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO COSTA NUNES 1985
ni Lb nd De Tmax(m) (m) (TN)
10 40 10 011 403
10 50 10 011 497
10 60 10 011 587
Aplicado estos tres meacutetodos para calcular la capacidad de carga uacuteltima podemos elaborar el siguiente cuadro Ndeg 18
Cuadro Ndeg 18 CUADRO RESUMEN PARA LAS DIFERENTES LONGITUDES DE BULBOS
ANCLAJE METODO NBR-5629 BUSTAMANTE Y DOIX COSTA NUNES
BULBO T (Max) T (Max) T (Max)
(m) (TN) (TN) (TN)
40 27-23I M t 4759 4030
50 3161 4759 4970
60 3501 5710 5870
D e t^m ito a oacute n del ^laquo fic ien te de resistencia al to rte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 49
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43 RESISTENCIA ENTRE EL BULBO Y EL SUELO
La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las
propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y
la presioacuten de inyeccioacuten (Cuadro N0 11)
El esfuerzo al cortante en el anclaje puede ser calculado por la expresioacuten
(Littlejohn y Bruce 1975)
Ecuacioacuten (10)
Doacutende
T = Fuerza de tensioacuten de disentildeo
D h = Diaacutemetro del hueco
r a = Esfuerzo de cortante permitido
Lb = Longitud cementada del bulbo
Determ l^raoacuten del ctoficiente de resistencia al torte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje Bachiller Jraeacute Antonio Partoes O lilaquo s 50
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Cuadro N0 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuerzos en bulbos de diaacutemetro
pequentildeo (Sabatini y otros 1999)
Tipo de SueloFactor Suelo Granular Suelo Cohesivo
Propiedades del sueloAngulo de friccioacuten tamantildeo y distribucioacuten de los agriados Mheslon Indice plastico
l^todo de perforacioacuten El uso de tuberiacutea de revestimiento aumenta los esfuereos normales y de friccioacuten
El uso de lodos en la ^rforacioacuten disminuye la capacidad
Longitud del bulto
La resistencia aumenta al aumentar la longitud del bulbo hasta los 6 metros con incrementos moderados hasta los 12 metros y muy ^co Incremento despueacutes de los 12 m
Incrementos continuos en suelos con resistencia no drenada menor de 96 kPa
1 ----mdash r
Aumenta la resistencia hasta un diaacutemetro de 30 centiacutemetros
Diaacutemetro del bulboAumenta la resistencia al aumentarel diaacutemetro hasta 10 centiacutemetros y muy poco a partir de ese diaacutemetro
i
La capacidad del ancla aumenta al aumentar la presioacuten de inyeccioacutenPresioacuten de Inyeccioacuten
La capacidad del ancla aumenta solamente con inyeccioacuten por etapas Presiones iniciales muy altas deben evltarse
En el Cuadro N0 20 se muestran algunos valores del esfuerzo de cortante permitido para anclajes en roca y en suelos Los tendones deben separarse
entre siacute utilizando espaciadores para asegurar la adherencia total de cada uno
de ellos a la mezcla cementante en toda la longitud del bulbo Adicionalmente
deben colocarse centralizadores para garantizar que existe un cubrimiento de mezcla de miacutenimo 10mm
Determinadoacuten del cw ficlente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliras 51
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Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo
interface a lo largo del bulbo (Modificado de PTI
de anclaje y el material en la
1996)
R esistencia Uacute ltim a al C ortan te R es is tenc ia Uacute ltim a alen tre el Bulbo y el ^ t e r ia l en la C ortan te entre el B u lto y el
T ipo de ^ t e r ia l In tertace P eriacutem etra l del B u lto ^ t e r i a l en la Interfacepara Iny toc ione s por P eriacutem etra l del B u lto para
G ravedad Inyecciones a P resioacuten
Kpa Kpa
G ranito y basa lto 1700 a 3100
C aliza do lom fflca 1 4 0 0 a 2 1 0 0
C aliza blanda 1000 a 1ltW0
P izarras y lutitas duras 800 a 1400
Lutrias blandas 200 a 800
Aren iscas 800 a 1700
Aren iscas m e tto riza d a s 700 a 800
C reta 200 a 1100
^ r g a m eteorizada 150 a 250
C oncre to 1400 a 2 8 0 0
Arcilla lim osa blanda30 a 70
Arcilla lim osa30 a 70
Arcilla dura de p lastic idad m edia a alta
30 a 70 30 a 100
Arcilla m uy dura de p lastic idad m edia a alta
70 a 170
Arcilla m u y dura lim osa de p lastic idad m edia
270 a 370
Arena de grano m edio a fino dens idad m edia a alta
80 a 370
Arena de grano grueso con grava densidad media
100 a 600
Arena de grano g rueso con grava densidad densa a m uy densa
70 a 140 250 a 900
Arenas lim osas170 a 400
D etritos g lac ia les densos300 a 500
Grava arenosa densidad m edia200 a 1300
Grava arenosa densa a m uy densa 270 a 1300
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario en te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 52
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Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga en bulbos de anclas preshy
tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatini y otros 1999)
Tipo de Suelo
DensidadRelativa
(SPT)
Transferencia Estirada en
kNmmdashf---------------------- 1
Suelta 145^ en a y l^d ia densa 220grava Densa 290
Suelta 100^ en a l^dia densa 145
Densa 190
Suelta 70^ en a y l^d ia densa 100limos Densa 130
I^zcla de arenay arcilla Dura 30de baja l^ y Dura 60plasticidad
Suelta SPT = 4 a 15^ d ia densa SPT = 15 a 30
Densa SPT = mas de 30
431 Calculo de la adherencia
La resistencia a la adherencia muy raramente se mide en el laboratorio y no existe un procedimiento estaacutendar para calcularla La mayoriacutea de los disentildeos se basan en estimativos ldquocrudosrdquo de la resistencia entre el suelo o roca y el bulbo
por correlacioacuten con casos similares tablas de resistencias tiacutepicas o por la
experiencia local
La carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar SPT como se
indica en la Cuadro Ndeg 20 (Sabatini y otros 1999) El factor de seguridad recomendado debe ser mayor de 20
La suposicioacuten de la resistencia entre el bulbo y el suelo genera una gran incertidumbre en el disentildeo y en ocasiones se ha llegado a fracasos
Determlnaaoacuten del cw fic iente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 53
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILM EL SALVADOR
Como solucioacuten a la incertidumbre generada por la suposicioacuten de la adherencia
entre el bulbo y el suelo se acostumbra a realizar pruebas de carga de anclajes
con el objeto de verificar en campo los valores supuestos y si es necesario
modificar las longitudes del bulbo o las cargas aplicadas
Estos ensayos son muy importantes al inicio del proceso de construccioacuten de los
anclajes Despueacutes de realizados los ensayos de carga se procede a revisar y
actualizar el disentildeo en lo relacionado con los bulbos de anclaje especialmente
cuando se requiere aumentar su longitud
44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE EL BULBO Y EL
SUELO EN VILLA EL SALVADOR
441 Tensado de anclajes
Los anclajes han sido tensados hasta llegar al arranque del bulbo para esto se
detalla a continuacioacuten los resultados de la prueba de tensado
Cuadro Ndeg 22 CARGA DE ARRANQUE DE BULBOS EN VILLA EL SALVADOR
Anclaje Longitud Bulbo (m) Carga Tesado (TN)
A-I 40 3646
A-ll 50 4215
A-lll () 60 4404
() Para el anclaje A-lll no se llegoacute al arranque
Con los datos obtenidos procedemos a calcular el esfuerzo de corte en la
interaccioacuten bulbo - suelo para esto nos apoyamos con la Ecuacioacuten (10)
Seguacuten la ecuacioacuten se tiene
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller J toeacute Antonio Paredes OHtos 54
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
T
nDhLb
Cuadro Ndeg 23 ESFUERZO DE CORTE ENTRE BULBO - SUELO EN VILLA EL SALVADOR
ANCLAJE T(TN) Dh (m) Lb(m) T a (KNm2)
A-I 3646 01143 40 24902
A-ll 4215 01143 50 23030
A-lll () 4404 01143 60 20053
lsquo to te rm in^oacuten del ctoficlente de resistencia al torte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 55
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Ciril OBTENIDOS
CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS
51 Capacidad de Carga Ultima Obtenido
La capacidad de carga ultima obtenida en campo para los anclajes A-I y A-ll se
verifica cuando el bulbo falla por arrancamiento mientras que para el anclaje A- III el bulbo no falla por arrancamiento sin embargo se ensaya hasta llegar al
liacutemite de fluencia
De acuerdo al cuadro N0 22 para los anclajes A-I y A-ll se ha llegado a la carga
ultima mientras que para el anclaje A-lll se ha llegado a la carga miacutenima de
fluencia
El cuadro N0 23 nos indica el esfuerzo de corte real que existe entre el bulbo y
el suelo de la zona en estudio los valores de ^ a para los anclajes A-I y A-ll son
calculados de acuerdo a la Ecuacioacuten (10)
52 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido
De los valores obtenidos con referencia a los anclajes A-I y A-ll se puede
comparar con los valores del Cuadro Ndeg 20 por consiguiente para las arenas
limosas se tiene un rango de valores que pudiera tomar ^ a (170 KNm2 - 400
KNm2) el cual estaacute dentro de ese rango nuestros valores hallados para nuestro
tipo de suelo en estudio seguacuten el Cuadro Ndeg 23
Haciendo un graacutefico comparativo con los resultados obtenidos del Cuadro Ndeg 23
y los datos que nos brinda el Cuadro Ndeg 20 de acuerdo al rango de valores se
tiene el Figura Ndeg 16
En la Figura Ndeg 16 podemos visualizar los valores obtenidos que se encuentran
dentro del rango de valores de Resistencia Uacuteltima al Cortante entre el Bulbo y el
suelo arenoso
Determinacioacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 56
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Civil OBTENIDOS
Figura Ndeg 16 Valores resistencia uacuteltima
Tambieacuten se pudo observar que los diaacutemetros reales fueron mayores en
comparacioacuten con el diaacutemetro de perforacioacuten tal como se muestra en el cuadro
N0 24 -
Cuadro Ndeg 24 DIAacuteMETROS REALES EN CAMPO Y EL EN AUMENTO
ANCLAJE D Teoacuterico (m)D Real de
Anclaje (m)() Aumento
A-I 01143 0141 2336
A-ll 01143 0147 2860
A-lll () 01143 0151 3211
lsquo Deteroinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte uniterio e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jw eacute Antonio Paredes O liw s 57
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Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
61 CONCLUSIONES
1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de
valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se
realizoacute la prueba (Villa el Salvador)
2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de
resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso
para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar
en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de
suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador
3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada
4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)
debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo
previamente calibrado
5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo
tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de
Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros
meacutetodos estimativos
6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga
requerida
7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten
8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58
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Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi c o n c l u s io n e s y r e c o m e n d a c io n e s
62 RECOMENDACIONES
1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de
verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del
comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio
2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con
precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las
longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea
evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de
perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria
de los anclajes
3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en
cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser
mayores
4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable
controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten
los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos
lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59
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Determlnatiacuteoacuten del c iacutec le n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de anclajetachlller Jraeacute Antonio Paredes Oliws 60
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CAPITULO lli PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Hay varios mecanismos posibles de falla de los muros anclados Estas fallas
comuacutenmente son causadas por exceso de carga sobre un ancla Las cargas de
exceso pueden estar relacionadas con la carga de pre-tensionamiento la
secuencia de excavaciones las fuerzas del agua y fuerzas siacutesmicas entre otras
Los mecanismos de falla pueden involucrar los tendones la masa de suelo el
bulbo o las estructuras superficiales
Los principales tipos de falla son los siguientes de acuerdo con la figura 06
Figura 06 Tipos de ruptura de una pantalla anclada en suelo (GeoRio 2000)
a) Punzonamiento en la base - el suelo de fundacioacuten que soporta la base de
la pantalla tiene una capacidad de carga baja de menos de 20 kPa con iacutendice de resistencia a penetracioacuten NSPT lt 10
b) Rotura en fondo de la excavacioacuten - puede ocurrir cuando existe una capa de terreno blando debajo del nivel de excavacioacuten
Determinadoacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 30
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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
c) Ruptura Global - romper la cuntildea en mayor riesgo durante el proceso de
excavacioacuten o disturbacion generalizado de profundidad (veacutease tambieacuten
la Figura 07)
d) Deformacioacuten Excesiva - puede ocurrir durante la construccioacuten antes de
que el pretensado de los anclajes
e) Rotura del tirante - se puede producir si los componentes del sistema son
individualmente atirantado inadecuadamente o debido a la ocurrencia de
la sobrecarga de los anclajes durante la construccioacuten cuando no todos
los niveles de anclaje tambieacuten se instalaron
f) Rotura de la pantalla - ocurrencia de ruptura en flexioacuten debido al disentildeo
estructural inadecuado o ruptura de perforacioacuten anclas
Rupftra laquom cunha Ruptura generalizada
Figura 07 Tipos de ruptura global cuntildea y generalizada (GeoRio 2000)
323 Estimacioacuten de la capacidad de carga de anclaje en suelos
La mejor estimacioacuten de la capacidad de carga de los anclajes en suelos se
determina mediante la realizacioacuten de pruebas preliminares de anclaje construido
con la misma tecnologiacutea y mano de obra en el futuro emplazamiento de la obra
ya que no es teoacutericamente posible incorporar meacutetodos para el caacutelculo de la
influencia de diversos factores determinantes tales como proceso de perforacioacuten la calidad de mano de obra el proceso de inyeccioacuten etc
^ te rm in a c ioacute n del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes OIiacutetos 31
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CAPITULO lli PARAMETROS GEOTECNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
En general los meacutetodos disponibles para la determinacioacuten de la capacidad de
carga de los anclajes en suelo consideran que la resistencia del anclaje se debe
exclusivamente a la resistencia al corte desarrollado en la interface suelo-bulbo
sin tomar en consideracioacuten de los efectos del proceso de construccioacuten
incluyendo la influencia de procedimiento de inyeccioacuten soacutelo cualitativamente
3231 Norma Brasileiacutera NBR-5629
La NBR-5629 recomienda la estimacioacuten preliminar de liacutemite de capacidad de
carga anclada usando las siguientes expresiones
Suelos Granulares
Suelos Cohesivos r = a 0 UXb sO O M
Doacutende
Capacidad de carga limite o ultima
G Tensioacuten vertical efectiva en el punto medio del anclaje
U Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje
K f Coeficiente de anclaje dado en la Cuadro Ndeg 10
Lb Longitud del bulbo del anclaje
o Coeficiente de reduccioacuten de resistencia al corte no drenada Su
a 0 = 075 para Su s 40 kPa yPara suelos cohesivos
a 0 = 035 para Su s 100 kPa
lsquo Determinadoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de arcla|eBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliros 32
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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Cuadro Ndeg 10 COEFICIENTE Kr DE SUELOS GRANULARES
Suelo Compacidad
Suelta Compacta Muy CompactaLimo 010 040 100
Arena Fina 020 060 150
Arena Media 050 120 200
Gruesa y Pedr^ones 100 200 300
ldquoFuente Norma Brasilera NBR-5629
Este meacutetodo no tiene en cuenta los efectos de la presioacuten de inyeccioacuten El NBR-
5629 reconoce que la inyeccioacuten del bulbo de anclaje de la lechada puede ser del
tipo simple con flujo ascendente y de una sola etapa o por medio de vaacutelvulas y
en etapas sucesivas a criterio de la empresa ejecutora siempre que esteacuten
garantizados el llenado completo del agujero abierto en el suelo y la capacidad
de carga para el anclaje
3232 Meacutetodo de Ostermayer (1974)
Propone aacutebacos que relaciona la longitud de la zona de anclaje (bulbo) con la
capacidad de carga maacutexima de anclaje basado en el anaacutelisis de los resultados
de aproximadamente 300 ensayos en Alemania en anclajes con diaacutemetro de
perforacioacuten entre 10 y 20 cm y cobertura del suelo superior a 4m
La Figura 08 muestra las correlaciones sugeridas por Ostermayer para suelos
granulares sin especificacioacuten del procedimiento de inyeccioacuten o los valores de la presioacuten de inyeccioacuten
D e te ^ in a d oacute n del creficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato la je Bachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 33
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CAPITULO PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOSPARADISENtildeO DE ANCLAJES
laquoen
9laquo
O
mdash g pedregulho arenoso
areia meacutedia a grossa com pedregulho
Figura 08 Capacidad liacutemite de carga de anclaje en suelos granulares seguacuten Ostermayer (1974)
Para suelos cohesivos (limos y arcillas plaacutesticas medianas arcillas altamente
plaacutesticas) Ostermayer (1974) tambieacuten presento en la Figura 09 la variacioacuten con
la longitud de bulbo de la resistencia al cizallamiento en la interface suelobulbo
por unidad de longitud para anclajes realizados con y sin reinyeccioacuten En la
Figura 10 la variacioacuten en la resistencia al corte se muestra como una funcioacuten de
la reinyeccioacuten de presioacuten con lechada de cemento en la relacioacuten agua cemento
preparado = 04
ldquoDeterminaaoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jraeacute Antonio P a rce s OIitos 34
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CAPITULO IIIrsquo PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Figura 09 Resistencia a la rotura por unidad de longitud de los anclajes en suelos cohesivos
(Ostermayer 1974)
400
300
19 ancoragens executadas em argila de mediacutea a alta plasticidade Wl = 48a58 lp = 25 a35 le =11 a12
2001
Perfura^aacuteo
15(4M|
1510)
com reve^mento seco sem revestlmento seco sem revestimento com lavagem 15(420) - diagravemetro do furo- 15cm
-420 Kg de cimento consumido nareinjepao
1000 2000 3000 4000
Pressaacuteo de iacutenjegaacuteo (kPa)
Figura 10 Influencia de la presioacuten de inyeccioacuten en la resistencia al corte en suelos cohesivos
(Ostermayer 1974)
Determinacioacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio Paredes O liw s 35
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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
3233 Meacutetodo de Bustamante amp Doix (1985)
Basado en 120 pruebas de carga realizadas en Francia Bustamante y Doix
(1985) sugieren un meacutetodo para el dimensionamiento de los anclajes los cuales
consideran la influencia de la teacutecnica de inyeccioacuten presioacuten de inyeccioacuten y
volumen de pulverizacioacuten de cemento inyectado La capacidad de carga liacutemite de
anclaje Tmax se puede determinar por
Tmm Capacidad de carga limite o ultima
De Diaacutemetro medio para el tramo anclado
Dp Diaacutemetro perforado para el tramo anclado
P Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten
Lb Longitud del tramo anclado
qs Resistencia al cizallamiento o cortante
Cuadro Ndeg 11 COEFICIENTE 0 PARA SUELOS
Tipo de Suelo Coeficiente 0
Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten
Grava 180 13-14
Grava Arenosa 1 6-1 8 12-14
Arena con Grava 1 5-1 6 12-13
Arena Gruesa 1 4-1 5 11 -1 2
Arena Media 1 4 -1 5 11 -1 2
Arena Fina 1 4-1 5 11 -1 2
Arena Limosa 14- 15 11 -1 2
Limo 14-1 6 11 -12
Arcilla
OcitCO 12
Marga 18-21 11 -12
Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11
Determlnaaoacuten del c o c ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio P a rce s OIiacutetos 36
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CAPITULO un PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
El cuadro N011 presenta los valores de p que es el coeficiente de escala para
varios tipos de suelo teniendo en cuenta las dos teacutecnicas de inyeccioacuten (con y sin
reinyeccioacuten) suponiendo que el volumen inyectado es de al menos 15 veces el
volumen perforado para llegar a los valores de p en la tabla Como era de
esperar los valores maacutes altos del coeficiente se producen para los anclajes
reinyectadas
Los graacuteficos de correlaciones empiacutericas para estimar los qs coeficientes para
anclajes con y sin reinyeccioacuten se presentan para las arenas y gravas en la
Figura 11 y de limos y arcillas en la Figura 12 construida sobre la base de los
resultados de Doix y Bustamante (1985) Fujita (1977) Ostermayer y Scheele
(1977) Ostermayer (1974) Koreck (1978) y Jones (1980 1984) En abscisas la
cantidad Pl se refiere al liacutemite de presioacuten de inyeccioacuten y N el nuacutemero de golpes
de la prueba SPT
0 0 9 i f i 15 20 U 30 39 40 4 fl 3 0 S5 90 6S 7 0
Pl (MPa)1 _____i _______ i _____ i______ i _______ i _____i______ i _______ l __ mdasha--------- a--------- J-----------1---------- 1---------- 1
0 K O 30 D 90 laquo m laquo) tu M) no t raquo 1U 1WN
Figura 11 Correlaciones empiacutericas para la fuerza de cizallamiento por unidad longitud en la arena I
grava (Bustamante y Doix 1985)
lsquo Determlnadoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para diserto dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 37
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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Las correlaciones muestran que en comparacioacuten con una sola inyeccioacuten de los
efectos de la reinyeccioacuten en fases sucesivas son aparentemente maacutes
pronunciada para las arcillas limos (Figura 12) que para la arena grava (Figura
11) contradiciendo las pruebas experimentales que indican que los suelos
arenosos son de mayor inyectabilidad y maacutes susceptibles a los efectos de la
sucesiva reinyeccioacuten a alta presioacuten Este comportamiento puede deberse a otros
factores no considerados por Bustamante y Doix (1985) en la interpretacioacuten
empiacuterica de los resultados de las pruebas de carga (Novaacuteis Souza 2001)
-------------1-------------1------------T---------- ---F-------- ---------------- ~lo 10 20 30 40 W 60
N
Figura 12 correlaciones empiacutericas para la resistencia al corte por unidad de longitud en arcillas
limos (Bustamante y Doix 1985)
3234 Meacutetodo de Costa Nunes (1987)
Similar al meacutetodo de Bustamante y Doix (1985) fue propuesto por Costa Nunes
(1987) pero con la importante diferencia de que la influencia de la presioacuten de inyeccioacuten puede ser analizada cuantitativamente no soacutelo cualitativamente como en el meacutetodo de Bustamante y Doix (1985)
La capacidad de carga del liacutemite del anclaje estaacute dada por
bullDetermigravenatigraveoacuten del e ffic iente de resistencia al corte unitagraverio entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralaleBachiller Jreeacute Antonio Partoes OIiacutetos 38
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CAPITULO lli PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOS P A MDISENtildeO DE ANCLAJES
= c + +(TI
r M Capacidad de carga limite o ultima
D Diaacutemetro medio del bulboe
nd Coeficiente de aumento del diaacutemetro debido a la presioacuten de inyeccioacuten
nl Coeficiente de reduccioacuten de longitud por la presioacuten no uniforme
Lb Longitud del tramo anclado
r Resistencia al cizallamiento en la interface bulbo - suelo
Para determinar la resistencia al cizallamiento en la interface suelo-bulbo Costa
Nunes (1987) considera el criterio de rotura de Mohr-Coulomb suponiendo una
inyeccioacuten a presioacuten residual a rsquor estimada en un 50 la presioacuten inyeccioacuten dada
c Cohesioacuten
Yc Peso especiacutefico del suelo a una profundidad al centro del bulbo
h Profundidad al centro del bulbo
nh Reduccioacuten del factor de profundidad cuando es maacutes de 9m
0 Angulo de friccioacuten
a r 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten
Seguacuten Costa Nunes en la mayoriacutea de los casos se puede considerar nh = na = nb = 1
lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 39
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA AL CORTE
UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
41 PROCEDIMIENTO DE TRABAJO
El presente procedimiento comprende los trabajos requeridos para la correcta
ejecucioacuten de los anclajes en la zona determinada en villa el salvador
411 Secuencia de los trabajos
4111 Anclajes de cable
Los anclajes post-tensados son estructuras flexibles y lineales compuestos por
varios cordones de acero de alta resistencia los cuales se adhieren o fijan con
cemento dentro de roca o suelo estable (pasando el planode falla) Los anclajes
al tensarlos transmiten los esfuerzos desde el cabezal (extremo visible en la
superficie del talud) hasta el tramo anclado mitigando de esta forma los
movimientos del talud
Los anclajes estaraacuten conformado por cordones de acero grado 270 de baja
relajacioacuten con 58rdquo (1500 mm) de diaacutemetro acorde con los requerimientos del
ASTM A-416 Las caracteriacutesticas mecaacutenicas del acero grado 270 de baja relajacioacuten son
Esfuerzo miacutenimo a la rotura 18980 kgmm2 (18619 KNcm2)
Esfuerzo de fluencia 17082 kgmm2 (16757 KNcm2)
Moacutedulo de elasticidad 2780000 kg (195 KNmm2)
Seguacuten los requerimientos indicados en la norma ASTM A-416 los valores de resistencias miacutenimas del cable se indica a continuacioacuten
Diaacutemetro del cordoacuten 1524 mm (0600 in)
Deterninadoacuten del ^laquofic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 40
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Aacuterea de acero por cordoacuten 14000 mm2 (0153 in2)
Resistencia miacutenima a la rotura (Fr) 2657000 kg (2607 kN)
- Resistencia miacutenima a la fluencia (Sfc) 2391000 kg (2346 kN)
Con estas caracteriacutesticas se obtienen seguacuten los lineamientos para disentildeo
indicados en las recomendaciones del Instituto del Post-Tensado los siguientes valores para cada cable de acero de 06rdquo de diaacutemetro (1524 mm)
- Carga de disentildeo o trabajo (060 F r ) 1595040 kg (15642 KN) Ftr
- Carga de ensayo (120 Ftr) 1914007 kg (18770 KN)
- Carga de incorporacioacuten (105 Ftr) 1674782 kg (16424 KN)
lsquo Porcentaje sugerido para los ensayos en anclajes temporales
a) Armado de Anclajes
La preparacioacuten de los anclajes ha sido realizado sobre una plataforma provisional para el montaje primero se prepararaacute el tubo de inyeccioacuten de PVC
clase 10 con diaacutemetro de 1rdquo donde se ejecutaraacuten los agujeros para la inyeccioacuten
(vaacutelvula-manguito) Luego alrededor del tubo de inyeccioacuten se colocaraacuten los
cables de acero sobre separadores y cortados seguacuten la longitud definitiva del
anclaje
Los cables requeridos fueron suministrados y montados en campo el tramo del
cable de acero correspondiente al bulbo del anclaje ha sido preparado previamente y en la zona de transicioacuten del tramo libre al anclado el cable fue
sellado con cinta plaacutestica para evitar la entrada de lechada de cemento al tramo libre el tramo libre se protegioacute (aisloacute) con una manguera de polietileno actuando
como un forro
lsquo Deterrnnadoacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes Olitos 41
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Figura 13 Armado de anclaje de cable
b) Perforacioacuten
El objetivo de las perforaciones para anclajes es la obtencioacuten de un agujero con
la mayor linealidad posible El diaacutemetro de la perforacioacuten debe permitir la instalacioacuten del anclaje de cable del modo maacutes faacutecil posible
Baacutesicamente existen dos sistemas de perforacioacuten que pueden ser utilizados en
la ejecucioacuten de anclajes El primero es el sistema rotativo convencional y el segundo ha roto percusioacuten
Para la ejecucioacuten de la perforacioacuten se ha empleado el meacutetodo rotativo con el uso de una zapata tipo widia
El sistema que se ha aplicado es de perforacioacuten a rotacioacuten con tuberiacutea HQ hasta la profundidad requerida una vez llegado a la cota se perfora con tuberiacutea de
revestimiento HW (rimando en la zona exterior de la tuberiacutea HQ) hasta llegar a la cota de fondo donde se colocaraacute el anclaje
Se procede a limpiar el sondeo con agua y se retira la tuberiacutea interior HQ una vez retirada toda la tuberiacutea HQ se procede a colocar el anclaje de cable
Bachllldrsquo Jeacute Antonio Paredes Oliws 42
Determinadoacuten del crofidente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclaje
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Colocado el anclaje de cable se procede a retirar la tuberiacutea de revestimiento HW
para despueacutes inyectar el anclaje con lechada de cemento
Figura 14 Colocado de anclaje de cable en sondeo
c) Inyeccioacuten
Los anclajes fueron fijados en el terreno a traveacutes de lechada de cemento compuesta por una mezcla de agua limpia con cemento Portland comuacuten tipo I
La gran mayoriacutea de las recomendaciones y praacutecticas existentes situacutean la relacioacuten
aguacemento entre 045 y 055 en peso
En nuestro caso se ha usado la relacioacuten ac de 050 mezcla que garantiza una
resistencia a la compresioacuten simple de 210 kgcm2 a los 7 diacuteas
Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enve la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 43
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Figura 15 Inyeccioacuten de anclaje de cable
d) Tensado
Todos los anclajes fueron tesados una vez que la lechada de cemento del
anclaje obtuvo la resistencia adecuada (210 kgcm2) se estimoacute en 7 diacuteas como miacutenimo en cada caso
El tesado de los anclajes se realizoacute con gato hidraacuteulico de hasta 100Tn de carga
de trabajo y con una carrera en el pistoacuten de hasta 10rdquo ademaacutes permitioacute tesar
los cables del anclaje en conjunto el tesado se realizoacute hasta llegar al arranque del bulbo
4112 Equipos y Materiales
Relacioacuten de equipos y materiales utilizados
Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Antonio Paredes O liw s 44
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Cuadro Ndeg 12 EQUIPOS UTILIZADOS
ITEM DESCRIPCION CANTIDAD
1 B O M B A DE LO D O S C M O T O R L IS TE R P E T TE R 100
2 B O M B A P A R A TE N S A D O E N E R P A C 100
3 G A T A H ID R A U L IC A E N E R P A C DE 10000 PSI 100
4 E Q U IP O DE P E R F O R A C IO N R O T A T IV O D IA M A N TIN O 100
5 B O M B A DE IN Y E C C IO N DE C E M E N T O 100
6 TU B E R IA DE P E R F O R A C IO N HQ y H W 100
7 TU B E R IA DE IN Y E C C IO N C O N O B T U R A D O R 100
8 E Q U IP O DE SPT 100
42 ESTIMACIOacuteN DE LA CAPACIDAD DE CARGA SEGUacuteN LOS DATOS OBTENIDOS EN EL ESTUDIO DE MECAacuteNICA DE SUELOS
De acuerdo a los datos obtenidos en el estudio de mecaacutenica de suelos se tiene
lo siguiente
Cuadro Ndeg 13 DATOS REALES DEL ESTUDIO
DATOS
Del estudio de mecaacutenica de suelos De los anclajes
Paraacutemetros Unidad Paraacutemetros Unidad
Cohesioacuten 0 Carga de Anclaje NA
Angulo de friccioacuten 2870o Profundidad del bulbo de anclaje 950m
Peso Unitario 1476 KNm3 Diaacutemetro del bulbo 0114m
Clasificacioacuten SUCS Arena limosa gradada SP-SM
Longitud del Bulbo de Anclaje 40 50 y 60m
Factor de seguridad Presioacuten de iny^cioacuten 60 kgcm2
Habiendo obtenido todos los paraacutemetros necesarios se puede estimar las capacidades de cargas de acuerdo a los meacutetodos mencionados en el capiacutetulo anterior(Capiexcltulo III 323)
Deterrntoadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 45
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
gt Norma Brasilera NBR 5629
gt Bustamante y Doix 1985
gt Meacutetodo Costa Nunes 1985
421 Norma Brasilera NBR 5629
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son las longitudes
ancladas que 40 50 y 60m asiacute como el valor Itf igual a 15 valor que se
obtiene del tipo de suelo del cuadro Ndeg 10
Cuadro Ndeg 10 - Coeficiente Kf de suelos granulares NBR-5629
Suelo Compacidad
Suelta Compacta Muy Compacta
Limo 010 040 100
Arena Fina 020 060 150
Arena Media 050 120 200
Gruesa y Pedr^ones 100 200 300
2 - M C T O D O D E L A N O R M A B R A S I L E R A - 5 6 2 9
_ J 7 -T = 0 -7 U t L r K s Para suelos granularesmax Z b f
T (max) =
az =
Capacidad de carga limite o ultima TN
Esfuerzo vertical efectivo en el punto medio del anclaje KNm2
O
CIl
II II Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje m
Longitud del bulbo del anclaje m
coeficiente de anclaje dado en la Tabla Ndeg M
Cuadro Ndeg 14 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BR-5629
y e
(K N m 2 )
z
iexclm )
D
(m )
a z
(K N m 2 )
U
( m )
Lb
(m )
K f T ( m a x )
lt trade l
14 8 7 0 01 103 32 0 4 3 4 0 9 15 27 23 _
14 8 65 0 1 9 5 9 4 0 4 3 5 0 15 V 3 1 6 1 ___
14 8 6 0 H 0 1 8 8 5 6 0 4 3 6 0 B U 15 35 01
Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de arolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes Ouumltos 46
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422 Meacutetodo Bustamante y Doix 1985
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son la parte anclada
40 50 y 60m el diaacutemetro perforado 0114m el coeficiente p que es el
coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo seguacuten el tipo de inyeccioacuten para
nuestro caso es el 14 derivaacutendose este valor del estudio de suelo (Cuadro Ndeg
11) El coeficiente qs (resistencia cortante) toma valores de 02 y 025 Mpa
Cuadro Ndeg 11 - Coeficiente p para suelos
Tipo de Suelo Coeficiente P
Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten
Grava 180 13 -14
Grava Arenosa 1 6 -1 8 12 -14
Arena con Grava 1 5 -1 6 12-13
Arena Gruesa 14- 15 11 - 12
Arena Media 1 4 -1 5 11 - 12
Arena Fina 14 -1 5 11 -12
Arena Limosa 14- 15 1 1 -1 2
Limo 14- 16 1 1-1 2
Arcilla 1 8 -2 0 12
Marga 18- 21 11 - 12
Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11
3- METODO DE BUSTAMANTE Y DOIX 1985
T(max) = Capacidad de carga limite o ultima TN
De= Diaacutemetro medio para el tramo anclado m
Dp = Diaacutemetro perforado para el tramo anclado mLb= Longitud del tramo anclado m
P = Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten qs= Resistencia al cizallamiento o cortante Mpa
ldquoDeterminadoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo de anclajerdquoBachiller Jraeacute Antonio Paredes Oliws
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Cuadro Ndeg 15 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BUSTAMANTE DOIX 1985
p Dp
(m)De(m)
Lb(m)
qs
(Mpa)
T (max)
(TN)130 011 0149 40 025 4759130 011 0149 50 02 4759130 011 0149 60 02 5710
423 Meacutetodo Costa Nunes 1985
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada necesarios son la
longitud de la parte anclada 40 50 y 60m el diaacutemetro perforado para el tramo
anclado 0114m ademaacutes el coeficiente de reduccioacuten por la presioacuten no uniforme
ni el coeficiente de aumento de diaacutemetro nd por la presioacuten de inyeccioacuten estos
dos uacuteltimos coeficientes toman valores de 1 otro dato de entrada importante
seguacuten Costa Nunes es la resistencia cortante t que es calculada con la
expresioacuten
T f = c + (c rsquo+CT rsquo 0 SUELOSGRANUWRES
r f = c + (y chnh +CTr )tan0 SUELOS COHESIVOS
C = Cohesioacuten del suelo KNm2yc= Peso especifico del suelo a una profundidad al centro del bulbo KNm3 h = Profundidad al centro del bulbo m
nh = Factorde correccioacuten cuando esta a una superior a 9m 0 = Angulo de friccioacuten
or= 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten KNm2
Para mayoriade asos nh = nb = nd = 10 De acuerdo a Costa Nunes
Cuadro Ndeg 16 RESISTENCIA CORTANTE SEGUacuteN DATOS
C ye h nh 0 OT T
(KNm2) (KNm3) (m) (0 ) (KNm2) (KNm2)
00 148 70 10 287 4000 2756
00 148 65 10 287 4000 2715
00 148 60 10 287 4000 2675
techlllerJtoeacute Antonio Parces Oliws 4 8
Deteminadoacuten del (E fic ien te de resistencia al corte unitario ende la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquo
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
La resistencia cortante hallada de esta ecuacioacuten depende de los paraacutemetros
mostrados en la figura superior asiacute como la presioacuten de inyeccioacuten que se usa no
supera los 8 a 10 Kgcm2 con estos datos se halla el esfuerzo cortante que es
un valor de 3924 KNm2 El diaacutemetro medio de la perforacioacuten es de 0137m
1- METODO DE COSTA NUNES
T(max) = C a pa c idad d e ca rga l im i te o u l t im a TN
D e = D ia m e tro m e d io d e l b u lb o m
nd= C o e f ic ie n te d e a u m e n to d e l d ia m e tro d e b id o a la p re s ioacute n d e in y e c c ioacute n
^ = L o n g itu d d e l t ra m o a n c la d o m
nl = C o e f ic ie n te d e re d u c c ioacute n d e lo n g itu d p o r la p re s ioacute n n o u n ifo rm e
x = R e s is te n c ia al c iz a lla m ie n to e n la In te r fa s e b u lb o s u e lo K N m 2
Cuadro Ndeg17 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO COSTA NUNES 1985
ni Lb nd De Tmax(m) (m) (TN)
10 40 10 011 403
10 50 10 011 497
10 60 10 011 587
Aplicado estos tres meacutetodos para calcular la capacidad de carga uacuteltima podemos elaborar el siguiente cuadro Ndeg 18
Cuadro Ndeg 18 CUADRO RESUMEN PARA LAS DIFERENTES LONGITUDES DE BULBOS
ANCLAJE METODO NBR-5629 BUSTAMANTE Y DOIX COSTA NUNES
BULBO T (Max) T (Max) T (Max)
(m) (TN) (TN) (TN)
40 27-23I M t 4759 4030
50 3161 4759 4970
60 3501 5710 5870
D e t^m ito a oacute n del ^laquo fic ien te de resistencia al to rte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 49
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
43 RESISTENCIA ENTRE EL BULBO Y EL SUELO
La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las
propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y
la presioacuten de inyeccioacuten (Cuadro N0 11)
El esfuerzo al cortante en el anclaje puede ser calculado por la expresioacuten
(Littlejohn y Bruce 1975)
Ecuacioacuten (10)
Doacutende
T = Fuerza de tensioacuten de disentildeo
D h = Diaacutemetro del hueco
r a = Esfuerzo de cortante permitido
Lb = Longitud cementada del bulbo
Determ l^raoacuten del ctoficiente de resistencia al torte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje Bachiller Jraeacute Antonio Partoes O lilaquo s 50
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Cuadro N0 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuerzos en bulbos de diaacutemetro
pequentildeo (Sabatini y otros 1999)
Tipo de SueloFactor Suelo Granular Suelo Cohesivo
Propiedades del sueloAngulo de friccioacuten tamantildeo y distribucioacuten de los agriados Mheslon Indice plastico
l^todo de perforacioacuten El uso de tuberiacutea de revestimiento aumenta los esfuereos normales y de friccioacuten
El uso de lodos en la ^rforacioacuten disminuye la capacidad
Longitud del bulto
La resistencia aumenta al aumentar la longitud del bulbo hasta los 6 metros con incrementos moderados hasta los 12 metros y muy ^co Incremento despueacutes de los 12 m
Incrementos continuos en suelos con resistencia no drenada menor de 96 kPa
1 ----mdash r
Aumenta la resistencia hasta un diaacutemetro de 30 centiacutemetros
Diaacutemetro del bulboAumenta la resistencia al aumentarel diaacutemetro hasta 10 centiacutemetros y muy poco a partir de ese diaacutemetro
i
La capacidad del ancla aumenta al aumentar la presioacuten de inyeccioacutenPresioacuten de Inyeccioacuten
La capacidad del ancla aumenta solamente con inyeccioacuten por etapas Presiones iniciales muy altas deben evltarse
En el Cuadro N0 20 se muestran algunos valores del esfuerzo de cortante permitido para anclajes en roca y en suelos Los tendones deben separarse
entre siacute utilizando espaciadores para asegurar la adherencia total de cada uno
de ellos a la mezcla cementante en toda la longitud del bulbo Adicionalmente
deben colocarse centralizadores para garantizar que existe un cubrimiento de mezcla de miacutenimo 10mm
Determinadoacuten del cw ficlente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliras 51
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo
interface a lo largo del bulbo (Modificado de PTI
de anclaje y el material en la
1996)
R esistencia Uacute ltim a al C ortan te R es is tenc ia Uacute ltim a alen tre el Bulbo y el ^ t e r ia l en la C ortan te entre el B u lto y el
T ipo de ^ t e r ia l In tertace P eriacutem etra l del B u lto ^ t e r i a l en la Interfacepara Iny toc ione s por P eriacutem etra l del B u lto para
G ravedad Inyecciones a P resioacuten
Kpa Kpa
G ranito y basa lto 1700 a 3100
C aliza do lom fflca 1 4 0 0 a 2 1 0 0
C aliza blanda 1000 a 1ltW0
P izarras y lutitas duras 800 a 1400
Lutrias blandas 200 a 800
Aren iscas 800 a 1700
Aren iscas m e tto riza d a s 700 a 800
C reta 200 a 1100
^ r g a m eteorizada 150 a 250
C oncre to 1400 a 2 8 0 0
Arcilla lim osa blanda30 a 70
Arcilla lim osa30 a 70
Arcilla dura de p lastic idad m edia a alta
30 a 70 30 a 100
Arcilla m uy dura de p lastic idad m edia a alta
70 a 170
Arcilla m u y dura lim osa de p lastic idad m edia
270 a 370
Arena de grano m edio a fino dens idad m edia a alta
80 a 370
Arena de grano grueso con grava densidad media
100 a 600
Arena de grano g rueso con grava densidad densa a m uy densa
70 a 140 250 a 900
Arenas lim osas170 a 400
D etritos g lac ia les densos300 a 500
Grava arenosa densidad m edia200 a 1300
Grava arenosa densa a m uy densa 270 a 1300
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario en te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 52
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga en bulbos de anclas preshy
tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatini y otros 1999)
Tipo de Suelo
DensidadRelativa
(SPT)
Transferencia Estirada en
kNmmdashf---------------------- 1
Suelta 145^ en a y l^d ia densa 220grava Densa 290
Suelta 100^ en a l^dia densa 145
Densa 190
Suelta 70^ en a y l^d ia densa 100limos Densa 130
I^zcla de arenay arcilla Dura 30de baja l^ y Dura 60plasticidad
Suelta SPT = 4 a 15^ d ia densa SPT = 15 a 30
Densa SPT = mas de 30
431 Calculo de la adherencia
La resistencia a la adherencia muy raramente se mide en el laboratorio y no existe un procedimiento estaacutendar para calcularla La mayoriacutea de los disentildeos se basan en estimativos ldquocrudosrdquo de la resistencia entre el suelo o roca y el bulbo
por correlacioacuten con casos similares tablas de resistencias tiacutepicas o por la
experiencia local
La carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar SPT como se
indica en la Cuadro Ndeg 20 (Sabatini y otros 1999) El factor de seguridad recomendado debe ser mayor de 20
La suposicioacuten de la resistencia entre el bulbo y el suelo genera una gran incertidumbre en el disentildeo y en ocasiones se ha llegado a fracasos
Determlnaaoacuten del cw fic iente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 53
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILM EL SALVADOR
Como solucioacuten a la incertidumbre generada por la suposicioacuten de la adherencia
entre el bulbo y el suelo se acostumbra a realizar pruebas de carga de anclajes
con el objeto de verificar en campo los valores supuestos y si es necesario
modificar las longitudes del bulbo o las cargas aplicadas
Estos ensayos son muy importantes al inicio del proceso de construccioacuten de los
anclajes Despueacutes de realizados los ensayos de carga se procede a revisar y
actualizar el disentildeo en lo relacionado con los bulbos de anclaje especialmente
cuando se requiere aumentar su longitud
44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE EL BULBO Y EL
SUELO EN VILLA EL SALVADOR
441 Tensado de anclajes
Los anclajes han sido tensados hasta llegar al arranque del bulbo para esto se
detalla a continuacioacuten los resultados de la prueba de tensado
Cuadro Ndeg 22 CARGA DE ARRANQUE DE BULBOS EN VILLA EL SALVADOR
Anclaje Longitud Bulbo (m) Carga Tesado (TN)
A-I 40 3646
A-ll 50 4215
A-lll () 60 4404
() Para el anclaje A-lll no se llegoacute al arranque
Con los datos obtenidos procedemos a calcular el esfuerzo de corte en la
interaccioacuten bulbo - suelo para esto nos apoyamos con la Ecuacioacuten (10)
Seguacuten la ecuacioacuten se tiene
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller J toeacute Antonio Paredes OHtos 54
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
T
nDhLb
Cuadro Ndeg 23 ESFUERZO DE CORTE ENTRE BULBO - SUELO EN VILLA EL SALVADOR
ANCLAJE T(TN) Dh (m) Lb(m) T a (KNm2)
A-I 3646 01143 40 24902
A-ll 4215 01143 50 23030
A-lll () 4404 01143 60 20053
lsquo to te rm in^oacuten del ctoficlente de resistencia al torte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 55
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Ciril OBTENIDOS
CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS
51 Capacidad de Carga Ultima Obtenido
La capacidad de carga ultima obtenida en campo para los anclajes A-I y A-ll se
verifica cuando el bulbo falla por arrancamiento mientras que para el anclaje A- III el bulbo no falla por arrancamiento sin embargo se ensaya hasta llegar al
liacutemite de fluencia
De acuerdo al cuadro N0 22 para los anclajes A-I y A-ll se ha llegado a la carga
ultima mientras que para el anclaje A-lll se ha llegado a la carga miacutenima de
fluencia
El cuadro N0 23 nos indica el esfuerzo de corte real que existe entre el bulbo y
el suelo de la zona en estudio los valores de ^ a para los anclajes A-I y A-ll son
calculados de acuerdo a la Ecuacioacuten (10)
52 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido
De los valores obtenidos con referencia a los anclajes A-I y A-ll se puede
comparar con los valores del Cuadro Ndeg 20 por consiguiente para las arenas
limosas se tiene un rango de valores que pudiera tomar ^ a (170 KNm2 - 400
KNm2) el cual estaacute dentro de ese rango nuestros valores hallados para nuestro
tipo de suelo en estudio seguacuten el Cuadro Ndeg 23
Haciendo un graacutefico comparativo con los resultados obtenidos del Cuadro Ndeg 23
y los datos que nos brinda el Cuadro Ndeg 20 de acuerdo al rango de valores se
tiene el Figura Ndeg 16
En la Figura Ndeg 16 podemos visualizar los valores obtenidos que se encuentran
dentro del rango de valores de Resistencia Uacuteltima al Cortante entre el Bulbo y el
suelo arenoso
Determinacioacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 56
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Civil OBTENIDOS
Figura Ndeg 16 Valores resistencia uacuteltima
Tambieacuten se pudo observar que los diaacutemetros reales fueron mayores en
comparacioacuten con el diaacutemetro de perforacioacuten tal como se muestra en el cuadro
N0 24 -
Cuadro Ndeg 24 DIAacuteMETROS REALES EN CAMPO Y EL EN AUMENTO
ANCLAJE D Teoacuterico (m)D Real de
Anclaje (m)() Aumento
A-I 01143 0141 2336
A-ll 01143 0147 2860
A-lll () 01143 0151 3211
lsquo Deteroinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte uniterio e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jw eacute Antonio Paredes O liw s 57
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
61 CONCLUSIONES
1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de
valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se
realizoacute la prueba (Villa el Salvador)
2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de
resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso
para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar
en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de
suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador
3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada
4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)
debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo
previamente calibrado
5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo
tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de
Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros
meacutetodos estimativos
6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga
requerida
7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten
8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi c o n c l u s io n e s y r e c o m e n d a c io n e s
62 RECOMENDACIONES
1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de
verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del
comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio
2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con
precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las
longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea
evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de
perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria
de los anclajes
3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en
cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser
mayores
4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable
controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten
los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos
lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil B IB L IO G R A F IA
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Determlnatiacuteoacuten del c iacutec le n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de anclajetachlller Jraeacute Antonio Paredes Oliws 60
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil
CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
c) Ruptura Global - romper la cuntildea en mayor riesgo durante el proceso de
excavacioacuten o disturbacion generalizado de profundidad (veacutease tambieacuten
la Figura 07)
d) Deformacioacuten Excesiva - puede ocurrir durante la construccioacuten antes de
que el pretensado de los anclajes
e) Rotura del tirante - se puede producir si los componentes del sistema son
individualmente atirantado inadecuadamente o debido a la ocurrencia de
la sobrecarga de los anclajes durante la construccioacuten cuando no todos
los niveles de anclaje tambieacuten se instalaron
f) Rotura de la pantalla - ocurrencia de ruptura en flexioacuten debido al disentildeo
estructural inadecuado o ruptura de perforacioacuten anclas
Rupftra laquom cunha Ruptura generalizada
Figura 07 Tipos de ruptura global cuntildea y generalizada (GeoRio 2000)
323 Estimacioacuten de la capacidad de carga de anclaje en suelos
La mejor estimacioacuten de la capacidad de carga de los anclajes en suelos se
determina mediante la realizacioacuten de pruebas preliminares de anclaje construido
con la misma tecnologiacutea y mano de obra en el futuro emplazamiento de la obra
ya que no es teoacutericamente posible incorporar meacutetodos para el caacutelculo de la
influencia de diversos factores determinantes tales como proceso de perforacioacuten la calidad de mano de obra el proceso de inyeccioacuten etc
^ te rm in a c ioacute n del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes OIiacutetos 31
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CAPITULO lli PARAMETROS GEOTECNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
En general los meacutetodos disponibles para la determinacioacuten de la capacidad de
carga de los anclajes en suelo consideran que la resistencia del anclaje se debe
exclusivamente a la resistencia al corte desarrollado en la interface suelo-bulbo
sin tomar en consideracioacuten de los efectos del proceso de construccioacuten
incluyendo la influencia de procedimiento de inyeccioacuten soacutelo cualitativamente
3231 Norma Brasileiacutera NBR-5629
La NBR-5629 recomienda la estimacioacuten preliminar de liacutemite de capacidad de
carga anclada usando las siguientes expresiones
Suelos Granulares
Suelos Cohesivos r = a 0 UXb sO O M
Doacutende
Capacidad de carga limite o ultima
G Tensioacuten vertical efectiva en el punto medio del anclaje
U Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje
K f Coeficiente de anclaje dado en la Cuadro Ndeg 10
Lb Longitud del bulbo del anclaje
o Coeficiente de reduccioacuten de resistencia al corte no drenada Su
a 0 = 075 para Su s 40 kPa yPara suelos cohesivos
a 0 = 035 para Su s 100 kPa
lsquo Determinadoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de arcla|eBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliros 32
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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Cuadro Ndeg 10 COEFICIENTE Kr DE SUELOS GRANULARES
Suelo Compacidad
Suelta Compacta Muy CompactaLimo 010 040 100
Arena Fina 020 060 150
Arena Media 050 120 200
Gruesa y Pedr^ones 100 200 300
ldquoFuente Norma Brasilera NBR-5629
Este meacutetodo no tiene en cuenta los efectos de la presioacuten de inyeccioacuten El NBR-
5629 reconoce que la inyeccioacuten del bulbo de anclaje de la lechada puede ser del
tipo simple con flujo ascendente y de una sola etapa o por medio de vaacutelvulas y
en etapas sucesivas a criterio de la empresa ejecutora siempre que esteacuten
garantizados el llenado completo del agujero abierto en el suelo y la capacidad
de carga para el anclaje
3232 Meacutetodo de Ostermayer (1974)
Propone aacutebacos que relaciona la longitud de la zona de anclaje (bulbo) con la
capacidad de carga maacutexima de anclaje basado en el anaacutelisis de los resultados
de aproximadamente 300 ensayos en Alemania en anclajes con diaacutemetro de
perforacioacuten entre 10 y 20 cm y cobertura del suelo superior a 4m
La Figura 08 muestra las correlaciones sugeridas por Ostermayer para suelos
granulares sin especificacioacuten del procedimiento de inyeccioacuten o los valores de la presioacuten de inyeccioacuten
D e te ^ in a d oacute n del creficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato la je Bachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 33
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CAPITULO PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOSPARADISENtildeO DE ANCLAJES
laquoen
9laquo
O
mdash g pedregulho arenoso
areia meacutedia a grossa com pedregulho
Figura 08 Capacidad liacutemite de carga de anclaje en suelos granulares seguacuten Ostermayer (1974)
Para suelos cohesivos (limos y arcillas plaacutesticas medianas arcillas altamente
plaacutesticas) Ostermayer (1974) tambieacuten presento en la Figura 09 la variacioacuten con
la longitud de bulbo de la resistencia al cizallamiento en la interface suelobulbo
por unidad de longitud para anclajes realizados con y sin reinyeccioacuten En la
Figura 10 la variacioacuten en la resistencia al corte se muestra como una funcioacuten de
la reinyeccioacuten de presioacuten con lechada de cemento en la relacioacuten agua cemento
preparado = 04
ldquoDeterminaaoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jraeacute Antonio P a rce s OIitos 34
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CAPITULO IIIrsquo PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Figura 09 Resistencia a la rotura por unidad de longitud de los anclajes en suelos cohesivos
(Ostermayer 1974)
400
300
19 ancoragens executadas em argila de mediacutea a alta plasticidade Wl = 48a58 lp = 25 a35 le =11 a12
2001
Perfura^aacuteo
15(4M|
1510)
com reve^mento seco sem revestlmento seco sem revestimento com lavagem 15(420) - diagravemetro do furo- 15cm
-420 Kg de cimento consumido nareinjepao
1000 2000 3000 4000
Pressaacuteo de iacutenjegaacuteo (kPa)
Figura 10 Influencia de la presioacuten de inyeccioacuten en la resistencia al corte en suelos cohesivos
(Ostermayer 1974)
Determinacioacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio Paredes O liw s 35
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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
3233 Meacutetodo de Bustamante amp Doix (1985)
Basado en 120 pruebas de carga realizadas en Francia Bustamante y Doix
(1985) sugieren un meacutetodo para el dimensionamiento de los anclajes los cuales
consideran la influencia de la teacutecnica de inyeccioacuten presioacuten de inyeccioacuten y
volumen de pulverizacioacuten de cemento inyectado La capacidad de carga liacutemite de
anclaje Tmax se puede determinar por
Tmm Capacidad de carga limite o ultima
De Diaacutemetro medio para el tramo anclado
Dp Diaacutemetro perforado para el tramo anclado
P Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten
Lb Longitud del tramo anclado
qs Resistencia al cizallamiento o cortante
Cuadro Ndeg 11 COEFICIENTE 0 PARA SUELOS
Tipo de Suelo Coeficiente 0
Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten
Grava 180 13-14
Grava Arenosa 1 6-1 8 12-14
Arena con Grava 1 5-1 6 12-13
Arena Gruesa 1 4-1 5 11 -1 2
Arena Media 1 4 -1 5 11 -1 2
Arena Fina 1 4-1 5 11 -1 2
Arena Limosa 14- 15 11 -1 2
Limo 14-1 6 11 -12
Arcilla
OcitCO 12
Marga 18-21 11 -12
Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11
Determlnaaoacuten del c o c ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio P a rce s OIiacutetos 36
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CAPITULO un PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
El cuadro N011 presenta los valores de p que es el coeficiente de escala para
varios tipos de suelo teniendo en cuenta las dos teacutecnicas de inyeccioacuten (con y sin
reinyeccioacuten) suponiendo que el volumen inyectado es de al menos 15 veces el
volumen perforado para llegar a los valores de p en la tabla Como era de
esperar los valores maacutes altos del coeficiente se producen para los anclajes
reinyectadas
Los graacuteficos de correlaciones empiacutericas para estimar los qs coeficientes para
anclajes con y sin reinyeccioacuten se presentan para las arenas y gravas en la
Figura 11 y de limos y arcillas en la Figura 12 construida sobre la base de los
resultados de Doix y Bustamante (1985) Fujita (1977) Ostermayer y Scheele
(1977) Ostermayer (1974) Koreck (1978) y Jones (1980 1984) En abscisas la
cantidad Pl se refiere al liacutemite de presioacuten de inyeccioacuten y N el nuacutemero de golpes
de la prueba SPT
0 0 9 i f i 15 20 U 30 39 40 4 fl 3 0 S5 90 6S 7 0
Pl (MPa)1 _____i _______ i _____ i______ i _______ i _____i______ i _______ l __ mdasha--------- a--------- J-----------1---------- 1---------- 1
0 K O 30 D 90 laquo m laquo) tu M) no t raquo 1U 1WN
Figura 11 Correlaciones empiacutericas para la fuerza de cizallamiento por unidad longitud en la arena I
grava (Bustamante y Doix 1985)
lsquo Determlnadoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para diserto dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 37
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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Las correlaciones muestran que en comparacioacuten con una sola inyeccioacuten de los
efectos de la reinyeccioacuten en fases sucesivas son aparentemente maacutes
pronunciada para las arcillas limos (Figura 12) que para la arena grava (Figura
11) contradiciendo las pruebas experimentales que indican que los suelos
arenosos son de mayor inyectabilidad y maacutes susceptibles a los efectos de la
sucesiva reinyeccioacuten a alta presioacuten Este comportamiento puede deberse a otros
factores no considerados por Bustamante y Doix (1985) en la interpretacioacuten
empiacuterica de los resultados de las pruebas de carga (Novaacuteis Souza 2001)
-------------1-------------1------------T---------- ---F-------- ---------------- ~lo 10 20 30 40 W 60
N
Figura 12 correlaciones empiacutericas para la resistencia al corte por unidad de longitud en arcillas
limos (Bustamante y Doix 1985)
3234 Meacutetodo de Costa Nunes (1987)
Similar al meacutetodo de Bustamante y Doix (1985) fue propuesto por Costa Nunes
(1987) pero con la importante diferencia de que la influencia de la presioacuten de inyeccioacuten puede ser analizada cuantitativamente no soacutelo cualitativamente como en el meacutetodo de Bustamante y Doix (1985)
La capacidad de carga del liacutemite del anclaje estaacute dada por
bullDetermigravenatigraveoacuten del e ffic iente de resistencia al corte unitagraverio entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralaleBachiller Jreeacute Antonio Partoes OIiacutetos 38
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CAPITULO lli PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOS P A MDISENtildeO DE ANCLAJES
= c + +(TI
r M Capacidad de carga limite o ultima
D Diaacutemetro medio del bulboe
nd Coeficiente de aumento del diaacutemetro debido a la presioacuten de inyeccioacuten
nl Coeficiente de reduccioacuten de longitud por la presioacuten no uniforme
Lb Longitud del tramo anclado
r Resistencia al cizallamiento en la interface bulbo - suelo
Para determinar la resistencia al cizallamiento en la interface suelo-bulbo Costa
Nunes (1987) considera el criterio de rotura de Mohr-Coulomb suponiendo una
inyeccioacuten a presioacuten residual a rsquor estimada en un 50 la presioacuten inyeccioacuten dada
c Cohesioacuten
Yc Peso especiacutefico del suelo a una profundidad al centro del bulbo
h Profundidad al centro del bulbo
nh Reduccioacuten del factor de profundidad cuando es maacutes de 9m
0 Angulo de friccioacuten
a r 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten
Seguacuten Costa Nunes en la mayoriacutea de los casos se puede considerar nh = na = nb = 1
lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 39
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA AL CORTE
UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
41 PROCEDIMIENTO DE TRABAJO
El presente procedimiento comprende los trabajos requeridos para la correcta
ejecucioacuten de los anclajes en la zona determinada en villa el salvador
411 Secuencia de los trabajos
4111 Anclajes de cable
Los anclajes post-tensados son estructuras flexibles y lineales compuestos por
varios cordones de acero de alta resistencia los cuales se adhieren o fijan con
cemento dentro de roca o suelo estable (pasando el planode falla) Los anclajes
al tensarlos transmiten los esfuerzos desde el cabezal (extremo visible en la
superficie del talud) hasta el tramo anclado mitigando de esta forma los
movimientos del talud
Los anclajes estaraacuten conformado por cordones de acero grado 270 de baja
relajacioacuten con 58rdquo (1500 mm) de diaacutemetro acorde con los requerimientos del
ASTM A-416 Las caracteriacutesticas mecaacutenicas del acero grado 270 de baja relajacioacuten son
Esfuerzo miacutenimo a la rotura 18980 kgmm2 (18619 KNcm2)
Esfuerzo de fluencia 17082 kgmm2 (16757 KNcm2)
Moacutedulo de elasticidad 2780000 kg (195 KNmm2)
Seguacuten los requerimientos indicados en la norma ASTM A-416 los valores de resistencias miacutenimas del cable se indica a continuacioacuten
Diaacutemetro del cordoacuten 1524 mm (0600 in)
Deterninadoacuten del ^laquofic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 40
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Aacuterea de acero por cordoacuten 14000 mm2 (0153 in2)
Resistencia miacutenima a la rotura (Fr) 2657000 kg (2607 kN)
- Resistencia miacutenima a la fluencia (Sfc) 2391000 kg (2346 kN)
Con estas caracteriacutesticas se obtienen seguacuten los lineamientos para disentildeo
indicados en las recomendaciones del Instituto del Post-Tensado los siguientes valores para cada cable de acero de 06rdquo de diaacutemetro (1524 mm)
- Carga de disentildeo o trabajo (060 F r ) 1595040 kg (15642 KN) Ftr
- Carga de ensayo (120 Ftr) 1914007 kg (18770 KN)
- Carga de incorporacioacuten (105 Ftr) 1674782 kg (16424 KN)
lsquo Porcentaje sugerido para los ensayos en anclajes temporales
a) Armado de Anclajes
La preparacioacuten de los anclajes ha sido realizado sobre una plataforma provisional para el montaje primero se prepararaacute el tubo de inyeccioacuten de PVC
clase 10 con diaacutemetro de 1rdquo donde se ejecutaraacuten los agujeros para la inyeccioacuten
(vaacutelvula-manguito) Luego alrededor del tubo de inyeccioacuten se colocaraacuten los
cables de acero sobre separadores y cortados seguacuten la longitud definitiva del
anclaje
Los cables requeridos fueron suministrados y montados en campo el tramo del
cable de acero correspondiente al bulbo del anclaje ha sido preparado previamente y en la zona de transicioacuten del tramo libre al anclado el cable fue
sellado con cinta plaacutestica para evitar la entrada de lechada de cemento al tramo libre el tramo libre se protegioacute (aisloacute) con una manguera de polietileno actuando
como un forro
lsquo Deterrnnadoacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes Olitos 41
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Figura 13 Armado de anclaje de cable
b) Perforacioacuten
El objetivo de las perforaciones para anclajes es la obtencioacuten de un agujero con
la mayor linealidad posible El diaacutemetro de la perforacioacuten debe permitir la instalacioacuten del anclaje de cable del modo maacutes faacutecil posible
Baacutesicamente existen dos sistemas de perforacioacuten que pueden ser utilizados en
la ejecucioacuten de anclajes El primero es el sistema rotativo convencional y el segundo ha roto percusioacuten
Para la ejecucioacuten de la perforacioacuten se ha empleado el meacutetodo rotativo con el uso de una zapata tipo widia
El sistema que se ha aplicado es de perforacioacuten a rotacioacuten con tuberiacutea HQ hasta la profundidad requerida una vez llegado a la cota se perfora con tuberiacutea de
revestimiento HW (rimando en la zona exterior de la tuberiacutea HQ) hasta llegar a la cota de fondo donde se colocaraacute el anclaje
Se procede a limpiar el sondeo con agua y se retira la tuberiacutea interior HQ una vez retirada toda la tuberiacutea HQ se procede a colocar el anclaje de cable
Bachllldrsquo Jeacute Antonio Paredes Oliws 42
Determinadoacuten del crofidente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclaje
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Colocado el anclaje de cable se procede a retirar la tuberiacutea de revestimiento HW
para despueacutes inyectar el anclaje con lechada de cemento
Figura 14 Colocado de anclaje de cable en sondeo
c) Inyeccioacuten
Los anclajes fueron fijados en el terreno a traveacutes de lechada de cemento compuesta por una mezcla de agua limpia con cemento Portland comuacuten tipo I
La gran mayoriacutea de las recomendaciones y praacutecticas existentes situacutean la relacioacuten
aguacemento entre 045 y 055 en peso
En nuestro caso se ha usado la relacioacuten ac de 050 mezcla que garantiza una
resistencia a la compresioacuten simple de 210 kgcm2 a los 7 diacuteas
Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enve la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 43
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Figura 15 Inyeccioacuten de anclaje de cable
d) Tensado
Todos los anclajes fueron tesados una vez que la lechada de cemento del
anclaje obtuvo la resistencia adecuada (210 kgcm2) se estimoacute en 7 diacuteas como miacutenimo en cada caso
El tesado de los anclajes se realizoacute con gato hidraacuteulico de hasta 100Tn de carga
de trabajo y con una carrera en el pistoacuten de hasta 10rdquo ademaacutes permitioacute tesar
los cables del anclaje en conjunto el tesado se realizoacute hasta llegar al arranque del bulbo
4112 Equipos y Materiales
Relacioacuten de equipos y materiales utilizados
Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Antonio Paredes O liw s 44
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Cuadro Ndeg 12 EQUIPOS UTILIZADOS
ITEM DESCRIPCION CANTIDAD
1 B O M B A DE LO D O S C M O T O R L IS TE R P E T TE R 100
2 B O M B A P A R A TE N S A D O E N E R P A C 100
3 G A T A H ID R A U L IC A E N E R P A C DE 10000 PSI 100
4 E Q U IP O DE P E R F O R A C IO N R O T A T IV O D IA M A N TIN O 100
5 B O M B A DE IN Y E C C IO N DE C E M E N T O 100
6 TU B E R IA DE P E R F O R A C IO N HQ y H W 100
7 TU B E R IA DE IN Y E C C IO N C O N O B T U R A D O R 100
8 E Q U IP O DE SPT 100
42 ESTIMACIOacuteN DE LA CAPACIDAD DE CARGA SEGUacuteN LOS DATOS OBTENIDOS EN EL ESTUDIO DE MECAacuteNICA DE SUELOS
De acuerdo a los datos obtenidos en el estudio de mecaacutenica de suelos se tiene
lo siguiente
Cuadro Ndeg 13 DATOS REALES DEL ESTUDIO
DATOS
Del estudio de mecaacutenica de suelos De los anclajes
Paraacutemetros Unidad Paraacutemetros Unidad
Cohesioacuten 0 Carga de Anclaje NA
Angulo de friccioacuten 2870o Profundidad del bulbo de anclaje 950m
Peso Unitario 1476 KNm3 Diaacutemetro del bulbo 0114m
Clasificacioacuten SUCS Arena limosa gradada SP-SM
Longitud del Bulbo de Anclaje 40 50 y 60m
Factor de seguridad Presioacuten de iny^cioacuten 60 kgcm2
Habiendo obtenido todos los paraacutemetros necesarios se puede estimar las capacidades de cargas de acuerdo a los meacutetodos mencionados en el capiacutetulo anterior(Capiexcltulo III 323)
Deterrntoadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 45
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gt Norma Brasilera NBR 5629
gt Bustamante y Doix 1985
gt Meacutetodo Costa Nunes 1985
421 Norma Brasilera NBR 5629
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son las longitudes
ancladas que 40 50 y 60m asiacute como el valor Itf igual a 15 valor que se
obtiene del tipo de suelo del cuadro Ndeg 10
Cuadro Ndeg 10 - Coeficiente Kf de suelos granulares NBR-5629
Suelo Compacidad
Suelta Compacta Muy Compacta
Limo 010 040 100
Arena Fina 020 060 150
Arena Media 050 120 200
Gruesa y Pedr^ones 100 200 300
2 - M C T O D O D E L A N O R M A B R A S I L E R A - 5 6 2 9
_ J 7 -T = 0 -7 U t L r K s Para suelos granularesmax Z b f
T (max) =
az =
Capacidad de carga limite o ultima TN
Esfuerzo vertical efectivo en el punto medio del anclaje KNm2
O
CIl
II II Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje m
Longitud del bulbo del anclaje m
coeficiente de anclaje dado en la Tabla Ndeg M
Cuadro Ndeg 14 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BR-5629
y e
(K N m 2 )
z
iexclm )
D
(m )
a z
(K N m 2 )
U
( m )
Lb
(m )
K f T ( m a x )
lt trade l
14 8 7 0 01 103 32 0 4 3 4 0 9 15 27 23 _
14 8 65 0 1 9 5 9 4 0 4 3 5 0 15 V 3 1 6 1 ___
14 8 6 0 H 0 1 8 8 5 6 0 4 3 6 0 B U 15 35 01
Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de arolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes Ouumltos 46
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422 Meacutetodo Bustamante y Doix 1985
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son la parte anclada
40 50 y 60m el diaacutemetro perforado 0114m el coeficiente p que es el
coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo seguacuten el tipo de inyeccioacuten para
nuestro caso es el 14 derivaacutendose este valor del estudio de suelo (Cuadro Ndeg
11) El coeficiente qs (resistencia cortante) toma valores de 02 y 025 Mpa
Cuadro Ndeg 11 - Coeficiente p para suelos
Tipo de Suelo Coeficiente P
Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten
Grava 180 13 -14
Grava Arenosa 1 6 -1 8 12 -14
Arena con Grava 1 5 -1 6 12-13
Arena Gruesa 14- 15 11 - 12
Arena Media 1 4 -1 5 11 - 12
Arena Fina 14 -1 5 11 -12
Arena Limosa 14- 15 1 1 -1 2
Limo 14- 16 1 1-1 2
Arcilla 1 8 -2 0 12
Marga 18- 21 11 - 12
Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11
3- METODO DE BUSTAMANTE Y DOIX 1985
T(max) = Capacidad de carga limite o ultima TN
De= Diaacutemetro medio para el tramo anclado m
Dp = Diaacutemetro perforado para el tramo anclado mLb= Longitud del tramo anclado m
P = Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten qs= Resistencia al cizallamiento o cortante Mpa
ldquoDeterminadoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo de anclajerdquoBachiller Jraeacute Antonio Paredes Oliws
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Cuadro Ndeg 15 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BUSTAMANTE DOIX 1985
p Dp
(m)De(m)
Lb(m)
qs
(Mpa)
T (max)
(TN)130 011 0149 40 025 4759130 011 0149 50 02 4759130 011 0149 60 02 5710
423 Meacutetodo Costa Nunes 1985
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada necesarios son la
longitud de la parte anclada 40 50 y 60m el diaacutemetro perforado para el tramo
anclado 0114m ademaacutes el coeficiente de reduccioacuten por la presioacuten no uniforme
ni el coeficiente de aumento de diaacutemetro nd por la presioacuten de inyeccioacuten estos
dos uacuteltimos coeficientes toman valores de 1 otro dato de entrada importante
seguacuten Costa Nunes es la resistencia cortante t que es calculada con la
expresioacuten
T f = c + (c rsquo+CT rsquo 0 SUELOSGRANUWRES
r f = c + (y chnh +CTr )tan0 SUELOS COHESIVOS
C = Cohesioacuten del suelo KNm2yc= Peso especifico del suelo a una profundidad al centro del bulbo KNm3 h = Profundidad al centro del bulbo m
nh = Factorde correccioacuten cuando esta a una superior a 9m 0 = Angulo de friccioacuten
or= 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten KNm2
Para mayoriade asos nh = nb = nd = 10 De acuerdo a Costa Nunes
Cuadro Ndeg 16 RESISTENCIA CORTANTE SEGUacuteN DATOS
C ye h nh 0 OT T
(KNm2) (KNm3) (m) (0 ) (KNm2) (KNm2)
00 148 70 10 287 4000 2756
00 148 65 10 287 4000 2715
00 148 60 10 287 4000 2675
techlllerJtoeacute Antonio Parces Oliws 4 8
Deteminadoacuten del (E fic ien te de resistencia al corte unitario ende la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquo
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La resistencia cortante hallada de esta ecuacioacuten depende de los paraacutemetros
mostrados en la figura superior asiacute como la presioacuten de inyeccioacuten que se usa no
supera los 8 a 10 Kgcm2 con estos datos se halla el esfuerzo cortante que es
un valor de 3924 KNm2 El diaacutemetro medio de la perforacioacuten es de 0137m
1- METODO DE COSTA NUNES
T(max) = C a pa c idad d e ca rga l im i te o u l t im a TN
D e = D ia m e tro m e d io d e l b u lb o m
nd= C o e f ic ie n te d e a u m e n to d e l d ia m e tro d e b id o a la p re s ioacute n d e in y e c c ioacute n
^ = L o n g itu d d e l t ra m o a n c la d o m
nl = C o e f ic ie n te d e re d u c c ioacute n d e lo n g itu d p o r la p re s ioacute n n o u n ifo rm e
x = R e s is te n c ia al c iz a lla m ie n to e n la In te r fa s e b u lb o s u e lo K N m 2
Cuadro Ndeg17 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO COSTA NUNES 1985
ni Lb nd De Tmax(m) (m) (TN)
10 40 10 011 403
10 50 10 011 497
10 60 10 011 587
Aplicado estos tres meacutetodos para calcular la capacidad de carga uacuteltima podemos elaborar el siguiente cuadro Ndeg 18
Cuadro Ndeg 18 CUADRO RESUMEN PARA LAS DIFERENTES LONGITUDES DE BULBOS
ANCLAJE METODO NBR-5629 BUSTAMANTE Y DOIX COSTA NUNES
BULBO T (Max) T (Max) T (Max)
(m) (TN) (TN) (TN)
40 27-23I M t 4759 4030
50 3161 4759 4970
60 3501 5710 5870
D e t^m ito a oacute n del ^laquo fic ien te de resistencia al to rte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 49
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43 RESISTENCIA ENTRE EL BULBO Y EL SUELO
La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las
propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y
la presioacuten de inyeccioacuten (Cuadro N0 11)
El esfuerzo al cortante en el anclaje puede ser calculado por la expresioacuten
(Littlejohn y Bruce 1975)
Ecuacioacuten (10)
Doacutende
T = Fuerza de tensioacuten de disentildeo
D h = Diaacutemetro del hueco
r a = Esfuerzo de cortante permitido
Lb = Longitud cementada del bulbo
Determ l^raoacuten del ctoficiente de resistencia al torte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje Bachiller Jraeacute Antonio Partoes O lilaquo s 50
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Cuadro N0 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuerzos en bulbos de diaacutemetro
pequentildeo (Sabatini y otros 1999)
Tipo de SueloFactor Suelo Granular Suelo Cohesivo
Propiedades del sueloAngulo de friccioacuten tamantildeo y distribucioacuten de los agriados Mheslon Indice plastico
l^todo de perforacioacuten El uso de tuberiacutea de revestimiento aumenta los esfuereos normales y de friccioacuten
El uso de lodos en la ^rforacioacuten disminuye la capacidad
Longitud del bulto
La resistencia aumenta al aumentar la longitud del bulbo hasta los 6 metros con incrementos moderados hasta los 12 metros y muy ^co Incremento despueacutes de los 12 m
Incrementos continuos en suelos con resistencia no drenada menor de 96 kPa
1 ----mdash r
Aumenta la resistencia hasta un diaacutemetro de 30 centiacutemetros
Diaacutemetro del bulboAumenta la resistencia al aumentarel diaacutemetro hasta 10 centiacutemetros y muy poco a partir de ese diaacutemetro
i
La capacidad del ancla aumenta al aumentar la presioacuten de inyeccioacutenPresioacuten de Inyeccioacuten
La capacidad del ancla aumenta solamente con inyeccioacuten por etapas Presiones iniciales muy altas deben evltarse
En el Cuadro N0 20 se muestran algunos valores del esfuerzo de cortante permitido para anclajes en roca y en suelos Los tendones deben separarse
entre siacute utilizando espaciadores para asegurar la adherencia total de cada uno
de ellos a la mezcla cementante en toda la longitud del bulbo Adicionalmente
deben colocarse centralizadores para garantizar que existe un cubrimiento de mezcla de miacutenimo 10mm
Determinadoacuten del cw ficlente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliras 51
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Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo
interface a lo largo del bulbo (Modificado de PTI
de anclaje y el material en la
1996)
R esistencia Uacute ltim a al C ortan te R es is tenc ia Uacute ltim a alen tre el Bulbo y el ^ t e r ia l en la C ortan te entre el B u lto y el
T ipo de ^ t e r ia l In tertace P eriacutem etra l del B u lto ^ t e r i a l en la Interfacepara Iny toc ione s por P eriacutem etra l del B u lto para
G ravedad Inyecciones a P resioacuten
Kpa Kpa
G ranito y basa lto 1700 a 3100
C aliza do lom fflca 1 4 0 0 a 2 1 0 0
C aliza blanda 1000 a 1ltW0
P izarras y lutitas duras 800 a 1400
Lutrias blandas 200 a 800
Aren iscas 800 a 1700
Aren iscas m e tto riza d a s 700 a 800
C reta 200 a 1100
^ r g a m eteorizada 150 a 250
C oncre to 1400 a 2 8 0 0
Arcilla lim osa blanda30 a 70
Arcilla lim osa30 a 70
Arcilla dura de p lastic idad m edia a alta
30 a 70 30 a 100
Arcilla m uy dura de p lastic idad m edia a alta
70 a 170
Arcilla m u y dura lim osa de p lastic idad m edia
270 a 370
Arena de grano m edio a fino dens idad m edia a alta
80 a 370
Arena de grano grueso con grava densidad media
100 a 600
Arena de grano g rueso con grava densidad densa a m uy densa
70 a 140 250 a 900
Arenas lim osas170 a 400
D etritos g lac ia les densos300 a 500
Grava arenosa densidad m edia200 a 1300
Grava arenosa densa a m uy densa 270 a 1300
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario en te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 52
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga en bulbos de anclas preshy
tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatini y otros 1999)
Tipo de Suelo
DensidadRelativa
(SPT)
Transferencia Estirada en
kNmmdashf---------------------- 1
Suelta 145^ en a y l^d ia densa 220grava Densa 290
Suelta 100^ en a l^dia densa 145
Densa 190
Suelta 70^ en a y l^d ia densa 100limos Densa 130
I^zcla de arenay arcilla Dura 30de baja l^ y Dura 60plasticidad
Suelta SPT = 4 a 15^ d ia densa SPT = 15 a 30
Densa SPT = mas de 30
431 Calculo de la adherencia
La resistencia a la adherencia muy raramente se mide en el laboratorio y no existe un procedimiento estaacutendar para calcularla La mayoriacutea de los disentildeos se basan en estimativos ldquocrudosrdquo de la resistencia entre el suelo o roca y el bulbo
por correlacioacuten con casos similares tablas de resistencias tiacutepicas o por la
experiencia local
La carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar SPT como se
indica en la Cuadro Ndeg 20 (Sabatini y otros 1999) El factor de seguridad recomendado debe ser mayor de 20
La suposicioacuten de la resistencia entre el bulbo y el suelo genera una gran incertidumbre en el disentildeo y en ocasiones se ha llegado a fracasos
Determlnaaoacuten del cw fic iente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 53
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILM EL SALVADOR
Como solucioacuten a la incertidumbre generada por la suposicioacuten de la adherencia
entre el bulbo y el suelo se acostumbra a realizar pruebas de carga de anclajes
con el objeto de verificar en campo los valores supuestos y si es necesario
modificar las longitudes del bulbo o las cargas aplicadas
Estos ensayos son muy importantes al inicio del proceso de construccioacuten de los
anclajes Despueacutes de realizados los ensayos de carga se procede a revisar y
actualizar el disentildeo en lo relacionado con los bulbos de anclaje especialmente
cuando se requiere aumentar su longitud
44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE EL BULBO Y EL
SUELO EN VILLA EL SALVADOR
441 Tensado de anclajes
Los anclajes han sido tensados hasta llegar al arranque del bulbo para esto se
detalla a continuacioacuten los resultados de la prueba de tensado
Cuadro Ndeg 22 CARGA DE ARRANQUE DE BULBOS EN VILLA EL SALVADOR
Anclaje Longitud Bulbo (m) Carga Tesado (TN)
A-I 40 3646
A-ll 50 4215
A-lll () 60 4404
() Para el anclaje A-lll no se llegoacute al arranque
Con los datos obtenidos procedemos a calcular el esfuerzo de corte en la
interaccioacuten bulbo - suelo para esto nos apoyamos con la Ecuacioacuten (10)
Seguacuten la ecuacioacuten se tiene
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller J toeacute Antonio Paredes OHtos 54
NIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA Facultad de Ingenieriacutea Civil
CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
T
nDhLb
Cuadro Ndeg 23 ESFUERZO DE CORTE ENTRE BULBO - SUELO EN VILLA EL SALVADOR
ANCLAJE T(TN) Dh (m) Lb(m) T a (KNm2)
A-I 3646 01143 40 24902
A-ll 4215 01143 50 23030
A-lll () 4404 01143 60 20053
lsquo to te rm in^oacuten del ctoficlente de resistencia al torte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 55
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Ciril OBTENIDOS
CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS
51 Capacidad de Carga Ultima Obtenido
La capacidad de carga ultima obtenida en campo para los anclajes A-I y A-ll se
verifica cuando el bulbo falla por arrancamiento mientras que para el anclaje A- III el bulbo no falla por arrancamiento sin embargo se ensaya hasta llegar al
liacutemite de fluencia
De acuerdo al cuadro N0 22 para los anclajes A-I y A-ll se ha llegado a la carga
ultima mientras que para el anclaje A-lll se ha llegado a la carga miacutenima de
fluencia
El cuadro N0 23 nos indica el esfuerzo de corte real que existe entre el bulbo y
el suelo de la zona en estudio los valores de ^ a para los anclajes A-I y A-ll son
calculados de acuerdo a la Ecuacioacuten (10)
52 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido
De los valores obtenidos con referencia a los anclajes A-I y A-ll se puede
comparar con los valores del Cuadro Ndeg 20 por consiguiente para las arenas
limosas se tiene un rango de valores que pudiera tomar ^ a (170 KNm2 - 400
KNm2) el cual estaacute dentro de ese rango nuestros valores hallados para nuestro
tipo de suelo en estudio seguacuten el Cuadro Ndeg 23
Haciendo un graacutefico comparativo con los resultados obtenidos del Cuadro Ndeg 23
y los datos que nos brinda el Cuadro Ndeg 20 de acuerdo al rango de valores se
tiene el Figura Ndeg 16
En la Figura Ndeg 16 podemos visualizar los valores obtenidos que se encuentran
dentro del rango de valores de Resistencia Uacuteltima al Cortante entre el Bulbo y el
suelo arenoso
Determinacioacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 56
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Civil OBTENIDOS
Figura Ndeg 16 Valores resistencia uacuteltima
Tambieacuten se pudo observar que los diaacutemetros reales fueron mayores en
comparacioacuten con el diaacutemetro de perforacioacuten tal como se muestra en el cuadro
N0 24 -
Cuadro Ndeg 24 DIAacuteMETROS REALES EN CAMPO Y EL EN AUMENTO
ANCLAJE D Teoacuterico (m)D Real de
Anclaje (m)() Aumento
A-I 01143 0141 2336
A-ll 01143 0147 2860
A-lll () 01143 0151 3211
lsquo Deteroinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte uniterio e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jw eacute Antonio Paredes O liw s 57
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
61 CONCLUSIONES
1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de
valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se
realizoacute la prueba (Villa el Salvador)
2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de
resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso
para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar
en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de
suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador
3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada
4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)
debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo
previamente calibrado
5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo
tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de
Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros
meacutetodos estimativos
6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga
requerida
7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten
8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi c o n c l u s io n e s y r e c o m e n d a c io n e s
62 RECOMENDACIONES
1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de
verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del
comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio
2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con
precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las
longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea
evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de
perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria
de los anclajes
3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en
cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser
mayores
4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable
controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten
los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos
lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil B IB L IO G R A F IA
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Determlnatiacuteoacuten del c iacutec le n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de anclajetachlller Jraeacute Antonio Paredes Oliws 60
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteAFacultad de Ingenieriacutea Civil
CAPITULO lli PARAMETROS GEOTECNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
En general los meacutetodos disponibles para la determinacioacuten de la capacidad de
carga de los anclajes en suelo consideran que la resistencia del anclaje se debe
exclusivamente a la resistencia al corte desarrollado en la interface suelo-bulbo
sin tomar en consideracioacuten de los efectos del proceso de construccioacuten
incluyendo la influencia de procedimiento de inyeccioacuten soacutelo cualitativamente
3231 Norma Brasileiacutera NBR-5629
La NBR-5629 recomienda la estimacioacuten preliminar de liacutemite de capacidad de
carga anclada usando las siguientes expresiones
Suelos Granulares
Suelos Cohesivos r = a 0 UXb sO O M
Doacutende
Capacidad de carga limite o ultima
G Tensioacuten vertical efectiva en el punto medio del anclaje
U Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje
K f Coeficiente de anclaje dado en la Cuadro Ndeg 10
Lb Longitud del bulbo del anclaje
o Coeficiente de reduccioacuten de resistencia al corte no drenada Su
a 0 = 075 para Su s 40 kPa yPara suelos cohesivos
a 0 = 035 para Su s 100 kPa
lsquo Determinadoacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de arcla|eBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliros 32
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CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Cuadro Ndeg 10 COEFICIENTE Kr DE SUELOS GRANULARES
Suelo Compacidad
Suelta Compacta Muy CompactaLimo 010 040 100
Arena Fina 020 060 150
Arena Media 050 120 200
Gruesa y Pedr^ones 100 200 300
ldquoFuente Norma Brasilera NBR-5629
Este meacutetodo no tiene en cuenta los efectos de la presioacuten de inyeccioacuten El NBR-
5629 reconoce que la inyeccioacuten del bulbo de anclaje de la lechada puede ser del
tipo simple con flujo ascendente y de una sola etapa o por medio de vaacutelvulas y
en etapas sucesivas a criterio de la empresa ejecutora siempre que esteacuten
garantizados el llenado completo del agujero abierto en el suelo y la capacidad
de carga para el anclaje
3232 Meacutetodo de Ostermayer (1974)
Propone aacutebacos que relaciona la longitud de la zona de anclaje (bulbo) con la
capacidad de carga maacutexima de anclaje basado en el anaacutelisis de los resultados
de aproximadamente 300 ensayos en Alemania en anclajes con diaacutemetro de
perforacioacuten entre 10 y 20 cm y cobertura del suelo superior a 4m
La Figura 08 muestra las correlaciones sugeridas por Ostermayer para suelos
granulares sin especificacioacuten del procedimiento de inyeccioacuten o los valores de la presioacuten de inyeccioacuten
D e te ^ in a d oacute n del creficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato la je Bachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 33
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CAPITULO PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOSPARADISENtildeO DE ANCLAJES
laquoen
9laquo
O
mdash g pedregulho arenoso
areia meacutedia a grossa com pedregulho
Figura 08 Capacidad liacutemite de carga de anclaje en suelos granulares seguacuten Ostermayer (1974)
Para suelos cohesivos (limos y arcillas plaacutesticas medianas arcillas altamente
plaacutesticas) Ostermayer (1974) tambieacuten presento en la Figura 09 la variacioacuten con
la longitud de bulbo de la resistencia al cizallamiento en la interface suelobulbo
por unidad de longitud para anclajes realizados con y sin reinyeccioacuten En la
Figura 10 la variacioacuten en la resistencia al corte se muestra como una funcioacuten de
la reinyeccioacuten de presioacuten con lechada de cemento en la relacioacuten agua cemento
preparado = 04
ldquoDeterminaaoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jraeacute Antonio P a rce s OIitos 34
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CAPITULO IIIrsquo PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Figura 09 Resistencia a la rotura por unidad de longitud de los anclajes en suelos cohesivos
(Ostermayer 1974)
400
300
19 ancoragens executadas em argila de mediacutea a alta plasticidade Wl = 48a58 lp = 25 a35 le =11 a12
2001
Perfura^aacuteo
15(4M|
1510)
com reve^mento seco sem revestlmento seco sem revestimento com lavagem 15(420) - diagravemetro do furo- 15cm
-420 Kg de cimento consumido nareinjepao
1000 2000 3000 4000
Pressaacuteo de iacutenjegaacuteo (kPa)
Figura 10 Influencia de la presioacuten de inyeccioacuten en la resistencia al corte en suelos cohesivos
(Ostermayer 1974)
Determinacioacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio Paredes O liw s 35
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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
3233 Meacutetodo de Bustamante amp Doix (1985)
Basado en 120 pruebas de carga realizadas en Francia Bustamante y Doix
(1985) sugieren un meacutetodo para el dimensionamiento de los anclajes los cuales
consideran la influencia de la teacutecnica de inyeccioacuten presioacuten de inyeccioacuten y
volumen de pulverizacioacuten de cemento inyectado La capacidad de carga liacutemite de
anclaje Tmax se puede determinar por
Tmm Capacidad de carga limite o ultima
De Diaacutemetro medio para el tramo anclado
Dp Diaacutemetro perforado para el tramo anclado
P Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten
Lb Longitud del tramo anclado
qs Resistencia al cizallamiento o cortante
Cuadro Ndeg 11 COEFICIENTE 0 PARA SUELOS
Tipo de Suelo Coeficiente 0
Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten
Grava 180 13-14
Grava Arenosa 1 6-1 8 12-14
Arena con Grava 1 5-1 6 12-13
Arena Gruesa 1 4-1 5 11 -1 2
Arena Media 1 4 -1 5 11 -1 2
Arena Fina 1 4-1 5 11 -1 2
Arena Limosa 14- 15 11 -1 2
Limo 14-1 6 11 -12
Arcilla
OcitCO 12
Marga 18-21 11 -12
Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11
Determlnaaoacuten del c o c ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio P a rce s OIiacutetos 36
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CAPITULO un PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
El cuadro N011 presenta los valores de p que es el coeficiente de escala para
varios tipos de suelo teniendo en cuenta las dos teacutecnicas de inyeccioacuten (con y sin
reinyeccioacuten) suponiendo que el volumen inyectado es de al menos 15 veces el
volumen perforado para llegar a los valores de p en la tabla Como era de
esperar los valores maacutes altos del coeficiente se producen para los anclajes
reinyectadas
Los graacuteficos de correlaciones empiacutericas para estimar los qs coeficientes para
anclajes con y sin reinyeccioacuten se presentan para las arenas y gravas en la
Figura 11 y de limos y arcillas en la Figura 12 construida sobre la base de los
resultados de Doix y Bustamante (1985) Fujita (1977) Ostermayer y Scheele
(1977) Ostermayer (1974) Koreck (1978) y Jones (1980 1984) En abscisas la
cantidad Pl se refiere al liacutemite de presioacuten de inyeccioacuten y N el nuacutemero de golpes
de la prueba SPT
0 0 9 i f i 15 20 U 30 39 40 4 fl 3 0 S5 90 6S 7 0
Pl (MPa)1 _____i _______ i _____ i______ i _______ i _____i______ i _______ l __ mdasha--------- a--------- J-----------1---------- 1---------- 1
0 K O 30 D 90 laquo m laquo) tu M) no t raquo 1U 1WN
Figura 11 Correlaciones empiacutericas para la fuerza de cizallamiento por unidad longitud en la arena I
grava (Bustamante y Doix 1985)
lsquo Determlnadoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para diserto dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 37
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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Las correlaciones muestran que en comparacioacuten con una sola inyeccioacuten de los
efectos de la reinyeccioacuten en fases sucesivas son aparentemente maacutes
pronunciada para las arcillas limos (Figura 12) que para la arena grava (Figura
11) contradiciendo las pruebas experimentales que indican que los suelos
arenosos son de mayor inyectabilidad y maacutes susceptibles a los efectos de la
sucesiva reinyeccioacuten a alta presioacuten Este comportamiento puede deberse a otros
factores no considerados por Bustamante y Doix (1985) en la interpretacioacuten
empiacuterica de los resultados de las pruebas de carga (Novaacuteis Souza 2001)
-------------1-------------1------------T---------- ---F-------- ---------------- ~lo 10 20 30 40 W 60
N
Figura 12 correlaciones empiacutericas para la resistencia al corte por unidad de longitud en arcillas
limos (Bustamante y Doix 1985)
3234 Meacutetodo de Costa Nunes (1987)
Similar al meacutetodo de Bustamante y Doix (1985) fue propuesto por Costa Nunes
(1987) pero con la importante diferencia de que la influencia de la presioacuten de inyeccioacuten puede ser analizada cuantitativamente no soacutelo cualitativamente como en el meacutetodo de Bustamante y Doix (1985)
La capacidad de carga del liacutemite del anclaje estaacute dada por
bullDetermigravenatigraveoacuten del e ffic iente de resistencia al corte unitagraverio entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralaleBachiller Jreeacute Antonio Partoes OIiacutetos 38
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CAPITULO lli PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOS P A MDISENtildeO DE ANCLAJES
= c + +(TI
r M Capacidad de carga limite o ultima
D Diaacutemetro medio del bulboe
nd Coeficiente de aumento del diaacutemetro debido a la presioacuten de inyeccioacuten
nl Coeficiente de reduccioacuten de longitud por la presioacuten no uniforme
Lb Longitud del tramo anclado
r Resistencia al cizallamiento en la interface bulbo - suelo
Para determinar la resistencia al cizallamiento en la interface suelo-bulbo Costa
Nunes (1987) considera el criterio de rotura de Mohr-Coulomb suponiendo una
inyeccioacuten a presioacuten residual a rsquor estimada en un 50 la presioacuten inyeccioacuten dada
c Cohesioacuten
Yc Peso especiacutefico del suelo a una profundidad al centro del bulbo
h Profundidad al centro del bulbo
nh Reduccioacuten del factor de profundidad cuando es maacutes de 9m
0 Angulo de friccioacuten
a r 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten
Seguacuten Costa Nunes en la mayoriacutea de los casos se puede considerar nh = na = nb = 1
lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 39
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA AL CORTE
UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
41 PROCEDIMIENTO DE TRABAJO
El presente procedimiento comprende los trabajos requeridos para la correcta
ejecucioacuten de los anclajes en la zona determinada en villa el salvador
411 Secuencia de los trabajos
4111 Anclajes de cable
Los anclajes post-tensados son estructuras flexibles y lineales compuestos por
varios cordones de acero de alta resistencia los cuales se adhieren o fijan con
cemento dentro de roca o suelo estable (pasando el planode falla) Los anclajes
al tensarlos transmiten los esfuerzos desde el cabezal (extremo visible en la
superficie del talud) hasta el tramo anclado mitigando de esta forma los
movimientos del talud
Los anclajes estaraacuten conformado por cordones de acero grado 270 de baja
relajacioacuten con 58rdquo (1500 mm) de diaacutemetro acorde con los requerimientos del
ASTM A-416 Las caracteriacutesticas mecaacutenicas del acero grado 270 de baja relajacioacuten son
Esfuerzo miacutenimo a la rotura 18980 kgmm2 (18619 KNcm2)
Esfuerzo de fluencia 17082 kgmm2 (16757 KNcm2)
Moacutedulo de elasticidad 2780000 kg (195 KNmm2)
Seguacuten los requerimientos indicados en la norma ASTM A-416 los valores de resistencias miacutenimas del cable se indica a continuacioacuten
Diaacutemetro del cordoacuten 1524 mm (0600 in)
Deterninadoacuten del ^laquofic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 40
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Aacuterea de acero por cordoacuten 14000 mm2 (0153 in2)
Resistencia miacutenima a la rotura (Fr) 2657000 kg (2607 kN)
- Resistencia miacutenima a la fluencia (Sfc) 2391000 kg (2346 kN)
Con estas caracteriacutesticas se obtienen seguacuten los lineamientos para disentildeo
indicados en las recomendaciones del Instituto del Post-Tensado los siguientes valores para cada cable de acero de 06rdquo de diaacutemetro (1524 mm)
- Carga de disentildeo o trabajo (060 F r ) 1595040 kg (15642 KN) Ftr
- Carga de ensayo (120 Ftr) 1914007 kg (18770 KN)
- Carga de incorporacioacuten (105 Ftr) 1674782 kg (16424 KN)
lsquo Porcentaje sugerido para los ensayos en anclajes temporales
a) Armado de Anclajes
La preparacioacuten de los anclajes ha sido realizado sobre una plataforma provisional para el montaje primero se prepararaacute el tubo de inyeccioacuten de PVC
clase 10 con diaacutemetro de 1rdquo donde se ejecutaraacuten los agujeros para la inyeccioacuten
(vaacutelvula-manguito) Luego alrededor del tubo de inyeccioacuten se colocaraacuten los
cables de acero sobre separadores y cortados seguacuten la longitud definitiva del
anclaje
Los cables requeridos fueron suministrados y montados en campo el tramo del
cable de acero correspondiente al bulbo del anclaje ha sido preparado previamente y en la zona de transicioacuten del tramo libre al anclado el cable fue
sellado con cinta plaacutestica para evitar la entrada de lechada de cemento al tramo libre el tramo libre se protegioacute (aisloacute) con una manguera de polietileno actuando
como un forro
lsquo Deterrnnadoacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes Olitos 41
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteAFacultad de Ingenieriacutea Civil
CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Figura 13 Armado de anclaje de cable
b) Perforacioacuten
El objetivo de las perforaciones para anclajes es la obtencioacuten de un agujero con
la mayor linealidad posible El diaacutemetro de la perforacioacuten debe permitir la instalacioacuten del anclaje de cable del modo maacutes faacutecil posible
Baacutesicamente existen dos sistemas de perforacioacuten que pueden ser utilizados en
la ejecucioacuten de anclajes El primero es el sistema rotativo convencional y el segundo ha roto percusioacuten
Para la ejecucioacuten de la perforacioacuten se ha empleado el meacutetodo rotativo con el uso de una zapata tipo widia
El sistema que se ha aplicado es de perforacioacuten a rotacioacuten con tuberiacutea HQ hasta la profundidad requerida una vez llegado a la cota se perfora con tuberiacutea de
revestimiento HW (rimando en la zona exterior de la tuberiacutea HQ) hasta llegar a la cota de fondo donde se colocaraacute el anclaje
Se procede a limpiar el sondeo con agua y se retira la tuberiacutea interior HQ una vez retirada toda la tuberiacutea HQ se procede a colocar el anclaje de cable
Bachllldrsquo Jeacute Antonio Paredes Oliws 42
Determinadoacuten del crofidente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclaje
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Colocado el anclaje de cable se procede a retirar la tuberiacutea de revestimiento HW
para despueacutes inyectar el anclaje con lechada de cemento
Figura 14 Colocado de anclaje de cable en sondeo
c) Inyeccioacuten
Los anclajes fueron fijados en el terreno a traveacutes de lechada de cemento compuesta por una mezcla de agua limpia con cemento Portland comuacuten tipo I
La gran mayoriacutea de las recomendaciones y praacutecticas existentes situacutean la relacioacuten
aguacemento entre 045 y 055 en peso
En nuestro caso se ha usado la relacioacuten ac de 050 mezcla que garantiza una
resistencia a la compresioacuten simple de 210 kgcm2 a los 7 diacuteas
Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enve la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 43
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Figura 15 Inyeccioacuten de anclaje de cable
d) Tensado
Todos los anclajes fueron tesados una vez que la lechada de cemento del
anclaje obtuvo la resistencia adecuada (210 kgcm2) se estimoacute en 7 diacuteas como miacutenimo en cada caso
El tesado de los anclajes se realizoacute con gato hidraacuteulico de hasta 100Tn de carga
de trabajo y con una carrera en el pistoacuten de hasta 10rdquo ademaacutes permitioacute tesar
los cables del anclaje en conjunto el tesado se realizoacute hasta llegar al arranque del bulbo
4112 Equipos y Materiales
Relacioacuten de equipos y materiales utilizados
Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Antonio Paredes O liw s 44
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Cuadro Ndeg 12 EQUIPOS UTILIZADOS
ITEM DESCRIPCION CANTIDAD
1 B O M B A DE LO D O S C M O T O R L IS TE R P E T TE R 100
2 B O M B A P A R A TE N S A D O E N E R P A C 100
3 G A T A H ID R A U L IC A E N E R P A C DE 10000 PSI 100
4 E Q U IP O DE P E R F O R A C IO N R O T A T IV O D IA M A N TIN O 100
5 B O M B A DE IN Y E C C IO N DE C E M E N T O 100
6 TU B E R IA DE P E R F O R A C IO N HQ y H W 100
7 TU B E R IA DE IN Y E C C IO N C O N O B T U R A D O R 100
8 E Q U IP O DE SPT 100
42 ESTIMACIOacuteN DE LA CAPACIDAD DE CARGA SEGUacuteN LOS DATOS OBTENIDOS EN EL ESTUDIO DE MECAacuteNICA DE SUELOS
De acuerdo a los datos obtenidos en el estudio de mecaacutenica de suelos se tiene
lo siguiente
Cuadro Ndeg 13 DATOS REALES DEL ESTUDIO
DATOS
Del estudio de mecaacutenica de suelos De los anclajes
Paraacutemetros Unidad Paraacutemetros Unidad
Cohesioacuten 0 Carga de Anclaje NA
Angulo de friccioacuten 2870o Profundidad del bulbo de anclaje 950m
Peso Unitario 1476 KNm3 Diaacutemetro del bulbo 0114m
Clasificacioacuten SUCS Arena limosa gradada SP-SM
Longitud del Bulbo de Anclaje 40 50 y 60m
Factor de seguridad Presioacuten de iny^cioacuten 60 kgcm2
Habiendo obtenido todos los paraacutemetros necesarios se puede estimar las capacidades de cargas de acuerdo a los meacutetodos mencionados en el capiacutetulo anterior(Capiexcltulo III 323)
Deterrntoadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 45
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gt Norma Brasilera NBR 5629
gt Bustamante y Doix 1985
gt Meacutetodo Costa Nunes 1985
421 Norma Brasilera NBR 5629
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son las longitudes
ancladas que 40 50 y 60m asiacute como el valor Itf igual a 15 valor que se
obtiene del tipo de suelo del cuadro Ndeg 10
Cuadro Ndeg 10 - Coeficiente Kf de suelos granulares NBR-5629
Suelo Compacidad
Suelta Compacta Muy Compacta
Limo 010 040 100
Arena Fina 020 060 150
Arena Media 050 120 200
Gruesa y Pedr^ones 100 200 300
2 - M C T O D O D E L A N O R M A B R A S I L E R A - 5 6 2 9
_ J 7 -T = 0 -7 U t L r K s Para suelos granularesmax Z b f
T (max) =
az =
Capacidad de carga limite o ultima TN
Esfuerzo vertical efectivo en el punto medio del anclaje KNm2
O
CIl
II II Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje m
Longitud del bulbo del anclaje m
coeficiente de anclaje dado en la Tabla Ndeg M
Cuadro Ndeg 14 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BR-5629
y e
(K N m 2 )
z
iexclm )
D
(m )
a z
(K N m 2 )
U
( m )
Lb
(m )
K f T ( m a x )
lt trade l
14 8 7 0 01 103 32 0 4 3 4 0 9 15 27 23 _
14 8 65 0 1 9 5 9 4 0 4 3 5 0 15 V 3 1 6 1 ___
14 8 6 0 H 0 1 8 8 5 6 0 4 3 6 0 B U 15 35 01
Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de arolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes Ouumltos 46
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422 Meacutetodo Bustamante y Doix 1985
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son la parte anclada
40 50 y 60m el diaacutemetro perforado 0114m el coeficiente p que es el
coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo seguacuten el tipo de inyeccioacuten para
nuestro caso es el 14 derivaacutendose este valor del estudio de suelo (Cuadro Ndeg
11) El coeficiente qs (resistencia cortante) toma valores de 02 y 025 Mpa
Cuadro Ndeg 11 - Coeficiente p para suelos
Tipo de Suelo Coeficiente P
Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten
Grava 180 13 -14
Grava Arenosa 1 6 -1 8 12 -14
Arena con Grava 1 5 -1 6 12-13
Arena Gruesa 14- 15 11 - 12
Arena Media 1 4 -1 5 11 - 12
Arena Fina 14 -1 5 11 -12
Arena Limosa 14- 15 1 1 -1 2
Limo 14- 16 1 1-1 2
Arcilla 1 8 -2 0 12
Marga 18- 21 11 - 12
Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11
3- METODO DE BUSTAMANTE Y DOIX 1985
T(max) = Capacidad de carga limite o ultima TN
De= Diaacutemetro medio para el tramo anclado m
Dp = Diaacutemetro perforado para el tramo anclado mLb= Longitud del tramo anclado m
P = Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten qs= Resistencia al cizallamiento o cortante Mpa
ldquoDeterminadoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo de anclajerdquoBachiller Jraeacute Antonio Paredes Oliws
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Cuadro Ndeg 15 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BUSTAMANTE DOIX 1985
p Dp
(m)De(m)
Lb(m)
qs
(Mpa)
T (max)
(TN)130 011 0149 40 025 4759130 011 0149 50 02 4759130 011 0149 60 02 5710
423 Meacutetodo Costa Nunes 1985
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada necesarios son la
longitud de la parte anclada 40 50 y 60m el diaacutemetro perforado para el tramo
anclado 0114m ademaacutes el coeficiente de reduccioacuten por la presioacuten no uniforme
ni el coeficiente de aumento de diaacutemetro nd por la presioacuten de inyeccioacuten estos
dos uacuteltimos coeficientes toman valores de 1 otro dato de entrada importante
seguacuten Costa Nunes es la resistencia cortante t que es calculada con la
expresioacuten
T f = c + (c rsquo+CT rsquo 0 SUELOSGRANUWRES
r f = c + (y chnh +CTr )tan0 SUELOS COHESIVOS
C = Cohesioacuten del suelo KNm2yc= Peso especifico del suelo a una profundidad al centro del bulbo KNm3 h = Profundidad al centro del bulbo m
nh = Factorde correccioacuten cuando esta a una superior a 9m 0 = Angulo de friccioacuten
or= 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten KNm2
Para mayoriade asos nh = nb = nd = 10 De acuerdo a Costa Nunes
Cuadro Ndeg 16 RESISTENCIA CORTANTE SEGUacuteN DATOS
C ye h nh 0 OT T
(KNm2) (KNm3) (m) (0 ) (KNm2) (KNm2)
00 148 70 10 287 4000 2756
00 148 65 10 287 4000 2715
00 148 60 10 287 4000 2675
techlllerJtoeacute Antonio Parces Oliws 4 8
Deteminadoacuten del (E fic ien te de resistencia al corte unitario ende la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquo
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La resistencia cortante hallada de esta ecuacioacuten depende de los paraacutemetros
mostrados en la figura superior asiacute como la presioacuten de inyeccioacuten que se usa no
supera los 8 a 10 Kgcm2 con estos datos se halla el esfuerzo cortante que es
un valor de 3924 KNm2 El diaacutemetro medio de la perforacioacuten es de 0137m
1- METODO DE COSTA NUNES
T(max) = C a pa c idad d e ca rga l im i te o u l t im a TN
D e = D ia m e tro m e d io d e l b u lb o m
nd= C o e f ic ie n te d e a u m e n to d e l d ia m e tro d e b id o a la p re s ioacute n d e in y e c c ioacute n
^ = L o n g itu d d e l t ra m o a n c la d o m
nl = C o e f ic ie n te d e re d u c c ioacute n d e lo n g itu d p o r la p re s ioacute n n o u n ifo rm e
x = R e s is te n c ia al c iz a lla m ie n to e n la In te r fa s e b u lb o s u e lo K N m 2
Cuadro Ndeg17 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO COSTA NUNES 1985
ni Lb nd De Tmax(m) (m) (TN)
10 40 10 011 403
10 50 10 011 497
10 60 10 011 587
Aplicado estos tres meacutetodos para calcular la capacidad de carga uacuteltima podemos elaborar el siguiente cuadro Ndeg 18
Cuadro Ndeg 18 CUADRO RESUMEN PARA LAS DIFERENTES LONGITUDES DE BULBOS
ANCLAJE METODO NBR-5629 BUSTAMANTE Y DOIX COSTA NUNES
BULBO T (Max) T (Max) T (Max)
(m) (TN) (TN) (TN)
40 27-23I M t 4759 4030
50 3161 4759 4970
60 3501 5710 5870
D e t^m ito a oacute n del ^laquo fic ien te de resistencia al to rte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 49
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43 RESISTENCIA ENTRE EL BULBO Y EL SUELO
La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las
propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y
la presioacuten de inyeccioacuten (Cuadro N0 11)
El esfuerzo al cortante en el anclaje puede ser calculado por la expresioacuten
(Littlejohn y Bruce 1975)
Ecuacioacuten (10)
Doacutende
T = Fuerza de tensioacuten de disentildeo
D h = Diaacutemetro del hueco
r a = Esfuerzo de cortante permitido
Lb = Longitud cementada del bulbo
Determ l^raoacuten del ctoficiente de resistencia al torte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje Bachiller Jraeacute Antonio Partoes O lilaquo s 50
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Cuadro N0 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuerzos en bulbos de diaacutemetro
pequentildeo (Sabatini y otros 1999)
Tipo de SueloFactor Suelo Granular Suelo Cohesivo
Propiedades del sueloAngulo de friccioacuten tamantildeo y distribucioacuten de los agriados Mheslon Indice plastico
l^todo de perforacioacuten El uso de tuberiacutea de revestimiento aumenta los esfuereos normales y de friccioacuten
El uso de lodos en la ^rforacioacuten disminuye la capacidad
Longitud del bulto
La resistencia aumenta al aumentar la longitud del bulbo hasta los 6 metros con incrementos moderados hasta los 12 metros y muy ^co Incremento despueacutes de los 12 m
Incrementos continuos en suelos con resistencia no drenada menor de 96 kPa
1 ----mdash r
Aumenta la resistencia hasta un diaacutemetro de 30 centiacutemetros
Diaacutemetro del bulboAumenta la resistencia al aumentarel diaacutemetro hasta 10 centiacutemetros y muy poco a partir de ese diaacutemetro
i
La capacidad del ancla aumenta al aumentar la presioacuten de inyeccioacutenPresioacuten de Inyeccioacuten
La capacidad del ancla aumenta solamente con inyeccioacuten por etapas Presiones iniciales muy altas deben evltarse
En el Cuadro N0 20 se muestran algunos valores del esfuerzo de cortante permitido para anclajes en roca y en suelos Los tendones deben separarse
entre siacute utilizando espaciadores para asegurar la adherencia total de cada uno
de ellos a la mezcla cementante en toda la longitud del bulbo Adicionalmente
deben colocarse centralizadores para garantizar que existe un cubrimiento de mezcla de miacutenimo 10mm
Determinadoacuten del cw ficlente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliras 51
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Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo
interface a lo largo del bulbo (Modificado de PTI
de anclaje y el material en la
1996)
R esistencia Uacute ltim a al C ortan te R es is tenc ia Uacute ltim a alen tre el Bulbo y el ^ t e r ia l en la C ortan te entre el B u lto y el
T ipo de ^ t e r ia l In tertace P eriacutem etra l del B u lto ^ t e r i a l en la Interfacepara Iny toc ione s por P eriacutem etra l del B u lto para
G ravedad Inyecciones a P resioacuten
Kpa Kpa
G ranito y basa lto 1700 a 3100
C aliza do lom fflca 1 4 0 0 a 2 1 0 0
C aliza blanda 1000 a 1ltW0
P izarras y lutitas duras 800 a 1400
Lutrias blandas 200 a 800
Aren iscas 800 a 1700
Aren iscas m e tto riza d a s 700 a 800
C reta 200 a 1100
^ r g a m eteorizada 150 a 250
C oncre to 1400 a 2 8 0 0
Arcilla lim osa blanda30 a 70
Arcilla lim osa30 a 70
Arcilla dura de p lastic idad m edia a alta
30 a 70 30 a 100
Arcilla m uy dura de p lastic idad m edia a alta
70 a 170
Arcilla m u y dura lim osa de p lastic idad m edia
270 a 370
Arena de grano m edio a fino dens idad m edia a alta
80 a 370
Arena de grano grueso con grava densidad media
100 a 600
Arena de grano g rueso con grava densidad densa a m uy densa
70 a 140 250 a 900
Arenas lim osas170 a 400
D etritos g lac ia les densos300 a 500
Grava arenosa densidad m edia200 a 1300
Grava arenosa densa a m uy densa 270 a 1300
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario en te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 52
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Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga en bulbos de anclas preshy
tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatini y otros 1999)
Tipo de Suelo
DensidadRelativa
(SPT)
Transferencia Estirada en
kNmmdashf---------------------- 1
Suelta 145^ en a y l^d ia densa 220grava Densa 290
Suelta 100^ en a l^dia densa 145
Densa 190
Suelta 70^ en a y l^d ia densa 100limos Densa 130
I^zcla de arenay arcilla Dura 30de baja l^ y Dura 60plasticidad
Suelta SPT = 4 a 15^ d ia densa SPT = 15 a 30
Densa SPT = mas de 30
431 Calculo de la adherencia
La resistencia a la adherencia muy raramente se mide en el laboratorio y no existe un procedimiento estaacutendar para calcularla La mayoriacutea de los disentildeos se basan en estimativos ldquocrudosrdquo de la resistencia entre el suelo o roca y el bulbo
por correlacioacuten con casos similares tablas de resistencias tiacutepicas o por la
experiencia local
La carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar SPT como se
indica en la Cuadro Ndeg 20 (Sabatini y otros 1999) El factor de seguridad recomendado debe ser mayor de 20
La suposicioacuten de la resistencia entre el bulbo y el suelo genera una gran incertidumbre en el disentildeo y en ocasiones se ha llegado a fracasos
Determlnaaoacuten del cw fic iente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 53
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Como solucioacuten a la incertidumbre generada por la suposicioacuten de la adherencia
entre el bulbo y el suelo se acostumbra a realizar pruebas de carga de anclajes
con el objeto de verificar en campo los valores supuestos y si es necesario
modificar las longitudes del bulbo o las cargas aplicadas
Estos ensayos son muy importantes al inicio del proceso de construccioacuten de los
anclajes Despueacutes de realizados los ensayos de carga se procede a revisar y
actualizar el disentildeo en lo relacionado con los bulbos de anclaje especialmente
cuando se requiere aumentar su longitud
44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE EL BULBO Y EL
SUELO EN VILLA EL SALVADOR
441 Tensado de anclajes
Los anclajes han sido tensados hasta llegar al arranque del bulbo para esto se
detalla a continuacioacuten los resultados de la prueba de tensado
Cuadro Ndeg 22 CARGA DE ARRANQUE DE BULBOS EN VILLA EL SALVADOR
Anclaje Longitud Bulbo (m) Carga Tesado (TN)
A-I 40 3646
A-ll 50 4215
A-lll () 60 4404
() Para el anclaje A-lll no se llegoacute al arranque
Con los datos obtenidos procedemos a calcular el esfuerzo de corte en la
interaccioacuten bulbo - suelo para esto nos apoyamos con la Ecuacioacuten (10)
Seguacuten la ecuacioacuten se tiene
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller J toeacute Antonio Paredes OHtos 54
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T
nDhLb
Cuadro Ndeg 23 ESFUERZO DE CORTE ENTRE BULBO - SUELO EN VILLA EL SALVADOR
ANCLAJE T(TN) Dh (m) Lb(m) T a (KNm2)
A-I 3646 01143 40 24902
A-ll 4215 01143 50 23030
A-lll () 4404 01143 60 20053
lsquo to te rm in^oacuten del ctoficlente de resistencia al torte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 55
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Ciril OBTENIDOS
CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS
51 Capacidad de Carga Ultima Obtenido
La capacidad de carga ultima obtenida en campo para los anclajes A-I y A-ll se
verifica cuando el bulbo falla por arrancamiento mientras que para el anclaje A- III el bulbo no falla por arrancamiento sin embargo se ensaya hasta llegar al
liacutemite de fluencia
De acuerdo al cuadro N0 22 para los anclajes A-I y A-ll se ha llegado a la carga
ultima mientras que para el anclaje A-lll se ha llegado a la carga miacutenima de
fluencia
El cuadro N0 23 nos indica el esfuerzo de corte real que existe entre el bulbo y
el suelo de la zona en estudio los valores de ^ a para los anclajes A-I y A-ll son
calculados de acuerdo a la Ecuacioacuten (10)
52 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido
De los valores obtenidos con referencia a los anclajes A-I y A-ll se puede
comparar con los valores del Cuadro Ndeg 20 por consiguiente para las arenas
limosas se tiene un rango de valores que pudiera tomar ^ a (170 KNm2 - 400
KNm2) el cual estaacute dentro de ese rango nuestros valores hallados para nuestro
tipo de suelo en estudio seguacuten el Cuadro Ndeg 23
Haciendo un graacutefico comparativo con los resultados obtenidos del Cuadro Ndeg 23
y los datos que nos brinda el Cuadro Ndeg 20 de acuerdo al rango de valores se
tiene el Figura Ndeg 16
En la Figura Ndeg 16 podemos visualizar los valores obtenidos que se encuentran
dentro del rango de valores de Resistencia Uacuteltima al Cortante entre el Bulbo y el
suelo arenoso
Determinacioacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 56
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Civil OBTENIDOS
Figura Ndeg 16 Valores resistencia uacuteltima
Tambieacuten se pudo observar que los diaacutemetros reales fueron mayores en
comparacioacuten con el diaacutemetro de perforacioacuten tal como se muestra en el cuadro
N0 24 -
Cuadro Ndeg 24 DIAacuteMETROS REALES EN CAMPO Y EL EN AUMENTO
ANCLAJE D Teoacuterico (m)D Real de
Anclaje (m)() Aumento
A-I 01143 0141 2336
A-ll 01143 0147 2860
A-lll () 01143 0151 3211
lsquo Deteroinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte uniterio e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jw eacute Antonio Paredes O liw s 57
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Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
61 CONCLUSIONES
1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de
valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se
realizoacute la prueba (Villa el Salvador)
2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de
resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso
para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar
en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de
suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador
3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada
4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)
debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo
previamente calibrado
5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo
tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de
Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros
meacutetodos estimativos
6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga
requerida
7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten
8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi c o n c l u s io n e s y r e c o m e n d a c io n e s
62 RECOMENDACIONES
1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de
verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del
comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio
2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con
precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las
longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea
evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de
perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria
de los anclajes
3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en
cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser
mayores
4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable
controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten
los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos
lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil B IB L IO G R A F IA
BIBLIOGRAFIacuteA
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estabilizacioacuten de excavaciones profundasrdquo Tesis UNI - FIC Civil 2011
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Determlnatiacuteoacuten del c iacutec le n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de anclajetachlller Jraeacute Antonio Paredes Oliws 60
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil
CAPITULO ttt PARAMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Cuadro Ndeg 10 COEFICIENTE Kr DE SUELOS GRANULARES
Suelo Compacidad
Suelta Compacta Muy CompactaLimo 010 040 100
Arena Fina 020 060 150
Arena Media 050 120 200
Gruesa y Pedr^ones 100 200 300
ldquoFuente Norma Brasilera NBR-5629
Este meacutetodo no tiene en cuenta los efectos de la presioacuten de inyeccioacuten El NBR-
5629 reconoce que la inyeccioacuten del bulbo de anclaje de la lechada puede ser del
tipo simple con flujo ascendente y de una sola etapa o por medio de vaacutelvulas y
en etapas sucesivas a criterio de la empresa ejecutora siempre que esteacuten
garantizados el llenado completo del agujero abierto en el suelo y la capacidad
de carga para el anclaje
3232 Meacutetodo de Ostermayer (1974)
Propone aacutebacos que relaciona la longitud de la zona de anclaje (bulbo) con la
capacidad de carga maacutexima de anclaje basado en el anaacutelisis de los resultados
de aproximadamente 300 ensayos en Alemania en anclajes con diaacutemetro de
perforacioacuten entre 10 y 20 cm y cobertura del suelo superior a 4m
La Figura 08 muestra las correlaciones sugeridas por Ostermayer para suelos
granulares sin especificacioacuten del procedimiento de inyeccioacuten o los valores de la presioacuten de inyeccioacuten
D e te ^ in a d oacute n del creficiente de resistencia al corte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato la je Bachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 33
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea
CAPITULO PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOSPARADISENtildeO DE ANCLAJES
laquoen
9laquo
O
mdash g pedregulho arenoso
areia meacutedia a grossa com pedregulho
Figura 08 Capacidad liacutemite de carga de anclaje en suelos granulares seguacuten Ostermayer (1974)
Para suelos cohesivos (limos y arcillas plaacutesticas medianas arcillas altamente
plaacutesticas) Ostermayer (1974) tambieacuten presento en la Figura 09 la variacioacuten con
la longitud de bulbo de la resistencia al cizallamiento en la interface suelobulbo
por unidad de longitud para anclajes realizados con y sin reinyeccioacuten En la
Figura 10 la variacioacuten en la resistencia al corte se muestra como una funcioacuten de
la reinyeccioacuten de presioacuten con lechada de cemento en la relacioacuten agua cemento
preparado = 04
ldquoDeterminaaoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jraeacute Antonio P a rce s OIitos 34
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CAPITULO IIIrsquo PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Figura 09 Resistencia a la rotura por unidad de longitud de los anclajes en suelos cohesivos
(Ostermayer 1974)
400
300
19 ancoragens executadas em argila de mediacutea a alta plasticidade Wl = 48a58 lp = 25 a35 le =11 a12
2001
Perfura^aacuteo
15(4M|
1510)
com reve^mento seco sem revestlmento seco sem revestimento com lavagem 15(420) - diagravemetro do furo- 15cm
-420 Kg de cimento consumido nareinjepao
1000 2000 3000 4000
Pressaacuteo de iacutenjegaacuteo (kPa)
Figura 10 Influencia de la presioacuten de inyeccioacuten en la resistencia al corte en suelos cohesivos
(Ostermayer 1974)
Determinacioacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio Paredes O liw s 35
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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
3233 Meacutetodo de Bustamante amp Doix (1985)
Basado en 120 pruebas de carga realizadas en Francia Bustamante y Doix
(1985) sugieren un meacutetodo para el dimensionamiento de los anclajes los cuales
consideran la influencia de la teacutecnica de inyeccioacuten presioacuten de inyeccioacuten y
volumen de pulverizacioacuten de cemento inyectado La capacidad de carga liacutemite de
anclaje Tmax se puede determinar por
Tmm Capacidad de carga limite o ultima
De Diaacutemetro medio para el tramo anclado
Dp Diaacutemetro perforado para el tramo anclado
P Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten
Lb Longitud del tramo anclado
qs Resistencia al cizallamiento o cortante
Cuadro Ndeg 11 COEFICIENTE 0 PARA SUELOS
Tipo de Suelo Coeficiente 0
Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten
Grava 180 13-14
Grava Arenosa 1 6-1 8 12-14
Arena con Grava 1 5-1 6 12-13
Arena Gruesa 1 4-1 5 11 -1 2
Arena Media 1 4 -1 5 11 -1 2
Arena Fina 1 4-1 5 11 -1 2
Arena Limosa 14- 15 11 -1 2
Limo 14-1 6 11 -12
Arcilla
OcitCO 12
Marga 18-21 11 -12
Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11
Determlnaaoacuten del c o c ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio P a rce s OIiacutetos 36
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CAPITULO un PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
El cuadro N011 presenta los valores de p que es el coeficiente de escala para
varios tipos de suelo teniendo en cuenta las dos teacutecnicas de inyeccioacuten (con y sin
reinyeccioacuten) suponiendo que el volumen inyectado es de al menos 15 veces el
volumen perforado para llegar a los valores de p en la tabla Como era de
esperar los valores maacutes altos del coeficiente se producen para los anclajes
reinyectadas
Los graacuteficos de correlaciones empiacutericas para estimar los qs coeficientes para
anclajes con y sin reinyeccioacuten se presentan para las arenas y gravas en la
Figura 11 y de limos y arcillas en la Figura 12 construida sobre la base de los
resultados de Doix y Bustamante (1985) Fujita (1977) Ostermayer y Scheele
(1977) Ostermayer (1974) Koreck (1978) y Jones (1980 1984) En abscisas la
cantidad Pl se refiere al liacutemite de presioacuten de inyeccioacuten y N el nuacutemero de golpes
de la prueba SPT
0 0 9 i f i 15 20 U 30 39 40 4 fl 3 0 S5 90 6S 7 0
Pl (MPa)1 _____i _______ i _____ i______ i _______ i _____i______ i _______ l __ mdasha--------- a--------- J-----------1---------- 1---------- 1
0 K O 30 D 90 laquo m laquo) tu M) no t raquo 1U 1WN
Figura 11 Correlaciones empiacutericas para la fuerza de cizallamiento por unidad longitud en la arena I
grava (Bustamante y Doix 1985)
lsquo Determlnadoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para diserto dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 37
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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Las correlaciones muestran que en comparacioacuten con una sola inyeccioacuten de los
efectos de la reinyeccioacuten en fases sucesivas son aparentemente maacutes
pronunciada para las arcillas limos (Figura 12) que para la arena grava (Figura
11) contradiciendo las pruebas experimentales que indican que los suelos
arenosos son de mayor inyectabilidad y maacutes susceptibles a los efectos de la
sucesiva reinyeccioacuten a alta presioacuten Este comportamiento puede deberse a otros
factores no considerados por Bustamante y Doix (1985) en la interpretacioacuten
empiacuterica de los resultados de las pruebas de carga (Novaacuteis Souza 2001)
-------------1-------------1------------T---------- ---F-------- ---------------- ~lo 10 20 30 40 W 60
N
Figura 12 correlaciones empiacutericas para la resistencia al corte por unidad de longitud en arcillas
limos (Bustamante y Doix 1985)
3234 Meacutetodo de Costa Nunes (1987)
Similar al meacutetodo de Bustamante y Doix (1985) fue propuesto por Costa Nunes
(1987) pero con la importante diferencia de que la influencia de la presioacuten de inyeccioacuten puede ser analizada cuantitativamente no soacutelo cualitativamente como en el meacutetodo de Bustamante y Doix (1985)
La capacidad de carga del liacutemite del anclaje estaacute dada por
bullDetermigravenatigraveoacuten del e ffic iente de resistencia al corte unitagraverio entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralaleBachiller Jreeacute Antonio Partoes OIiacutetos 38
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CAPITULO lli PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOS P A MDISENtildeO DE ANCLAJES
= c + +(TI
r M Capacidad de carga limite o ultima
D Diaacutemetro medio del bulboe
nd Coeficiente de aumento del diaacutemetro debido a la presioacuten de inyeccioacuten
nl Coeficiente de reduccioacuten de longitud por la presioacuten no uniforme
Lb Longitud del tramo anclado
r Resistencia al cizallamiento en la interface bulbo - suelo
Para determinar la resistencia al cizallamiento en la interface suelo-bulbo Costa
Nunes (1987) considera el criterio de rotura de Mohr-Coulomb suponiendo una
inyeccioacuten a presioacuten residual a rsquor estimada en un 50 la presioacuten inyeccioacuten dada
c Cohesioacuten
Yc Peso especiacutefico del suelo a una profundidad al centro del bulbo
h Profundidad al centro del bulbo
nh Reduccioacuten del factor de profundidad cuando es maacutes de 9m
0 Angulo de friccioacuten
a r 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten
Seguacuten Costa Nunes en la mayoriacutea de los casos se puede considerar nh = na = nb = 1
lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 39
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA AL CORTE
UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
41 PROCEDIMIENTO DE TRABAJO
El presente procedimiento comprende los trabajos requeridos para la correcta
ejecucioacuten de los anclajes en la zona determinada en villa el salvador
411 Secuencia de los trabajos
4111 Anclajes de cable
Los anclajes post-tensados son estructuras flexibles y lineales compuestos por
varios cordones de acero de alta resistencia los cuales se adhieren o fijan con
cemento dentro de roca o suelo estable (pasando el planode falla) Los anclajes
al tensarlos transmiten los esfuerzos desde el cabezal (extremo visible en la
superficie del talud) hasta el tramo anclado mitigando de esta forma los
movimientos del talud
Los anclajes estaraacuten conformado por cordones de acero grado 270 de baja
relajacioacuten con 58rdquo (1500 mm) de diaacutemetro acorde con los requerimientos del
ASTM A-416 Las caracteriacutesticas mecaacutenicas del acero grado 270 de baja relajacioacuten son
Esfuerzo miacutenimo a la rotura 18980 kgmm2 (18619 KNcm2)
Esfuerzo de fluencia 17082 kgmm2 (16757 KNcm2)
Moacutedulo de elasticidad 2780000 kg (195 KNmm2)
Seguacuten los requerimientos indicados en la norma ASTM A-416 los valores de resistencias miacutenimas del cable se indica a continuacioacuten
Diaacutemetro del cordoacuten 1524 mm (0600 in)
Deterninadoacuten del ^laquofic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 40
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Aacuterea de acero por cordoacuten 14000 mm2 (0153 in2)
Resistencia miacutenima a la rotura (Fr) 2657000 kg (2607 kN)
- Resistencia miacutenima a la fluencia (Sfc) 2391000 kg (2346 kN)
Con estas caracteriacutesticas se obtienen seguacuten los lineamientos para disentildeo
indicados en las recomendaciones del Instituto del Post-Tensado los siguientes valores para cada cable de acero de 06rdquo de diaacutemetro (1524 mm)
- Carga de disentildeo o trabajo (060 F r ) 1595040 kg (15642 KN) Ftr
- Carga de ensayo (120 Ftr) 1914007 kg (18770 KN)
- Carga de incorporacioacuten (105 Ftr) 1674782 kg (16424 KN)
lsquo Porcentaje sugerido para los ensayos en anclajes temporales
a) Armado de Anclajes
La preparacioacuten de los anclajes ha sido realizado sobre una plataforma provisional para el montaje primero se prepararaacute el tubo de inyeccioacuten de PVC
clase 10 con diaacutemetro de 1rdquo donde se ejecutaraacuten los agujeros para la inyeccioacuten
(vaacutelvula-manguito) Luego alrededor del tubo de inyeccioacuten se colocaraacuten los
cables de acero sobre separadores y cortados seguacuten la longitud definitiva del
anclaje
Los cables requeridos fueron suministrados y montados en campo el tramo del
cable de acero correspondiente al bulbo del anclaje ha sido preparado previamente y en la zona de transicioacuten del tramo libre al anclado el cable fue
sellado con cinta plaacutestica para evitar la entrada de lechada de cemento al tramo libre el tramo libre se protegioacute (aisloacute) con una manguera de polietileno actuando
como un forro
lsquo Deterrnnadoacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes Olitos 41
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Figura 13 Armado de anclaje de cable
b) Perforacioacuten
El objetivo de las perforaciones para anclajes es la obtencioacuten de un agujero con
la mayor linealidad posible El diaacutemetro de la perforacioacuten debe permitir la instalacioacuten del anclaje de cable del modo maacutes faacutecil posible
Baacutesicamente existen dos sistemas de perforacioacuten que pueden ser utilizados en
la ejecucioacuten de anclajes El primero es el sistema rotativo convencional y el segundo ha roto percusioacuten
Para la ejecucioacuten de la perforacioacuten se ha empleado el meacutetodo rotativo con el uso de una zapata tipo widia
El sistema que se ha aplicado es de perforacioacuten a rotacioacuten con tuberiacutea HQ hasta la profundidad requerida una vez llegado a la cota se perfora con tuberiacutea de
revestimiento HW (rimando en la zona exterior de la tuberiacutea HQ) hasta llegar a la cota de fondo donde se colocaraacute el anclaje
Se procede a limpiar el sondeo con agua y se retira la tuberiacutea interior HQ una vez retirada toda la tuberiacutea HQ se procede a colocar el anclaje de cable
Bachllldrsquo Jeacute Antonio Paredes Oliws 42
Determinadoacuten del crofidente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclaje
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Colocado el anclaje de cable se procede a retirar la tuberiacutea de revestimiento HW
para despueacutes inyectar el anclaje con lechada de cemento
Figura 14 Colocado de anclaje de cable en sondeo
c) Inyeccioacuten
Los anclajes fueron fijados en el terreno a traveacutes de lechada de cemento compuesta por una mezcla de agua limpia con cemento Portland comuacuten tipo I
La gran mayoriacutea de las recomendaciones y praacutecticas existentes situacutean la relacioacuten
aguacemento entre 045 y 055 en peso
En nuestro caso se ha usado la relacioacuten ac de 050 mezcla que garantiza una
resistencia a la compresioacuten simple de 210 kgcm2 a los 7 diacuteas
Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enve la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 43
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Figura 15 Inyeccioacuten de anclaje de cable
d) Tensado
Todos los anclajes fueron tesados una vez que la lechada de cemento del
anclaje obtuvo la resistencia adecuada (210 kgcm2) se estimoacute en 7 diacuteas como miacutenimo en cada caso
El tesado de los anclajes se realizoacute con gato hidraacuteulico de hasta 100Tn de carga
de trabajo y con una carrera en el pistoacuten de hasta 10rdquo ademaacutes permitioacute tesar
los cables del anclaje en conjunto el tesado se realizoacute hasta llegar al arranque del bulbo
4112 Equipos y Materiales
Relacioacuten de equipos y materiales utilizados
Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Antonio Paredes O liw s 44
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Cuadro Ndeg 12 EQUIPOS UTILIZADOS
ITEM DESCRIPCION CANTIDAD
1 B O M B A DE LO D O S C M O T O R L IS TE R P E T TE R 100
2 B O M B A P A R A TE N S A D O E N E R P A C 100
3 G A T A H ID R A U L IC A E N E R P A C DE 10000 PSI 100
4 E Q U IP O DE P E R F O R A C IO N R O T A T IV O D IA M A N TIN O 100
5 B O M B A DE IN Y E C C IO N DE C E M E N T O 100
6 TU B E R IA DE P E R F O R A C IO N HQ y H W 100
7 TU B E R IA DE IN Y E C C IO N C O N O B T U R A D O R 100
8 E Q U IP O DE SPT 100
42 ESTIMACIOacuteN DE LA CAPACIDAD DE CARGA SEGUacuteN LOS DATOS OBTENIDOS EN EL ESTUDIO DE MECAacuteNICA DE SUELOS
De acuerdo a los datos obtenidos en el estudio de mecaacutenica de suelos se tiene
lo siguiente
Cuadro Ndeg 13 DATOS REALES DEL ESTUDIO
DATOS
Del estudio de mecaacutenica de suelos De los anclajes
Paraacutemetros Unidad Paraacutemetros Unidad
Cohesioacuten 0 Carga de Anclaje NA
Angulo de friccioacuten 2870o Profundidad del bulbo de anclaje 950m
Peso Unitario 1476 KNm3 Diaacutemetro del bulbo 0114m
Clasificacioacuten SUCS Arena limosa gradada SP-SM
Longitud del Bulbo de Anclaje 40 50 y 60m
Factor de seguridad Presioacuten de iny^cioacuten 60 kgcm2
Habiendo obtenido todos los paraacutemetros necesarios se puede estimar las capacidades de cargas de acuerdo a los meacutetodos mencionados en el capiacutetulo anterior(Capiexcltulo III 323)
Deterrntoadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 45
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
gt Norma Brasilera NBR 5629
gt Bustamante y Doix 1985
gt Meacutetodo Costa Nunes 1985
421 Norma Brasilera NBR 5629
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son las longitudes
ancladas que 40 50 y 60m asiacute como el valor Itf igual a 15 valor que se
obtiene del tipo de suelo del cuadro Ndeg 10
Cuadro Ndeg 10 - Coeficiente Kf de suelos granulares NBR-5629
Suelo Compacidad
Suelta Compacta Muy Compacta
Limo 010 040 100
Arena Fina 020 060 150
Arena Media 050 120 200
Gruesa y Pedr^ones 100 200 300
2 - M C T O D O D E L A N O R M A B R A S I L E R A - 5 6 2 9
_ J 7 -T = 0 -7 U t L r K s Para suelos granularesmax Z b f
T (max) =
az =
Capacidad de carga limite o ultima TN
Esfuerzo vertical efectivo en el punto medio del anclaje KNm2
O
CIl
II II Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje m
Longitud del bulbo del anclaje m
coeficiente de anclaje dado en la Tabla Ndeg M
Cuadro Ndeg 14 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BR-5629
y e
(K N m 2 )
z
iexclm )
D
(m )
a z
(K N m 2 )
U
( m )
Lb
(m )
K f T ( m a x )
lt trade l
14 8 7 0 01 103 32 0 4 3 4 0 9 15 27 23 _
14 8 65 0 1 9 5 9 4 0 4 3 5 0 15 V 3 1 6 1 ___
14 8 6 0 H 0 1 8 8 5 6 0 4 3 6 0 B U 15 35 01
Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de arolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes Ouumltos 46
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
422 Meacutetodo Bustamante y Doix 1985
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son la parte anclada
40 50 y 60m el diaacutemetro perforado 0114m el coeficiente p que es el
coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo seguacuten el tipo de inyeccioacuten para
nuestro caso es el 14 derivaacutendose este valor del estudio de suelo (Cuadro Ndeg
11) El coeficiente qs (resistencia cortante) toma valores de 02 y 025 Mpa
Cuadro Ndeg 11 - Coeficiente p para suelos
Tipo de Suelo Coeficiente P
Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten
Grava 180 13 -14
Grava Arenosa 1 6 -1 8 12 -14
Arena con Grava 1 5 -1 6 12-13
Arena Gruesa 14- 15 11 - 12
Arena Media 1 4 -1 5 11 - 12
Arena Fina 14 -1 5 11 -12
Arena Limosa 14- 15 1 1 -1 2
Limo 14- 16 1 1-1 2
Arcilla 1 8 -2 0 12
Marga 18- 21 11 - 12
Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11
3- METODO DE BUSTAMANTE Y DOIX 1985
T(max) = Capacidad de carga limite o ultima TN
De= Diaacutemetro medio para el tramo anclado m
Dp = Diaacutemetro perforado para el tramo anclado mLb= Longitud del tramo anclado m
P = Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten qs= Resistencia al cizallamiento o cortante Mpa
ldquoDeterminadoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo de anclajerdquoBachiller Jraeacute Antonio Paredes Oliws
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Cuadro Ndeg 15 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BUSTAMANTE DOIX 1985
p Dp
(m)De(m)
Lb(m)
qs
(Mpa)
T (max)
(TN)130 011 0149 40 025 4759130 011 0149 50 02 4759130 011 0149 60 02 5710
423 Meacutetodo Costa Nunes 1985
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada necesarios son la
longitud de la parte anclada 40 50 y 60m el diaacutemetro perforado para el tramo
anclado 0114m ademaacutes el coeficiente de reduccioacuten por la presioacuten no uniforme
ni el coeficiente de aumento de diaacutemetro nd por la presioacuten de inyeccioacuten estos
dos uacuteltimos coeficientes toman valores de 1 otro dato de entrada importante
seguacuten Costa Nunes es la resistencia cortante t que es calculada con la
expresioacuten
T f = c + (c rsquo+CT rsquo 0 SUELOSGRANUWRES
r f = c + (y chnh +CTr )tan0 SUELOS COHESIVOS
C = Cohesioacuten del suelo KNm2yc= Peso especifico del suelo a una profundidad al centro del bulbo KNm3 h = Profundidad al centro del bulbo m
nh = Factorde correccioacuten cuando esta a una superior a 9m 0 = Angulo de friccioacuten
or= 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten KNm2
Para mayoriade asos nh = nb = nd = 10 De acuerdo a Costa Nunes
Cuadro Ndeg 16 RESISTENCIA CORTANTE SEGUacuteN DATOS
C ye h nh 0 OT T
(KNm2) (KNm3) (m) (0 ) (KNm2) (KNm2)
00 148 70 10 287 4000 2756
00 148 65 10 287 4000 2715
00 148 60 10 287 4000 2675
techlllerJtoeacute Antonio Parces Oliws 4 8
Deteminadoacuten del (E fic ien te de resistencia al corte unitario ende la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquo
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
La resistencia cortante hallada de esta ecuacioacuten depende de los paraacutemetros
mostrados en la figura superior asiacute como la presioacuten de inyeccioacuten que se usa no
supera los 8 a 10 Kgcm2 con estos datos se halla el esfuerzo cortante que es
un valor de 3924 KNm2 El diaacutemetro medio de la perforacioacuten es de 0137m
1- METODO DE COSTA NUNES
T(max) = C a pa c idad d e ca rga l im i te o u l t im a TN
D e = D ia m e tro m e d io d e l b u lb o m
nd= C o e f ic ie n te d e a u m e n to d e l d ia m e tro d e b id o a la p re s ioacute n d e in y e c c ioacute n
^ = L o n g itu d d e l t ra m o a n c la d o m
nl = C o e f ic ie n te d e re d u c c ioacute n d e lo n g itu d p o r la p re s ioacute n n o u n ifo rm e
x = R e s is te n c ia al c iz a lla m ie n to e n la In te r fa s e b u lb o s u e lo K N m 2
Cuadro Ndeg17 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO COSTA NUNES 1985
ni Lb nd De Tmax(m) (m) (TN)
10 40 10 011 403
10 50 10 011 497
10 60 10 011 587
Aplicado estos tres meacutetodos para calcular la capacidad de carga uacuteltima podemos elaborar el siguiente cuadro Ndeg 18
Cuadro Ndeg 18 CUADRO RESUMEN PARA LAS DIFERENTES LONGITUDES DE BULBOS
ANCLAJE METODO NBR-5629 BUSTAMANTE Y DOIX COSTA NUNES
BULBO T (Max) T (Max) T (Max)
(m) (TN) (TN) (TN)
40 27-23I M t 4759 4030
50 3161 4759 4970
60 3501 5710 5870
D e t^m ito a oacute n del ^laquo fic ien te de resistencia al to rte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 49
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
43 RESISTENCIA ENTRE EL BULBO Y EL SUELO
La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las
propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y
la presioacuten de inyeccioacuten (Cuadro N0 11)
El esfuerzo al cortante en el anclaje puede ser calculado por la expresioacuten
(Littlejohn y Bruce 1975)
Ecuacioacuten (10)
Doacutende
T = Fuerza de tensioacuten de disentildeo
D h = Diaacutemetro del hueco
r a = Esfuerzo de cortante permitido
Lb = Longitud cementada del bulbo
Determ l^raoacuten del ctoficiente de resistencia al torte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje Bachiller Jraeacute Antonio Partoes O lilaquo s 50
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Cuadro N0 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuerzos en bulbos de diaacutemetro
pequentildeo (Sabatini y otros 1999)
Tipo de SueloFactor Suelo Granular Suelo Cohesivo
Propiedades del sueloAngulo de friccioacuten tamantildeo y distribucioacuten de los agriados Mheslon Indice plastico
l^todo de perforacioacuten El uso de tuberiacutea de revestimiento aumenta los esfuereos normales y de friccioacuten
El uso de lodos en la ^rforacioacuten disminuye la capacidad
Longitud del bulto
La resistencia aumenta al aumentar la longitud del bulbo hasta los 6 metros con incrementos moderados hasta los 12 metros y muy ^co Incremento despueacutes de los 12 m
Incrementos continuos en suelos con resistencia no drenada menor de 96 kPa
1 ----mdash r
Aumenta la resistencia hasta un diaacutemetro de 30 centiacutemetros
Diaacutemetro del bulboAumenta la resistencia al aumentarel diaacutemetro hasta 10 centiacutemetros y muy poco a partir de ese diaacutemetro
i
La capacidad del ancla aumenta al aumentar la presioacuten de inyeccioacutenPresioacuten de Inyeccioacuten
La capacidad del ancla aumenta solamente con inyeccioacuten por etapas Presiones iniciales muy altas deben evltarse
En el Cuadro N0 20 se muestran algunos valores del esfuerzo de cortante permitido para anclajes en roca y en suelos Los tendones deben separarse
entre siacute utilizando espaciadores para asegurar la adherencia total de cada uno
de ellos a la mezcla cementante en toda la longitud del bulbo Adicionalmente
deben colocarse centralizadores para garantizar que existe un cubrimiento de mezcla de miacutenimo 10mm
Determinadoacuten del cw ficlente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliras 51
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Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo
interface a lo largo del bulbo (Modificado de PTI
de anclaje y el material en la
1996)
R esistencia Uacute ltim a al C ortan te R es is tenc ia Uacute ltim a alen tre el Bulbo y el ^ t e r ia l en la C ortan te entre el B u lto y el
T ipo de ^ t e r ia l In tertace P eriacutem etra l del B u lto ^ t e r i a l en la Interfacepara Iny toc ione s por P eriacutem etra l del B u lto para
G ravedad Inyecciones a P resioacuten
Kpa Kpa
G ranito y basa lto 1700 a 3100
C aliza do lom fflca 1 4 0 0 a 2 1 0 0
C aliza blanda 1000 a 1ltW0
P izarras y lutitas duras 800 a 1400
Lutrias blandas 200 a 800
Aren iscas 800 a 1700
Aren iscas m e tto riza d a s 700 a 800
C reta 200 a 1100
^ r g a m eteorizada 150 a 250
C oncre to 1400 a 2 8 0 0
Arcilla lim osa blanda30 a 70
Arcilla lim osa30 a 70
Arcilla dura de p lastic idad m edia a alta
30 a 70 30 a 100
Arcilla m uy dura de p lastic idad m edia a alta
70 a 170
Arcilla m u y dura lim osa de p lastic idad m edia
270 a 370
Arena de grano m edio a fino dens idad m edia a alta
80 a 370
Arena de grano grueso con grava densidad media
100 a 600
Arena de grano g rueso con grava densidad densa a m uy densa
70 a 140 250 a 900
Arenas lim osas170 a 400
D etritos g lac ia les densos300 a 500
Grava arenosa densidad m edia200 a 1300
Grava arenosa densa a m uy densa 270 a 1300
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario en te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 52
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga en bulbos de anclas preshy
tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatini y otros 1999)
Tipo de Suelo
DensidadRelativa
(SPT)
Transferencia Estirada en
kNmmdashf---------------------- 1
Suelta 145^ en a y l^d ia densa 220grava Densa 290
Suelta 100^ en a l^dia densa 145
Densa 190
Suelta 70^ en a y l^d ia densa 100limos Densa 130
I^zcla de arenay arcilla Dura 30de baja l^ y Dura 60plasticidad
Suelta SPT = 4 a 15^ d ia densa SPT = 15 a 30
Densa SPT = mas de 30
431 Calculo de la adherencia
La resistencia a la adherencia muy raramente se mide en el laboratorio y no existe un procedimiento estaacutendar para calcularla La mayoriacutea de los disentildeos se basan en estimativos ldquocrudosrdquo de la resistencia entre el suelo o roca y el bulbo
por correlacioacuten con casos similares tablas de resistencias tiacutepicas o por la
experiencia local
La carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar SPT como se
indica en la Cuadro Ndeg 20 (Sabatini y otros 1999) El factor de seguridad recomendado debe ser mayor de 20
La suposicioacuten de la resistencia entre el bulbo y el suelo genera una gran incertidumbre en el disentildeo y en ocasiones se ha llegado a fracasos
Determlnaaoacuten del cw fic iente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 53
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILM EL SALVADOR
Como solucioacuten a la incertidumbre generada por la suposicioacuten de la adherencia
entre el bulbo y el suelo se acostumbra a realizar pruebas de carga de anclajes
con el objeto de verificar en campo los valores supuestos y si es necesario
modificar las longitudes del bulbo o las cargas aplicadas
Estos ensayos son muy importantes al inicio del proceso de construccioacuten de los
anclajes Despueacutes de realizados los ensayos de carga se procede a revisar y
actualizar el disentildeo en lo relacionado con los bulbos de anclaje especialmente
cuando se requiere aumentar su longitud
44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE EL BULBO Y EL
SUELO EN VILLA EL SALVADOR
441 Tensado de anclajes
Los anclajes han sido tensados hasta llegar al arranque del bulbo para esto se
detalla a continuacioacuten los resultados de la prueba de tensado
Cuadro Ndeg 22 CARGA DE ARRANQUE DE BULBOS EN VILLA EL SALVADOR
Anclaje Longitud Bulbo (m) Carga Tesado (TN)
A-I 40 3646
A-ll 50 4215
A-lll () 60 4404
() Para el anclaje A-lll no se llegoacute al arranque
Con los datos obtenidos procedemos a calcular el esfuerzo de corte en la
interaccioacuten bulbo - suelo para esto nos apoyamos con la Ecuacioacuten (10)
Seguacuten la ecuacioacuten se tiene
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller J toeacute Antonio Paredes OHtos 54
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
T
nDhLb
Cuadro Ndeg 23 ESFUERZO DE CORTE ENTRE BULBO - SUELO EN VILLA EL SALVADOR
ANCLAJE T(TN) Dh (m) Lb(m) T a (KNm2)
A-I 3646 01143 40 24902
A-ll 4215 01143 50 23030
A-lll () 4404 01143 60 20053
lsquo to te rm in^oacuten del ctoficlente de resistencia al torte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 55
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Ciril OBTENIDOS
CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS
51 Capacidad de Carga Ultima Obtenido
La capacidad de carga ultima obtenida en campo para los anclajes A-I y A-ll se
verifica cuando el bulbo falla por arrancamiento mientras que para el anclaje A- III el bulbo no falla por arrancamiento sin embargo se ensaya hasta llegar al
liacutemite de fluencia
De acuerdo al cuadro N0 22 para los anclajes A-I y A-ll se ha llegado a la carga
ultima mientras que para el anclaje A-lll se ha llegado a la carga miacutenima de
fluencia
El cuadro N0 23 nos indica el esfuerzo de corte real que existe entre el bulbo y
el suelo de la zona en estudio los valores de ^ a para los anclajes A-I y A-ll son
calculados de acuerdo a la Ecuacioacuten (10)
52 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido
De los valores obtenidos con referencia a los anclajes A-I y A-ll se puede
comparar con los valores del Cuadro Ndeg 20 por consiguiente para las arenas
limosas se tiene un rango de valores que pudiera tomar ^ a (170 KNm2 - 400
KNm2) el cual estaacute dentro de ese rango nuestros valores hallados para nuestro
tipo de suelo en estudio seguacuten el Cuadro Ndeg 23
Haciendo un graacutefico comparativo con los resultados obtenidos del Cuadro Ndeg 23
y los datos que nos brinda el Cuadro Ndeg 20 de acuerdo al rango de valores se
tiene el Figura Ndeg 16
En la Figura Ndeg 16 podemos visualizar los valores obtenidos que se encuentran
dentro del rango de valores de Resistencia Uacuteltima al Cortante entre el Bulbo y el
suelo arenoso
Determinacioacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 56
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Civil OBTENIDOS
Figura Ndeg 16 Valores resistencia uacuteltima
Tambieacuten se pudo observar que los diaacutemetros reales fueron mayores en
comparacioacuten con el diaacutemetro de perforacioacuten tal como se muestra en el cuadro
N0 24 -
Cuadro Ndeg 24 DIAacuteMETROS REALES EN CAMPO Y EL EN AUMENTO
ANCLAJE D Teoacuterico (m)D Real de
Anclaje (m)() Aumento
A-I 01143 0141 2336
A-ll 01143 0147 2860
A-lll () 01143 0151 3211
lsquo Deteroinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte uniterio e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jw eacute Antonio Paredes O liw s 57
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Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
61 CONCLUSIONES
1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de
valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se
realizoacute la prueba (Villa el Salvador)
2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de
resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso
para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar
en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de
suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador
3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada
4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)
debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo
previamente calibrado
5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo
tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de
Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros
meacutetodos estimativos
6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga
requerida
7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten
8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi c o n c l u s io n e s y r e c o m e n d a c io n e s
62 RECOMENDACIONES
1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de
verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del
comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio
2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con
precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las
longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea
evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de
perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria
de los anclajes
3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en
cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser
mayores
4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable
controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten
los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos
lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil B IB L IO G R A F IA
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estabilizacioacuten de excavaciones profundasrdquo Tesis UNI - FIC Civil 2011
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Determlnatiacuteoacuten del c iacutec le n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de anclajetachlller Jraeacute Antonio Paredes Oliws 60
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea
CAPITULO PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOSPARADISENtildeO DE ANCLAJES
laquoen
9laquo
O
mdash g pedregulho arenoso
areia meacutedia a grossa com pedregulho
Figura 08 Capacidad liacutemite de carga de anclaje en suelos granulares seguacuten Ostermayer (1974)
Para suelos cohesivos (limos y arcillas plaacutesticas medianas arcillas altamente
plaacutesticas) Ostermayer (1974) tambieacuten presento en la Figura 09 la variacioacuten con
la longitud de bulbo de la resistencia al cizallamiento en la interface suelobulbo
por unidad de longitud para anclajes realizados con y sin reinyeccioacuten En la
Figura 10 la variacioacuten en la resistencia al corte se muestra como una funcioacuten de
la reinyeccioacuten de presioacuten con lechada de cemento en la relacioacuten agua cemento
preparado = 04
ldquoDeterminaaoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jraeacute Antonio P a rce s OIitos 34
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CAPITULO IIIrsquo PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Figura 09 Resistencia a la rotura por unidad de longitud de los anclajes en suelos cohesivos
(Ostermayer 1974)
400
300
19 ancoragens executadas em argila de mediacutea a alta plasticidade Wl = 48a58 lp = 25 a35 le =11 a12
2001
Perfura^aacuteo
15(4M|
1510)
com reve^mento seco sem revestlmento seco sem revestimento com lavagem 15(420) - diagravemetro do furo- 15cm
-420 Kg de cimento consumido nareinjepao
1000 2000 3000 4000
Pressaacuteo de iacutenjegaacuteo (kPa)
Figura 10 Influencia de la presioacuten de inyeccioacuten en la resistencia al corte en suelos cohesivos
(Ostermayer 1974)
Determinacioacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio Paredes O liw s 35
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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
3233 Meacutetodo de Bustamante amp Doix (1985)
Basado en 120 pruebas de carga realizadas en Francia Bustamante y Doix
(1985) sugieren un meacutetodo para el dimensionamiento de los anclajes los cuales
consideran la influencia de la teacutecnica de inyeccioacuten presioacuten de inyeccioacuten y
volumen de pulverizacioacuten de cemento inyectado La capacidad de carga liacutemite de
anclaje Tmax se puede determinar por
Tmm Capacidad de carga limite o ultima
De Diaacutemetro medio para el tramo anclado
Dp Diaacutemetro perforado para el tramo anclado
P Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten
Lb Longitud del tramo anclado
qs Resistencia al cizallamiento o cortante
Cuadro Ndeg 11 COEFICIENTE 0 PARA SUELOS
Tipo de Suelo Coeficiente 0
Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten
Grava 180 13-14
Grava Arenosa 1 6-1 8 12-14
Arena con Grava 1 5-1 6 12-13
Arena Gruesa 1 4-1 5 11 -1 2
Arena Media 1 4 -1 5 11 -1 2
Arena Fina 1 4-1 5 11 -1 2
Arena Limosa 14- 15 11 -1 2
Limo 14-1 6 11 -12
Arcilla
OcitCO 12
Marga 18-21 11 -12
Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11
Determlnaaoacuten del c o c ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio P a rce s OIiacutetos 36
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CAPITULO un PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
El cuadro N011 presenta los valores de p que es el coeficiente de escala para
varios tipos de suelo teniendo en cuenta las dos teacutecnicas de inyeccioacuten (con y sin
reinyeccioacuten) suponiendo que el volumen inyectado es de al menos 15 veces el
volumen perforado para llegar a los valores de p en la tabla Como era de
esperar los valores maacutes altos del coeficiente se producen para los anclajes
reinyectadas
Los graacuteficos de correlaciones empiacutericas para estimar los qs coeficientes para
anclajes con y sin reinyeccioacuten se presentan para las arenas y gravas en la
Figura 11 y de limos y arcillas en la Figura 12 construida sobre la base de los
resultados de Doix y Bustamante (1985) Fujita (1977) Ostermayer y Scheele
(1977) Ostermayer (1974) Koreck (1978) y Jones (1980 1984) En abscisas la
cantidad Pl se refiere al liacutemite de presioacuten de inyeccioacuten y N el nuacutemero de golpes
de la prueba SPT
0 0 9 i f i 15 20 U 30 39 40 4 fl 3 0 S5 90 6S 7 0
Pl (MPa)1 _____i _______ i _____ i______ i _______ i _____i______ i _______ l __ mdasha--------- a--------- J-----------1---------- 1---------- 1
0 K O 30 D 90 laquo m laquo) tu M) no t raquo 1U 1WN
Figura 11 Correlaciones empiacutericas para la fuerza de cizallamiento por unidad longitud en la arena I
grava (Bustamante y Doix 1985)
lsquo Determlnadoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para diserto dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 37
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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Las correlaciones muestran que en comparacioacuten con una sola inyeccioacuten de los
efectos de la reinyeccioacuten en fases sucesivas son aparentemente maacutes
pronunciada para las arcillas limos (Figura 12) que para la arena grava (Figura
11) contradiciendo las pruebas experimentales que indican que los suelos
arenosos son de mayor inyectabilidad y maacutes susceptibles a los efectos de la
sucesiva reinyeccioacuten a alta presioacuten Este comportamiento puede deberse a otros
factores no considerados por Bustamante y Doix (1985) en la interpretacioacuten
empiacuterica de los resultados de las pruebas de carga (Novaacuteis Souza 2001)
-------------1-------------1------------T---------- ---F-------- ---------------- ~lo 10 20 30 40 W 60
N
Figura 12 correlaciones empiacutericas para la resistencia al corte por unidad de longitud en arcillas
limos (Bustamante y Doix 1985)
3234 Meacutetodo de Costa Nunes (1987)
Similar al meacutetodo de Bustamante y Doix (1985) fue propuesto por Costa Nunes
(1987) pero con la importante diferencia de que la influencia de la presioacuten de inyeccioacuten puede ser analizada cuantitativamente no soacutelo cualitativamente como en el meacutetodo de Bustamante y Doix (1985)
La capacidad de carga del liacutemite del anclaje estaacute dada por
bullDetermigravenatigraveoacuten del e ffic iente de resistencia al corte unitagraverio entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralaleBachiller Jreeacute Antonio Partoes OIiacutetos 38
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CAPITULO lli PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOS P A MDISENtildeO DE ANCLAJES
= c + +(TI
r M Capacidad de carga limite o ultima
D Diaacutemetro medio del bulboe
nd Coeficiente de aumento del diaacutemetro debido a la presioacuten de inyeccioacuten
nl Coeficiente de reduccioacuten de longitud por la presioacuten no uniforme
Lb Longitud del tramo anclado
r Resistencia al cizallamiento en la interface bulbo - suelo
Para determinar la resistencia al cizallamiento en la interface suelo-bulbo Costa
Nunes (1987) considera el criterio de rotura de Mohr-Coulomb suponiendo una
inyeccioacuten a presioacuten residual a rsquor estimada en un 50 la presioacuten inyeccioacuten dada
c Cohesioacuten
Yc Peso especiacutefico del suelo a una profundidad al centro del bulbo
h Profundidad al centro del bulbo
nh Reduccioacuten del factor de profundidad cuando es maacutes de 9m
0 Angulo de friccioacuten
a r 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten
Seguacuten Costa Nunes en la mayoriacutea de los casos se puede considerar nh = na = nb = 1
lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 39
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
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UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
41 PROCEDIMIENTO DE TRABAJO
El presente procedimiento comprende los trabajos requeridos para la correcta
ejecucioacuten de los anclajes en la zona determinada en villa el salvador
411 Secuencia de los trabajos
4111 Anclajes de cable
Los anclajes post-tensados son estructuras flexibles y lineales compuestos por
varios cordones de acero de alta resistencia los cuales se adhieren o fijan con
cemento dentro de roca o suelo estable (pasando el planode falla) Los anclajes
al tensarlos transmiten los esfuerzos desde el cabezal (extremo visible en la
superficie del talud) hasta el tramo anclado mitigando de esta forma los
movimientos del talud
Los anclajes estaraacuten conformado por cordones de acero grado 270 de baja
relajacioacuten con 58rdquo (1500 mm) de diaacutemetro acorde con los requerimientos del
ASTM A-416 Las caracteriacutesticas mecaacutenicas del acero grado 270 de baja relajacioacuten son
Esfuerzo miacutenimo a la rotura 18980 kgmm2 (18619 KNcm2)
Esfuerzo de fluencia 17082 kgmm2 (16757 KNcm2)
Moacutedulo de elasticidad 2780000 kg (195 KNmm2)
Seguacuten los requerimientos indicados en la norma ASTM A-416 los valores de resistencias miacutenimas del cable se indica a continuacioacuten
Diaacutemetro del cordoacuten 1524 mm (0600 in)
Deterninadoacuten del ^laquofic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 40
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Aacuterea de acero por cordoacuten 14000 mm2 (0153 in2)
Resistencia miacutenima a la rotura (Fr) 2657000 kg (2607 kN)
- Resistencia miacutenima a la fluencia (Sfc) 2391000 kg (2346 kN)
Con estas caracteriacutesticas se obtienen seguacuten los lineamientos para disentildeo
indicados en las recomendaciones del Instituto del Post-Tensado los siguientes valores para cada cable de acero de 06rdquo de diaacutemetro (1524 mm)
- Carga de disentildeo o trabajo (060 F r ) 1595040 kg (15642 KN) Ftr
- Carga de ensayo (120 Ftr) 1914007 kg (18770 KN)
- Carga de incorporacioacuten (105 Ftr) 1674782 kg (16424 KN)
lsquo Porcentaje sugerido para los ensayos en anclajes temporales
a) Armado de Anclajes
La preparacioacuten de los anclajes ha sido realizado sobre una plataforma provisional para el montaje primero se prepararaacute el tubo de inyeccioacuten de PVC
clase 10 con diaacutemetro de 1rdquo donde se ejecutaraacuten los agujeros para la inyeccioacuten
(vaacutelvula-manguito) Luego alrededor del tubo de inyeccioacuten se colocaraacuten los
cables de acero sobre separadores y cortados seguacuten la longitud definitiva del
anclaje
Los cables requeridos fueron suministrados y montados en campo el tramo del
cable de acero correspondiente al bulbo del anclaje ha sido preparado previamente y en la zona de transicioacuten del tramo libre al anclado el cable fue
sellado con cinta plaacutestica para evitar la entrada de lechada de cemento al tramo libre el tramo libre se protegioacute (aisloacute) con una manguera de polietileno actuando
como un forro
lsquo Deterrnnadoacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes Olitos 41
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Figura 13 Armado de anclaje de cable
b) Perforacioacuten
El objetivo de las perforaciones para anclajes es la obtencioacuten de un agujero con
la mayor linealidad posible El diaacutemetro de la perforacioacuten debe permitir la instalacioacuten del anclaje de cable del modo maacutes faacutecil posible
Baacutesicamente existen dos sistemas de perforacioacuten que pueden ser utilizados en
la ejecucioacuten de anclajes El primero es el sistema rotativo convencional y el segundo ha roto percusioacuten
Para la ejecucioacuten de la perforacioacuten se ha empleado el meacutetodo rotativo con el uso de una zapata tipo widia
El sistema que se ha aplicado es de perforacioacuten a rotacioacuten con tuberiacutea HQ hasta la profundidad requerida una vez llegado a la cota se perfora con tuberiacutea de
revestimiento HW (rimando en la zona exterior de la tuberiacutea HQ) hasta llegar a la cota de fondo donde se colocaraacute el anclaje
Se procede a limpiar el sondeo con agua y se retira la tuberiacutea interior HQ una vez retirada toda la tuberiacutea HQ se procede a colocar el anclaje de cable
Bachllldrsquo Jeacute Antonio Paredes Oliws 42
Determinadoacuten del crofidente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclaje
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Colocado el anclaje de cable se procede a retirar la tuberiacutea de revestimiento HW
para despueacutes inyectar el anclaje con lechada de cemento
Figura 14 Colocado de anclaje de cable en sondeo
c) Inyeccioacuten
Los anclajes fueron fijados en el terreno a traveacutes de lechada de cemento compuesta por una mezcla de agua limpia con cemento Portland comuacuten tipo I
La gran mayoriacutea de las recomendaciones y praacutecticas existentes situacutean la relacioacuten
aguacemento entre 045 y 055 en peso
En nuestro caso se ha usado la relacioacuten ac de 050 mezcla que garantiza una
resistencia a la compresioacuten simple de 210 kgcm2 a los 7 diacuteas
Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enve la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 43
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Figura 15 Inyeccioacuten de anclaje de cable
d) Tensado
Todos los anclajes fueron tesados una vez que la lechada de cemento del
anclaje obtuvo la resistencia adecuada (210 kgcm2) se estimoacute en 7 diacuteas como miacutenimo en cada caso
El tesado de los anclajes se realizoacute con gato hidraacuteulico de hasta 100Tn de carga
de trabajo y con una carrera en el pistoacuten de hasta 10rdquo ademaacutes permitioacute tesar
los cables del anclaje en conjunto el tesado se realizoacute hasta llegar al arranque del bulbo
4112 Equipos y Materiales
Relacioacuten de equipos y materiales utilizados
Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Antonio Paredes O liw s 44
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Cuadro Ndeg 12 EQUIPOS UTILIZADOS
ITEM DESCRIPCION CANTIDAD
1 B O M B A DE LO D O S C M O T O R L IS TE R P E T TE R 100
2 B O M B A P A R A TE N S A D O E N E R P A C 100
3 G A T A H ID R A U L IC A E N E R P A C DE 10000 PSI 100
4 E Q U IP O DE P E R F O R A C IO N R O T A T IV O D IA M A N TIN O 100
5 B O M B A DE IN Y E C C IO N DE C E M E N T O 100
6 TU B E R IA DE P E R F O R A C IO N HQ y H W 100
7 TU B E R IA DE IN Y E C C IO N C O N O B T U R A D O R 100
8 E Q U IP O DE SPT 100
42 ESTIMACIOacuteN DE LA CAPACIDAD DE CARGA SEGUacuteN LOS DATOS OBTENIDOS EN EL ESTUDIO DE MECAacuteNICA DE SUELOS
De acuerdo a los datos obtenidos en el estudio de mecaacutenica de suelos se tiene
lo siguiente
Cuadro Ndeg 13 DATOS REALES DEL ESTUDIO
DATOS
Del estudio de mecaacutenica de suelos De los anclajes
Paraacutemetros Unidad Paraacutemetros Unidad
Cohesioacuten 0 Carga de Anclaje NA
Angulo de friccioacuten 2870o Profundidad del bulbo de anclaje 950m
Peso Unitario 1476 KNm3 Diaacutemetro del bulbo 0114m
Clasificacioacuten SUCS Arena limosa gradada SP-SM
Longitud del Bulbo de Anclaje 40 50 y 60m
Factor de seguridad Presioacuten de iny^cioacuten 60 kgcm2
Habiendo obtenido todos los paraacutemetros necesarios se puede estimar las capacidades de cargas de acuerdo a los meacutetodos mencionados en el capiacutetulo anterior(Capiexcltulo III 323)
Deterrntoadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 45
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gt Norma Brasilera NBR 5629
gt Bustamante y Doix 1985
gt Meacutetodo Costa Nunes 1985
421 Norma Brasilera NBR 5629
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son las longitudes
ancladas que 40 50 y 60m asiacute como el valor Itf igual a 15 valor que se
obtiene del tipo de suelo del cuadro Ndeg 10
Cuadro Ndeg 10 - Coeficiente Kf de suelos granulares NBR-5629
Suelo Compacidad
Suelta Compacta Muy Compacta
Limo 010 040 100
Arena Fina 020 060 150
Arena Media 050 120 200
Gruesa y Pedr^ones 100 200 300
2 - M C T O D O D E L A N O R M A B R A S I L E R A - 5 6 2 9
_ J 7 -T = 0 -7 U t L r K s Para suelos granularesmax Z b f
T (max) =
az =
Capacidad de carga limite o ultima TN
Esfuerzo vertical efectivo en el punto medio del anclaje KNm2
O
CIl
II II Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje m
Longitud del bulbo del anclaje m
coeficiente de anclaje dado en la Tabla Ndeg M
Cuadro Ndeg 14 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BR-5629
y e
(K N m 2 )
z
iexclm )
D
(m )
a z
(K N m 2 )
U
( m )
Lb
(m )
K f T ( m a x )
lt trade l
14 8 7 0 01 103 32 0 4 3 4 0 9 15 27 23 _
14 8 65 0 1 9 5 9 4 0 4 3 5 0 15 V 3 1 6 1 ___
14 8 6 0 H 0 1 8 8 5 6 0 4 3 6 0 B U 15 35 01
Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de arolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes Ouumltos 46
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422 Meacutetodo Bustamante y Doix 1985
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son la parte anclada
40 50 y 60m el diaacutemetro perforado 0114m el coeficiente p que es el
coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo seguacuten el tipo de inyeccioacuten para
nuestro caso es el 14 derivaacutendose este valor del estudio de suelo (Cuadro Ndeg
11) El coeficiente qs (resistencia cortante) toma valores de 02 y 025 Mpa
Cuadro Ndeg 11 - Coeficiente p para suelos
Tipo de Suelo Coeficiente P
Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten
Grava 180 13 -14
Grava Arenosa 1 6 -1 8 12 -14
Arena con Grava 1 5 -1 6 12-13
Arena Gruesa 14- 15 11 - 12
Arena Media 1 4 -1 5 11 - 12
Arena Fina 14 -1 5 11 -12
Arena Limosa 14- 15 1 1 -1 2
Limo 14- 16 1 1-1 2
Arcilla 1 8 -2 0 12
Marga 18- 21 11 - 12
Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11
3- METODO DE BUSTAMANTE Y DOIX 1985
T(max) = Capacidad de carga limite o ultima TN
De= Diaacutemetro medio para el tramo anclado m
Dp = Diaacutemetro perforado para el tramo anclado mLb= Longitud del tramo anclado m
P = Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten qs= Resistencia al cizallamiento o cortante Mpa
ldquoDeterminadoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo de anclajerdquoBachiller Jraeacute Antonio Paredes Oliws
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Cuadro Ndeg 15 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BUSTAMANTE DOIX 1985
p Dp
(m)De(m)
Lb(m)
qs
(Mpa)
T (max)
(TN)130 011 0149 40 025 4759130 011 0149 50 02 4759130 011 0149 60 02 5710
423 Meacutetodo Costa Nunes 1985
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada necesarios son la
longitud de la parte anclada 40 50 y 60m el diaacutemetro perforado para el tramo
anclado 0114m ademaacutes el coeficiente de reduccioacuten por la presioacuten no uniforme
ni el coeficiente de aumento de diaacutemetro nd por la presioacuten de inyeccioacuten estos
dos uacuteltimos coeficientes toman valores de 1 otro dato de entrada importante
seguacuten Costa Nunes es la resistencia cortante t que es calculada con la
expresioacuten
T f = c + (c rsquo+CT rsquo 0 SUELOSGRANUWRES
r f = c + (y chnh +CTr )tan0 SUELOS COHESIVOS
C = Cohesioacuten del suelo KNm2yc= Peso especifico del suelo a una profundidad al centro del bulbo KNm3 h = Profundidad al centro del bulbo m
nh = Factorde correccioacuten cuando esta a una superior a 9m 0 = Angulo de friccioacuten
or= 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten KNm2
Para mayoriade asos nh = nb = nd = 10 De acuerdo a Costa Nunes
Cuadro Ndeg 16 RESISTENCIA CORTANTE SEGUacuteN DATOS
C ye h nh 0 OT T
(KNm2) (KNm3) (m) (0 ) (KNm2) (KNm2)
00 148 70 10 287 4000 2756
00 148 65 10 287 4000 2715
00 148 60 10 287 4000 2675
techlllerJtoeacute Antonio Parces Oliws 4 8
Deteminadoacuten del (E fic ien te de resistencia al corte unitario ende la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquo
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La resistencia cortante hallada de esta ecuacioacuten depende de los paraacutemetros
mostrados en la figura superior asiacute como la presioacuten de inyeccioacuten que se usa no
supera los 8 a 10 Kgcm2 con estos datos se halla el esfuerzo cortante que es
un valor de 3924 KNm2 El diaacutemetro medio de la perforacioacuten es de 0137m
1- METODO DE COSTA NUNES
T(max) = C a pa c idad d e ca rga l im i te o u l t im a TN
D e = D ia m e tro m e d io d e l b u lb o m
nd= C o e f ic ie n te d e a u m e n to d e l d ia m e tro d e b id o a la p re s ioacute n d e in y e c c ioacute n
^ = L o n g itu d d e l t ra m o a n c la d o m
nl = C o e f ic ie n te d e re d u c c ioacute n d e lo n g itu d p o r la p re s ioacute n n o u n ifo rm e
x = R e s is te n c ia al c iz a lla m ie n to e n la In te r fa s e b u lb o s u e lo K N m 2
Cuadro Ndeg17 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO COSTA NUNES 1985
ni Lb nd De Tmax(m) (m) (TN)
10 40 10 011 403
10 50 10 011 497
10 60 10 011 587
Aplicado estos tres meacutetodos para calcular la capacidad de carga uacuteltima podemos elaborar el siguiente cuadro Ndeg 18
Cuadro Ndeg 18 CUADRO RESUMEN PARA LAS DIFERENTES LONGITUDES DE BULBOS
ANCLAJE METODO NBR-5629 BUSTAMANTE Y DOIX COSTA NUNES
BULBO T (Max) T (Max) T (Max)
(m) (TN) (TN) (TN)
40 27-23I M t 4759 4030
50 3161 4759 4970
60 3501 5710 5870
D e t^m ito a oacute n del ^laquo fic ien te de resistencia al to rte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 49
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43 RESISTENCIA ENTRE EL BULBO Y EL SUELO
La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las
propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y
la presioacuten de inyeccioacuten (Cuadro N0 11)
El esfuerzo al cortante en el anclaje puede ser calculado por la expresioacuten
(Littlejohn y Bruce 1975)
Ecuacioacuten (10)
Doacutende
T = Fuerza de tensioacuten de disentildeo
D h = Diaacutemetro del hueco
r a = Esfuerzo de cortante permitido
Lb = Longitud cementada del bulbo
Determ l^raoacuten del ctoficiente de resistencia al torte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje Bachiller Jraeacute Antonio Partoes O lilaquo s 50
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Cuadro N0 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuerzos en bulbos de diaacutemetro
pequentildeo (Sabatini y otros 1999)
Tipo de SueloFactor Suelo Granular Suelo Cohesivo
Propiedades del sueloAngulo de friccioacuten tamantildeo y distribucioacuten de los agriados Mheslon Indice plastico
l^todo de perforacioacuten El uso de tuberiacutea de revestimiento aumenta los esfuereos normales y de friccioacuten
El uso de lodos en la ^rforacioacuten disminuye la capacidad
Longitud del bulto
La resistencia aumenta al aumentar la longitud del bulbo hasta los 6 metros con incrementos moderados hasta los 12 metros y muy ^co Incremento despueacutes de los 12 m
Incrementos continuos en suelos con resistencia no drenada menor de 96 kPa
1 ----mdash r
Aumenta la resistencia hasta un diaacutemetro de 30 centiacutemetros
Diaacutemetro del bulboAumenta la resistencia al aumentarel diaacutemetro hasta 10 centiacutemetros y muy poco a partir de ese diaacutemetro
i
La capacidad del ancla aumenta al aumentar la presioacuten de inyeccioacutenPresioacuten de Inyeccioacuten
La capacidad del ancla aumenta solamente con inyeccioacuten por etapas Presiones iniciales muy altas deben evltarse
En el Cuadro N0 20 se muestran algunos valores del esfuerzo de cortante permitido para anclajes en roca y en suelos Los tendones deben separarse
entre siacute utilizando espaciadores para asegurar la adherencia total de cada uno
de ellos a la mezcla cementante en toda la longitud del bulbo Adicionalmente
deben colocarse centralizadores para garantizar que existe un cubrimiento de mezcla de miacutenimo 10mm
Determinadoacuten del cw ficlente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliras 51
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Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo
interface a lo largo del bulbo (Modificado de PTI
de anclaje y el material en la
1996)
R esistencia Uacute ltim a al C ortan te R es is tenc ia Uacute ltim a alen tre el Bulbo y el ^ t e r ia l en la C ortan te entre el B u lto y el
T ipo de ^ t e r ia l In tertace P eriacutem etra l del B u lto ^ t e r i a l en la Interfacepara Iny toc ione s por P eriacutem etra l del B u lto para
G ravedad Inyecciones a P resioacuten
Kpa Kpa
G ranito y basa lto 1700 a 3100
C aliza do lom fflca 1 4 0 0 a 2 1 0 0
C aliza blanda 1000 a 1ltW0
P izarras y lutitas duras 800 a 1400
Lutrias blandas 200 a 800
Aren iscas 800 a 1700
Aren iscas m e tto riza d a s 700 a 800
C reta 200 a 1100
^ r g a m eteorizada 150 a 250
C oncre to 1400 a 2 8 0 0
Arcilla lim osa blanda30 a 70
Arcilla lim osa30 a 70
Arcilla dura de p lastic idad m edia a alta
30 a 70 30 a 100
Arcilla m uy dura de p lastic idad m edia a alta
70 a 170
Arcilla m u y dura lim osa de p lastic idad m edia
270 a 370
Arena de grano m edio a fino dens idad m edia a alta
80 a 370
Arena de grano grueso con grava densidad media
100 a 600
Arena de grano g rueso con grava densidad densa a m uy densa
70 a 140 250 a 900
Arenas lim osas170 a 400
D etritos g lac ia les densos300 a 500
Grava arenosa densidad m edia200 a 1300
Grava arenosa densa a m uy densa 270 a 1300
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario en te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 52
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga en bulbos de anclas preshy
tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatini y otros 1999)
Tipo de Suelo
DensidadRelativa
(SPT)
Transferencia Estirada en
kNmmdashf---------------------- 1
Suelta 145^ en a y l^d ia densa 220grava Densa 290
Suelta 100^ en a l^dia densa 145
Densa 190
Suelta 70^ en a y l^d ia densa 100limos Densa 130
I^zcla de arenay arcilla Dura 30de baja l^ y Dura 60plasticidad
Suelta SPT = 4 a 15^ d ia densa SPT = 15 a 30
Densa SPT = mas de 30
431 Calculo de la adherencia
La resistencia a la adherencia muy raramente se mide en el laboratorio y no existe un procedimiento estaacutendar para calcularla La mayoriacutea de los disentildeos se basan en estimativos ldquocrudosrdquo de la resistencia entre el suelo o roca y el bulbo
por correlacioacuten con casos similares tablas de resistencias tiacutepicas o por la
experiencia local
La carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar SPT como se
indica en la Cuadro Ndeg 20 (Sabatini y otros 1999) El factor de seguridad recomendado debe ser mayor de 20
La suposicioacuten de la resistencia entre el bulbo y el suelo genera una gran incertidumbre en el disentildeo y en ocasiones se ha llegado a fracasos
Determlnaaoacuten del cw fic iente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 53
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil
CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILM EL SALVADOR
Como solucioacuten a la incertidumbre generada por la suposicioacuten de la adherencia
entre el bulbo y el suelo se acostumbra a realizar pruebas de carga de anclajes
con el objeto de verificar en campo los valores supuestos y si es necesario
modificar las longitudes del bulbo o las cargas aplicadas
Estos ensayos son muy importantes al inicio del proceso de construccioacuten de los
anclajes Despueacutes de realizados los ensayos de carga se procede a revisar y
actualizar el disentildeo en lo relacionado con los bulbos de anclaje especialmente
cuando se requiere aumentar su longitud
44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE EL BULBO Y EL
SUELO EN VILLA EL SALVADOR
441 Tensado de anclajes
Los anclajes han sido tensados hasta llegar al arranque del bulbo para esto se
detalla a continuacioacuten los resultados de la prueba de tensado
Cuadro Ndeg 22 CARGA DE ARRANQUE DE BULBOS EN VILLA EL SALVADOR
Anclaje Longitud Bulbo (m) Carga Tesado (TN)
A-I 40 3646
A-ll 50 4215
A-lll () 60 4404
() Para el anclaje A-lll no se llegoacute al arranque
Con los datos obtenidos procedemos a calcular el esfuerzo de corte en la
interaccioacuten bulbo - suelo para esto nos apoyamos con la Ecuacioacuten (10)
Seguacuten la ecuacioacuten se tiene
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller J toeacute Antonio Paredes OHtos 54
NIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA Facultad de Ingenieriacutea Civil
CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
T
nDhLb
Cuadro Ndeg 23 ESFUERZO DE CORTE ENTRE BULBO - SUELO EN VILLA EL SALVADOR
ANCLAJE T(TN) Dh (m) Lb(m) T a (KNm2)
A-I 3646 01143 40 24902
A-ll 4215 01143 50 23030
A-lll () 4404 01143 60 20053
lsquo to te rm in^oacuten del ctoficlente de resistencia al torte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 55
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Ciril OBTENIDOS
CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS
51 Capacidad de Carga Ultima Obtenido
La capacidad de carga ultima obtenida en campo para los anclajes A-I y A-ll se
verifica cuando el bulbo falla por arrancamiento mientras que para el anclaje A- III el bulbo no falla por arrancamiento sin embargo se ensaya hasta llegar al
liacutemite de fluencia
De acuerdo al cuadro N0 22 para los anclajes A-I y A-ll se ha llegado a la carga
ultima mientras que para el anclaje A-lll se ha llegado a la carga miacutenima de
fluencia
El cuadro N0 23 nos indica el esfuerzo de corte real que existe entre el bulbo y
el suelo de la zona en estudio los valores de ^ a para los anclajes A-I y A-ll son
calculados de acuerdo a la Ecuacioacuten (10)
52 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido
De los valores obtenidos con referencia a los anclajes A-I y A-ll se puede
comparar con los valores del Cuadro Ndeg 20 por consiguiente para las arenas
limosas se tiene un rango de valores que pudiera tomar ^ a (170 KNm2 - 400
KNm2) el cual estaacute dentro de ese rango nuestros valores hallados para nuestro
tipo de suelo en estudio seguacuten el Cuadro Ndeg 23
Haciendo un graacutefico comparativo con los resultados obtenidos del Cuadro Ndeg 23
y los datos que nos brinda el Cuadro Ndeg 20 de acuerdo al rango de valores se
tiene el Figura Ndeg 16
En la Figura Ndeg 16 podemos visualizar los valores obtenidos que se encuentran
dentro del rango de valores de Resistencia Uacuteltima al Cortante entre el Bulbo y el
suelo arenoso
Determinacioacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 56
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Civil OBTENIDOS
Figura Ndeg 16 Valores resistencia uacuteltima
Tambieacuten se pudo observar que los diaacutemetros reales fueron mayores en
comparacioacuten con el diaacutemetro de perforacioacuten tal como se muestra en el cuadro
N0 24 -
Cuadro Ndeg 24 DIAacuteMETROS REALES EN CAMPO Y EL EN AUMENTO
ANCLAJE D Teoacuterico (m)D Real de
Anclaje (m)() Aumento
A-I 01143 0141 2336
A-ll 01143 0147 2860
A-lll () 01143 0151 3211
lsquo Deteroinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte uniterio e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jw eacute Antonio Paredes O liw s 57
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
61 CONCLUSIONES
1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de
valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se
realizoacute la prueba (Villa el Salvador)
2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de
resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso
para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar
en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de
suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador
3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada
4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)
debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo
previamente calibrado
5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo
tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de
Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros
meacutetodos estimativos
6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga
requerida
7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten
8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58
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Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi c o n c l u s io n e s y r e c o m e n d a c io n e s
62 RECOMENDACIONES
1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de
verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del
comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio
2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con
precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las
longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea
evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de
perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria
de los anclajes
3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en
cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser
mayores
4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable
controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten
los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos
lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil B IB L IO G R A F IA
BIBLIOGRAFIacuteA
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Determlnatiacuteoacuten del c iacutec le n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de anclajetachlller Jraeacute Antonio Paredes Oliws 60
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CAPITULO IIIrsquo PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Figura 09 Resistencia a la rotura por unidad de longitud de los anclajes en suelos cohesivos
(Ostermayer 1974)
400
300
19 ancoragens executadas em argila de mediacutea a alta plasticidade Wl = 48a58 lp = 25 a35 le =11 a12
2001
Perfura^aacuteo
15(4M|
1510)
com reve^mento seco sem revestlmento seco sem revestimento com lavagem 15(420) - diagravemetro do furo- 15cm
-420 Kg de cimento consumido nareinjepao
1000 2000 3000 4000
Pressaacuteo de iacutenjegaacuteo (kPa)
Figura 10 Influencia de la presioacuten de inyeccioacuten en la resistencia al corte en suelos cohesivos
(Ostermayer 1974)
Determinacioacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio Paredes O liw s 35
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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
3233 Meacutetodo de Bustamante amp Doix (1985)
Basado en 120 pruebas de carga realizadas en Francia Bustamante y Doix
(1985) sugieren un meacutetodo para el dimensionamiento de los anclajes los cuales
consideran la influencia de la teacutecnica de inyeccioacuten presioacuten de inyeccioacuten y
volumen de pulverizacioacuten de cemento inyectado La capacidad de carga liacutemite de
anclaje Tmax se puede determinar por
Tmm Capacidad de carga limite o ultima
De Diaacutemetro medio para el tramo anclado
Dp Diaacutemetro perforado para el tramo anclado
P Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten
Lb Longitud del tramo anclado
qs Resistencia al cizallamiento o cortante
Cuadro Ndeg 11 COEFICIENTE 0 PARA SUELOS
Tipo de Suelo Coeficiente 0
Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten
Grava 180 13-14
Grava Arenosa 1 6-1 8 12-14
Arena con Grava 1 5-1 6 12-13
Arena Gruesa 1 4-1 5 11 -1 2
Arena Media 1 4 -1 5 11 -1 2
Arena Fina 1 4-1 5 11 -1 2
Arena Limosa 14- 15 11 -1 2
Limo 14-1 6 11 -12
Arcilla
OcitCO 12
Marga 18-21 11 -12
Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11
Determlnaaoacuten del c o c ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio P a rce s OIiacutetos 36
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CAPITULO un PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
El cuadro N011 presenta los valores de p que es el coeficiente de escala para
varios tipos de suelo teniendo en cuenta las dos teacutecnicas de inyeccioacuten (con y sin
reinyeccioacuten) suponiendo que el volumen inyectado es de al menos 15 veces el
volumen perforado para llegar a los valores de p en la tabla Como era de
esperar los valores maacutes altos del coeficiente se producen para los anclajes
reinyectadas
Los graacuteficos de correlaciones empiacutericas para estimar los qs coeficientes para
anclajes con y sin reinyeccioacuten se presentan para las arenas y gravas en la
Figura 11 y de limos y arcillas en la Figura 12 construida sobre la base de los
resultados de Doix y Bustamante (1985) Fujita (1977) Ostermayer y Scheele
(1977) Ostermayer (1974) Koreck (1978) y Jones (1980 1984) En abscisas la
cantidad Pl se refiere al liacutemite de presioacuten de inyeccioacuten y N el nuacutemero de golpes
de la prueba SPT
0 0 9 i f i 15 20 U 30 39 40 4 fl 3 0 S5 90 6S 7 0
Pl (MPa)1 _____i _______ i _____ i______ i _______ i _____i______ i _______ l __ mdasha--------- a--------- J-----------1---------- 1---------- 1
0 K O 30 D 90 laquo m laquo) tu M) no t raquo 1U 1WN
Figura 11 Correlaciones empiacutericas para la fuerza de cizallamiento por unidad longitud en la arena I
grava (Bustamante y Doix 1985)
lsquo Determlnadoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para diserto dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 37
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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Las correlaciones muestran que en comparacioacuten con una sola inyeccioacuten de los
efectos de la reinyeccioacuten en fases sucesivas son aparentemente maacutes
pronunciada para las arcillas limos (Figura 12) que para la arena grava (Figura
11) contradiciendo las pruebas experimentales que indican que los suelos
arenosos son de mayor inyectabilidad y maacutes susceptibles a los efectos de la
sucesiva reinyeccioacuten a alta presioacuten Este comportamiento puede deberse a otros
factores no considerados por Bustamante y Doix (1985) en la interpretacioacuten
empiacuterica de los resultados de las pruebas de carga (Novaacuteis Souza 2001)
-------------1-------------1------------T---------- ---F-------- ---------------- ~lo 10 20 30 40 W 60
N
Figura 12 correlaciones empiacutericas para la resistencia al corte por unidad de longitud en arcillas
limos (Bustamante y Doix 1985)
3234 Meacutetodo de Costa Nunes (1987)
Similar al meacutetodo de Bustamante y Doix (1985) fue propuesto por Costa Nunes
(1987) pero con la importante diferencia de que la influencia de la presioacuten de inyeccioacuten puede ser analizada cuantitativamente no soacutelo cualitativamente como en el meacutetodo de Bustamante y Doix (1985)
La capacidad de carga del liacutemite del anclaje estaacute dada por
bullDetermigravenatigraveoacuten del e ffic iente de resistencia al corte unitagraverio entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralaleBachiller Jreeacute Antonio Partoes OIiacutetos 38
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CAPITULO lli PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOS P A MDISENtildeO DE ANCLAJES
= c + +(TI
r M Capacidad de carga limite o ultima
D Diaacutemetro medio del bulboe
nd Coeficiente de aumento del diaacutemetro debido a la presioacuten de inyeccioacuten
nl Coeficiente de reduccioacuten de longitud por la presioacuten no uniforme
Lb Longitud del tramo anclado
r Resistencia al cizallamiento en la interface bulbo - suelo
Para determinar la resistencia al cizallamiento en la interface suelo-bulbo Costa
Nunes (1987) considera el criterio de rotura de Mohr-Coulomb suponiendo una
inyeccioacuten a presioacuten residual a rsquor estimada en un 50 la presioacuten inyeccioacuten dada
c Cohesioacuten
Yc Peso especiacutefico del suelo a una profundidad al centro del bulbo
h Profundidad al centro del bulbo
nh Reduccioacuten del factor de profundidad cuando es maacutes de 9m
0 Angulo de friccioacuten
a r 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten
Seguacuten Costa Nunes en la mayoriacutea de los casos se puede considerar nh = na = nb = 1
lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 39
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA AL CORTE
UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
41 PROCEDIMIENTO DE TRABAJO
El presente procedimiento comprende los trabajos requeridos para la correcta
ejecucioacuten de los anclajes en la zona determinada en villa el salvador
411 Secuencia de los trabajos
4111 Anclajes de cable
Los anclajes post-tensados son estructuras flexibles y lineales compuestos por
varios cordones de acero de alta resistencia los cuales se adhieren o fijan con
cemento dentro de roca o suelo estable (pasando el planode falla) Los anclajes
al tensarlos transmiten los esfuerzos desde el cabezal (extremo visible en la
superficie del talud) hasta el tramo anclado mitigando de esta forma los
movimientos del talud
Los anclajes estaraacuten conformado por cordones de acero grado 270 de baja
relajacioacuten con 58rdquo (1500 mm) de diaacutemetro acorde con los requerimientos del
ASTM A-416 Las caracteriacutesticas mecaacutenicas del acero grado 270 de baja relajacioacuten son
Esfuerzo miacutenimo a la rotura 18980 kgmm2 (18619 KNcm2)
Esfuerzo de fluencia 17082 kgmm2 (16757 KNcm2)
Moacutedulo de elasticidad 2780000 kg (195 KNmm2)
Seguacuten los requerimientos indicados en la norma ASTM A-416 los valores de resistencias miacutenimas del cable se indica a continuacioacuten
Diaacutemetro del cordoacuten 1524 mm (0600 in)
Deterninadoacuten del ^laquofic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 40
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Aacuterea de acero por cordoacuten 14000 mm2 (0153 in2)
Resistencia miacutenima a la rotura (Fr) 2657000 kg (2607 kN)
- Resistencia miacutenima a la fluencia (Sfc) 2391000 kg (2346 kN)
Con estas caracteriacutesticas se obtienen seguacuten los lineamientos para disentildeo
indicados en las recomendaciones del Instituto del Post-Tensado los siguientes valores para cada cable de acero de 06rdquo de diaacutemetro (1524 mm)
- Carga de disentildeo o trabajo (060 F r ) 1595040 kg (15642 KN) Ftr
- Carga de ensayo (120 Ftr) 1914007 kg (18770 KN)
- Carga de incorporacioacuten (105 Ftr) 1674782 kg (16424 KN)
lsquo Porcentaje sugerido para los ensayos en anclajes temporales
a) Armado de Anclajes
La preparacioacuten de los anclajes ha sido realizado sobre una plataforma provisional para el montaje primero se prepararaacute el tubo de inyeccioacuten de PVC
clase 10 con diaacutemetro de 1rdquo donde se ejecutaraacuten los agujeros para la inyeccioacuten
(vaacutelvula-manguito) Luego alrededor del tubo de inyeccioacuten se colocaraacuten los
cables de acero sobre separadores y cortados seguacuten la longitud definitiva del
anclaje
Los cables requeridos fueron suministrados y montados en campo el tramo del
cable de acero correspondiente al bulbo del anclaje ha sido preparado previamente y en la zona de transicioacuten del tramo libre al anclado el cable fue
sellado con cinta plaacutestica para evitar la entrada de lechada de cemento al tramo libre el tramo libre se protegioacute (aisloacute) con una manguera de polietileno actuando
como un forro
lsquo Deterrnnadoacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes Olitos 41
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Figura 13 Armado de anclaje de cable
b) Perforacioacuten
El objetivo de las perforaciones para anclajes es la obtencioacuten de un agujero con
la mayor linealidad posible El diaacutemetro de la perforacioacuten debe permitir la instalacioacuten del anclaje de cable del modo maacutes faacutecil posible
Baacutesicamente existen dos sistemas de perforacioacuten que pueden ser utilizados en
la ejecucioacuten de anclajes El primero es el sistema rotativo convencional y el segundo ha roto percusioacuten
Para la ejecucioacuten de la perforacioacuten se ha empleado el meacutetodo rotativo con el uso de una zapata tipo widia
El sistema que se ha aplicado es de perforacioacuten a rotacioacuten con tuberiacutea HQ hasta la profundidad requerida una vez llegado a la cota se perfora con tuberiacutea de
revestimiento HW (rimando en la zona exterior de la tuberiacutea HQ) hasta llegar a la cota de fondo donde se colocaraacute el anclaje
Se procede a limpiar el sondeo con agua y se retira la tuberiacutea interior HQ una vez retirada toda la tuberiacutea HQ se procede a colocar el anclaje de cable
Bachllldrsquo Jeacute Antonio Paredes Oliws 42
Determinadoacuten del crofidente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclaje
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Colocado el anclaje de cable se procede a retirar la tuberiacutea de revestimiento HW
para despueacutes inyectar el anclaje con lechada de cemento
Figura 14 Colocado de anclaje de cable en sondeo
c) Inyeccioacuten
Los anclajes fueron fijados en el terreno a traveacutes de lechada de cemento compuesta por una mezcla de agua limpia con cemento Portland comuacuten tipo I
La gran mayoriacutea de las recomendaciones y praacutecticas existentes situacutean la relacioacuten
aguacemento entre 045 y 055 en peso
En nuestro caso se ha usado la relacioacuten ac de 050 mezcla que garantiza una
resistencia a la compresioacuten simple de 210 kgcm2 a los 7 diacuteas
Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enve la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 43
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Figura 15 Inyeccioacuten de anclaje de cable
d) Tensado
Todos los anclajes fueron tesados una vez que la lechada de cemento del
anclaje obtuvo la resistencia adecuada (210 kgcm2) se estimoacute en 7 diacuteas como miacutenimo en cada caso
El tesado de los anclajes se realizoacute con gato hidraacuteulico de hasta 100Tn de carga
de trabajo y con una carrera en el pistoacuten de hasta 10rdquo ademaacutes permitioacute tesar
los cables del anclaje en conjunto el tesado se realizoacute hasta llegar al arranque del bulbo
4112 Equipos y Materiales
Relacioacuten de equipos y materiales utilizados
Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Antonio Paredes O liw s 44
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Cuadro Ndeg 12 EQUIPOS UTILIZADOS
ITEM DESCRIPCION CANTIDAD
1 B O M B A DE LO D O S C M O T O R L IS TE R P E T TE R 100
2 B O M B A P A R A TE N S A D O E N E R P A C 100
3 G A T A H ID R A U L IC A E N E R P A C DE 10000 PSI 100
4 E Q U IP O DE P E R F O R A C IO N R O T A T IV O D IA M A N TIN O 100
5 B O M B A DE IN Y E C C IO N DE C E M E N T O 100
6 TU B E R IA DE P E R F O R A C IO N HQ y H W 100
7 TU B E R IA DE IN Y E C C IO N C O N O B T U R A D O R 100
8 E Q U IP O DE SPT 100
42 ESTIMACIOacuteN DE LA CAPACIDAD DE CARGA SEGUacuteN LOS DATOS OBTENIDOS EN EL ESTUDIO DE MECAacuteNICA DE SUELOS
De acuerdo a los datos obtenidos en el estudio de mecaacutenica de suelos se tiene
lo siguiente
Cuadro Ndeg 13 DATOS REALES DEL ESTUDIO
DATOS
Del estudio de mecaacutenica de suelos De los anclajes
Paraacutemetros Unidad Paraacutemetros Unidad
Cohesioacuten 0 Carga de Anclaje NA
Angulo de friccioacuten 2870o Profundidad del bulbo de anclaje 950m
Peso Unitario 1476 KNm3 Diaacutemetro del bulbo 0114m
Clasificacioacuten SUCS Arena limosa gradada SP-SM
Longitud del Bulbo de Anclaje 40 50 y 60m
Factor de seguridad Presioacuten de iny^cioacuten 60 kgcm2
Habiendo obtenido todos los paraacutemetros necesarios se puede estimar las capacidades de cargas de acuerdo a los meacutetodos mencionados en el capiacutetulo anterior(Capiexcltulo III 323)
Deterrntoadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 45
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
gt Norma Brasilera NBR 5629
gt Bustamante y Doix 1985
gt Meacutetodo Costa Nunes 1985
421 Norma Brasilera NBR 5629
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son las longitudes
ancladas que 40 50 y 60m asiacute como el valor Itf igual a 15 valor que se
obtiene del tipo de suelo del cuadro Ndeg 10
Cuadro Ndeg 10 - Coeficiente Kf de suelos granulares NBR-5629
Suelo Compacidad
Suelta Compacta Muy Compacta
Limo 010 040 100
Arena Fina 020 060 150
Arena Media 050 120 200
Gruesa y Pedr^ones 100 200 300
2 - M C T O D O D E L A N O R M A B R A S I L E R A - 5 6 2 9
_ J 7 -T = 0 -7 U t L r K s Para suelos granularesmax Z b f
T (max) =
az =
Capacidad de carga limite o ultima TN
Esfuerzo vertical efectivo en el punto medio del anclaje KNm2
O
CIl
II II Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje m
Longitud del bulbo del anclaje m
coeficiente de anclaje dado en la Tabla Ndeg M
Cuadro Ndeg 14 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BR-5629
y e
(K N m 2 )
z
iexclm )
D
(m )
a z
(K N m 2 )
U
( m )
Lb
(m )
K f T ( m a x )
lt trade l
14 8 7 0 01 103 32 0 4 3 4 0 9 15 27 23 _
14 8 65 0 1 9 5 9 4 0 4 3 5 0 15 V 3 1 6 1 ___
14 8 6 0 H 0 1 8 8 5 6 0 4 3 6 0 B U 15 35 01
Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de arolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes Ouumltos 46
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
422 Meacutetodo Bustamante y Doix 1985
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son la parte anclada
40 50 y 60m el diaacutemetro perforado 0114m el coeficiente p que es el
coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo seguacuten el tipo de inyeccioacuten para
nuestro caso es el 14 derivaacutendose este valor del estudio de suelo (Cuadro Ndeg
11) El coeficiente qs (resistencia cortante) toma valores de 02 y 025 Mpa
Cuadro Ndeg 11 - Coeficiente p para suelos
Tipo de Suelo Coeficiente P
Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten
Grava 180 13 -14
Grava Arenosa 1 6 -1 8 12 -14
Arena con Grava 1 5 -1 6 12-13
Arena Gruesa 14- 15 11 - 12
Arena Media 1 4 -1 5 11 - 12
Arena Fina 14 -1 5 11 -12
Arena Limosa 14- 15 1 1 -1 2
Limo 14- 16 1 1-1 2
Arcilla 1 8 -2 0 12
Marga 18- 21 11 - 12
Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11
3- METODO DE BUSTAMANTE Y DOIX 1985
T(max) = Capacidad de carga limite o ultima TN
De= Diaacutemetro medio para el tramo anclado m
Dp = Diaacutemetro perforado para el tramo anclado mLb= Longitud del tramo anclado m
P = Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten qs= Resistencia al cizallamiento o cortante Mpa
ldquoDeterminadoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo de anclajerdquoBachiller Jraeacute Antonio Paredes Oliws
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Cuadro Ndeg 15 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BUSTAMANTE DOIX 1985
p Dp
(m)De(m)
Lb(m)
qs
(Mpa)
T (max)
(TN)130 011 0149 40 025 4759130 011 0149 50 02 4759130 011 0149 60 02 5710
423 Meacutetodo Costa Nunes 1985
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada necesarios son la
longitud de la parte anclada 40 50 y 60m el diaacutemetro perforado para el tramo
anclado 0114m ademaacutes el coeficiente de reduccioacuten por la presioacuten no uniforme
ni el coeficiente de aumento de diaacutemetro nd por la presioacuten de inyeccioacuten estos
dos uacuteltimos coeficientes toman valores de 1 otro dato de entrada importante
seguacuten Costa Nunes es la resistencia cortante t que es calculada con la
expresioacuten
T f = c + (c rsquo+CT rsquo 0 SUELOSGRANUWRES
r f = c + (y chnh +CTr )tan0 SUELOS COHESIVOS
C = Cohesioacuten del suelo KNm2yc= Peso especifico del suelo a una profundidad al centro del bulbo KNm3 h = Profundidad al centro del bulbo m
nh = Factorde correccioacuten cuando esta a una superior a 9m 0 = Angulo de friccioacuten
or= 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten KNm2
Para mayoriade asos nh = nb = nd = 10 De acuerdo a Costa Nunes
Cuadro Ndeg 16 RESISTENCIA CORTANTE SEGUacuteN DATOS
C ye h nh 0 OT T
(KNm2) (KNm3) (m) (0 ) (KNm2) (KNm2)
00 148 70 10 287 4000 2756
00 148 65 10 287 4000 2715
00 148 60 10 287 4000 2675
techlllerJtoeacute Antonio Parces Oliws 4 8
Deteminadoacuten del (E fic ien te de resistencia al corte unitario ende la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquo
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
La resistencia cortante hallada de esta ecuacioacuten depende de los paraacutemetros
mostrados en la figura superior asiacute como la presioacuten de inyeccioacuten que se usa no
supera los 8 a 10 Kgcm2 con estos datos se halla el esfuerzo cortante que es
un valor de 3924 KNm2 El diaacutemetro medio de la perforacioacuten es de 0137m
1- METODO DE COSTA NUNES
T(max) = C a pa c idad d e ca rga l im i te o u l t im a TN
D e = D ia m e tro m e d io d e l b u lb o m
nd= C o e f ic ie n te d e a u m e n to d e l d ia m e tro d e b id o a la p re s ioacute n d e in y e c c ioacute n
^ = L o n g itu d d e l t ra m o a n c la d o m
nl = C o e f ic ie n te d e re d u c c ioacute n d e lo n g itu d p o r la p re s ioacute n n o u n ifo rm e
x = R e s is te n c ia al c iz a lla m ie n to e n la In te r fa s e b u lb o s u e lo K N m 2
Cuadro Ndeg17 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO COSTA NUNES 1985
ni Lb nd De Tmax(m) (m) (TN)
10 40 10 011 403
10 50 10 011 497
10 60 10 011 587
Aplicado estos tres meacutetodos para calcular la capacidad de carga uacuteltima podemos elaborar el siguiente cuadro Ndeg 18
Cuadro Ndeg 18 CUADRO RESUMEN PARA LAS DIFERENTES LONGITUDES DE BULBOS
ANCLAJE METODO NBR-5629 BUSTAMANTE Y DOIX COSTA NUNES
BULBO T (Max) T (Max) T (Max)
(m) (TN) (TN) (TN)
40 27-23I M t 4759 4030
50 3161 4759 4970
60 3501 5710 5870
D e t^m ito a oacute n del ^laquo fic ien te de resistencia al to rte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 49
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
43 RESISTENCIA ENTRE EL BULBO Y EL SUELO
La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las
propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y
la presioacuten de inyeccioacuten (Cuadro N0 11)
El esfuerzo al cortante en el anclaje puede ser calculado por la expresioacuten
(Littlejohn y Bruce 1975)
Ecuacioacuten (10)
Doacutende
T = Fuerza de tensioacuten de disentildeo
D h = Diaacutemetro del hueco
r a = Esfuerzo de cortante permitido
Lb = Longitud cementada del bulbo
Determ l^raoacuten del ctoficiente de resistencia al torte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje Bachiller Jraeacute Antonio Partoes O lilaquo s 50
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Cuadro N0 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuerzos en bulbos de diaacutemetro
pequentildeo (Sabatini y otros 1999)
Tipo de SueloFactor Suelo Granular Suelo Cohesivo
Propiedades del sueloAngulo de friccioacuten tamantildeo y distribucioacuten de los agriados Mheslon Indice plastico
l^todo de perforacioacuten El uso de tuberiacutea de revestimiento aumenta los esfuereos normales y de friccioacuten
El uso de lodos en la ^rforacioacuten disminuye la capacidad
Longitud del bulto
La resistencia aumenta al aumentar la longitud del bulbo hasta los 6 metros con incrementos moderados hasta los 12 metros y muy ^co Incremento despueacutes de los 12 m
Incrementos continuos en suelos con resistencia no drenada menor de 96 kPa
1 ----mdash r
Aumenta la resistencia hasta un diaacutemetro de 30 centiacutemetros
Diaacutemetro del bulboAumenta la resistencia al aumentarel diaacutemetro hasta 10 centiacutemetros y muy poco a partir de ese diaacutemetro
i
La capacidad del ancla aumenta al aumentar la presioacuten de inyeccioacutenPresioacuten de Inyeccioacuten
La capacidad del ancla aumenta solamente con inyeccioacuten por etapas Presiones iniciales muy altas deben evltarse
En el Cuadro N0 20 se muestran algunos valores del esfuerzo de cortante permitido para anclajes en roca y en suelos Los tendones deben separarse
entre siacute utilizando espaciadores para asegurar la adherencia total de cada uno
de ellos a la mezcla cementante en toda la longitud del bulbo Adicionalmente
deben colocarse centralizadores para garantizar que existe un cubrimiento de mezcla de miacutenimo 10mm
Determinadoacuten del cw ficlente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliras 51
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Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo
interface a lo largo del bulbo (Modificado de PTI
de anclaje y el material en la
1996)
R esistencia Uacute ltim a al C ortan te R es is tenc ia Uacute ltim a alen tre el Bulbo y el ^ t e r ia l en la C ortan te entre el B u lto y el
T ipo de ^ t e r ia l In tertace P eriacutem etra l del B u lto ^ t e r i a l en la Interfacepara Iny toc ione s por P eriacutem etra l del B u lto para
G ravedad Inyecciones a P resioacuten
Kpa Kpa
G ranito y basa lto 1700 a 3100
C aliza do lom fflca 1 4 0 0 a 2 1 0 0
C aliza blanda 1000 a 1ltW0
P izarras y lutitas duras 800 a 1400
Lutrias blandas 200 a 800
Aren iscas 800 a 1700
Aren iscas m e tto riza d a s 700 a 800
C reta 200 a 1100
^ r g a m eteorizada 150 a 250
C oncre to 1400 a 2 8 0 0
Arcilla lim osa blanda30 a 70
Arcilla lim osa30 a 70
Arcilla dura de p lastic idad m edia a alta
30 a 70 30 a 100
Arcilla m uy dura de p lastic idad m edia a alta
70 a 170
Arcilla m u y dura lim osa de p lastic idad m edia
270 a 370
Arena de grano m edio a fino dens idad m edia a alta
80 a 370
Arena de grano grueso con grava densidad media
100 a 600
Arena de grano g rueso con grava densidad densa a m uy densa
70 a 140 250 a 900
Arenas lim osas170 a 400
D etritos g lac ia les densos300 a 500
Grava arenosa densidad m edia200 a 1300
Grava arenosa densa a m uy densa 270 a 1300
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario en te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 52
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga en bulbos de anclas preshy
tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatini y otros 1999)
Tipo de Suelo
DensidadRelativa
(SPT)
Transferencia Estirada en
kNmmdashf---------------------- 1
Suelta 145^ en a y l^d ia densa 220grava Densa 290
Suelta 100^ en a l^dia densa 145
Densa 190
Suelta 70^ en a y l^d ia densa 100limos Densa 130
I^zcla de arenay arcilla Dura 30de baja l^ y Dura 60plasticidad
Suelta SPT = 4 a 15^ d ia densa SPT = 15 a 30
Densa SPT = mas de 30
431 Calculo de la adherencia
La resistencia a la adherencia muy raramente se mide en el laboratorio y no existe un procedimiento estaacutendar para calcularla La mayoriacutea de los disentildeos se basan en estimativos ldquocrudosrdquo de la resistencia entre el suelo o roca y el bulbo
por correlacioacuten con casos similares tablas de resistencias tiacutepicas o por la
experiencia local
La carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar SPT como se
indica en la Cuadro Ndeg 20 (Sabatini y otros 1999) El factor de seguridad recomendado debe ser mayor de 20
La suposicioacuten de la resistencia entre el bulbo y el suelo genera una gran incertidumbre en el disentildeo y en ocasiones se ha llegado a fracasos
Determlnaaoacuten del cw fic iente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 53
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILM EL SALVADOR
Como solucioacuten a la incertidumbre generada por la suposicioacuten de la adherencia
entre el bulbo y el suelo se acostumbra a realizar pruebas de carga de anclajes
con el objeto de verificar en campo los valores supuestos y si es necesario
modificar las longitudes del bulbo o las cargas aplicadas
Estos ensayos son muy importantes al inicio del proceso de construccioacuten de los
anclajes Despueacutes de realizados los ensayos de carga se procede a revisar y
actualizar el disentildeo en lo relacionado con los bulbos de anclaje especialmente
cuando se requiere aumentar su longitud
44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE EL BULBO Y EL
SUELO EN VILLA EL SALVADOR
441 Tensado de anclajes
Los anclajes han sido tensados hasta llegar al arranque del bulbo para esto se
detalla a continuacioacuten los resultados de la prueba de tensado
Cuadro Ndeg 22 CARGA DE ARRANQUE DE BULBOS EN VILLA EL SALVADOR
Anclaje Longitud Bulbo (m) Carga Tesado (TN)
A-I 40 3646
A-ll 50 4215
A-lll () 60 4404
() Para el anclaje A-lll no se llegoacute al arranque
Con los datos obtenidos procedemos a calcular el esfuerzo de corte en la
interaccioacuten bulbo - suelo para esto nos apoyamos con la Ecuacioacuten (10)
Seguacuten la ecuacioacuten se tiene
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller J toeacute Antonio Paredes OHtos 54
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
T
nDhLb
Cuadro Ndeg 23 ESFUERZO DE CORTE ENTRE BULBO - SUELO EN VILLA EL SALVADOR
ANCLAJE T(TN) Dh (m) Lb(m) T a (KNm2)
A-I 3646 01143 40 24902
A-ll 4215 01143 50 23030
A-lll () 4404 01143 60 20053
lsquo to te rm in^oacuten del ctoficlente de resistencia al torte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 55
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Ciril OBTENIDOS
CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS
51 Capacidad de Carga Ultima Obtenido
La capacidad de carga ultima obtenida en campo para los anclajes A-I y A-ll se
verifica cuando el bulbo falla por arrancamiento mientras que para el anclaje A- III el bulbo no falla por arrancamiento sin embargo se ensaya hasta llegar al
liacutemite de fluencia
De acuerdo al cuadro N0 22 para los anclajes A-I y A-ll se ha llegado a la carga
ultima mientras que para el anclaje A-lll se ha llegado a la carga miacutenima de
fluencia
El cuadro N0 23 nos indica el esfuerzo de corte real que existe entre el bulbo y
el suelo de la zona en estudio los valores de ^ a para los anclajes A-I y A-ll son
calculados de acuerdo a la Ecuacioacuten (10)
52 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido
De los valores obtenidos con referencia a los anclajes A-I y A-ll se puede
comparar con los valores del Cuadro Ndeg 20 por consiguiente para las arenas
limosas se tiene un rango de valores que pudiera tomar ^ a (170 KNm2 - 400
KNm2) el cual estaacute dentro de ese rango nuestros valores hallados para nuestro
tipo de suelo en estudio seguacuten el Cuadro Ndeg 23
Haciendo un graacutefico comparativo con los resultados obtenidos del Cuadro Ndeg 23
y los datos que nos brinda el Cuadro Ndeg 20 de acuerdo al rango de valores se
tiene el Figura Ndeg 16
En la Figura Ndeg 16 podemos visualizar los valores obtenidos que se encuentran
dentro del rango de valores de Resistencia Uacuteltima al Cortante entre el Bulbo y el
suelo arenoso
Determinacioacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 56
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Civil OBTENIDOS
Figura Ndeg 16 Valores resistencia uacuteltima
Tambieacuten se pudo observar que los diaacutemetros reales fueron mayores en
comparacioacuten con el diaacutemetro de perforacioacuten tal como se muestra en el cuadro
N0 24 -
Cuadro Ndeg 24 DIAacuteMETROS REALES EN CAMPO Y EL EN AUMENTO
ANCLAJE D Teoacuterico (m)D Real de
Anclaje (m)() Aumento
A-I 01143 0141 2336
A-ll 01143 0147 2860
A-lll () 01143 0151 3211
lsquo Deteroinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte uniterio e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jw eacute Antonio Paredes O liw s 57
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
61 CONCLUSIONES
1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de
valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se
realizoacute la prueba (Villa el Salvador)
2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de
resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso
para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar
en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de
suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador
3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada
4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)
debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo
previamente calibrado
5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo
tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de
Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros
meacutetodos estimativos
6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga
requerida
7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten
8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi c o n c l u s io n e s y r e c o m e n d a c io n e s
62 RECOMENDACIONES
1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de
verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del
comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio
2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con
precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las
longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea
evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de
perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria
de los anclajes
3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en
cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser
mayores
4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable
controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten
los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos
lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil B IB L IO G R A F IA
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Determlnatiacuteoacuten del c iacutec le n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de anclajetachlller Jraeacute Antonio Paredes Oliws 60
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteAFacultad de Ingenieriacutea Civil
CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
3233 Meacutetodo de Bustamante amp Doix (1985)
Basado en 120 pruebas de carga realizadas en Francia Bustamante y Doix
(1985) sugieren un meacutetodo para el dimensionamiento de los anclajes los cuales
consideran la influencia de la teacutecnica de inyeccioacuten presioacuten de inyeccioacuten y
volumen de pulverizacioacuten de cemento inyectado La capacidad de carga liacutemite de
anclaje Tmax se puede determinar por
Tmm Capacidad de carga limite o ultima
De Diaacutemetro medio para el tramo anclado
Dp Diaacutemetro perforado para el tramo anclado
P Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten
Lb Longitud del tramo anclado
qs Resistencia al cizallamiento o cortante
Cuadro Ndeg 11 COEFICIENTE 0 PARA SUELOS
Tipo de Suelo Coeficiente 0
Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten
Grava 180 13-14
Grava Arenosa 1 6-1 8 12-14
Arena con Grava 1 5-1 6 12-13
Arena Gruesa 1 4-1 5 11 -1 2
Arena Media 1 4 -1 5 11 -1 2
Arena Fina 1 4-1 5 11 -1 2
Arena Limosa 14- 15 11 -1 2
Limo 14-1 6 11 -12
Arcilla
OcitCO 12
Marga 18-21 11 -12
Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11
Determlnaaoacuten del c o c ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajersquoBachiller Jroeacute Antonio P a rce s OIiacutetos 36
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CAPITULO un PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
El cuadro N011 presenta los valores de p que es el coeficiente de escala para
varios tipos de suelo teniendo en cuenta las dos teacutecnicas de inyeccioacuten (con y sin
reinyeccioacuten) suponiendo que el volumen inyectado es de al menos 15 veces el
volumen perforado para llegar a los valores de p en la tabla Como era de
esperar los valores maacutes altos del coeficiente se producen para los anclajes
reinyectadas
Los graacuteficos de correlaciones empiacutericas para estimar los qs coeficientes para
anclajes con y sin reinyeccioacuten se presentan para las arenas y gravas en la
Figura 11 y de limos y arcillas en la Figura 12 construida sobre la base de los
resultados de Doix y Bustamante (1985) Fujita (1977) Ostermayer y Scheele
(1977) Ostermayer (1974) Koreck (1978) y Jones (1980 1984) En abscisas la
cantidad Pl se refiere al liacutemite de presioacuten de inyeccioacuten y N el nuacutemero de golpes
de la prueba SPT
0 0 9 i f i 15 20 U 30 39 40 4 fl 3 0 S5 90 6S 7 0
Pl (MPa)1 _____i _______ i _____ i______ i _______ i _____i______ i _______ l __ mdasha--------- a--------- J-----------1---------- 1---------- 1
0 K O 30 D 90 laquo m laquo) tu M) no t raquo 1U 1WN
Figura 11 Correlaciones empiacutericas para la fuerza de cizallamiento por unidad longitud en la arena I
grava (Bustamante y Doix 1985)
lsquo Determlnadoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para diserto dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 37
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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Las correlaciones muestran que en comparacioacuten con una sola inyeccioacuten de los
efectos de la reinyeccioacuten en fases sucesivas son aparentemente maacutes
pronunciada para las arcillas limos (Figura 12) que para la arena grava (Figura
11) contradiciendo las pruebas experimentales que indican que los suelos
arenosos son de mayor inyectabilidad y maacutes susceptibles a los efectos de la
sucesiva reinyeccioacuten a alta presioacuten Este comportamiento puede deberse a otros
factores no considerados por Bustamante y Doix (1985) en la interpretacioacuten
empiacuterica de los resultados de las pruebas de carga (Novaacuteis Souza 2001)
-------------1-------------1------------T---------- ---F-------- ---------------- ~lo 10 20 30 40 W 60
N
Figura 12 correlaciones empiacutericas para la resistencia al corte por unidad de longitud en arcillas
limos (Bustamante y Doix 1985)
3234 Meacutetodo de Costa Nunes (1987)
Similar al meacutetodo de Bustamante y Doix (1985) fue propuesto por Costa Nunes
(1987) pero con la importante diferencia de que la influencia de la presioacuten de inyeccioacuten puede ser analizada cuantitativamente no soacutelo cualitativamente como en el meacutetodo de Bustamante y Doix (1985)
La capacidad de carga del liacutemite del anclaje estaacute dada por
bullDetermigravenatigraveoacuten del e ffic iente de resistencia al corte unitagraverio entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralaleBachiller Jreeacute Antonio Partoes OIiacutetos 38
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CAPITULO lli PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOS P A MDISENtildeO DE ANCLAJES
= c + +(TI
r M Capacidad de carga limite o ultima
D Diaacutemetro medio del bulboe
nd Coeficiente de aumento del diaacutemetro debido a la presioacuten de inyeccioacuten
nl Coeficiente de reduccioacuten de longitud por la presioacuten no uniforme
Lb Longitud del tramo anclado
r Resistencia al cizallamiento en la interface bulbo - suelo
Para determinar la resistencia al cizallamiento en la interface suelo-bulbo Costa
Nunes (1987) considera el criterio de rotura de Mohr-Coulomb suponiendo una
inyeccioacuten a presioacuten residual a rsquor estimada en un 50 la presioacuten inyeccioacuten dada
c Cohesioacuten
Yc Peso especiacutefico del suelo a una profundidad al centro del bulbo
h Profundidad al centro del bulbo
nh Reduccioacuten del factor de profundidad cuando es maacutes de 9m
0 Angulo de friccioacuten
a r 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten
Seguacuten Costa Nunes en la mayoriacutea de los casos se puede considerar nh = na = nb = 1
lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 39
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA AL CORTE
UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
41 PROCEDIMIENTO DE TRABAJO
El presente procedimiento comprende los trabajos requeridos para la correcta
ejecucioacuten de los anclajes en la zona determinada en villa el salvador
411 Secuencia de los trabajos
4111 Anclajes de cable
Los anclajes post-tensados son estructuras flexibles y lineales compuestos por
varios cordones de acero de alta resistencia los cuales se adhieren o fijan con
cemento dentro de roca o suelo estable (pasando el planode falla) Los anclajes
al tensarlos transmiten los esfuerzos desde el cabezal (extremo visible en la
superficie del talud) hasta el tramo anclado mitigando de esta forma los
movimientos del talud
Los anclajes estaraacuten conformado por cordones de acero grado 270 de baja
relajacioacuten con 58rdquo (1500 mm) de diaacutemetro acorde con los requerimientos del
ASTM A-416 Las caracteriacutesticas mecaacutenicas del acero grado 270 de baja relajacioacuten son
Esfuerzo miacutenimo a la rotura 18980 kgmm2 (18619 KNcm2)
Esfuerzo de fluencia 17082 kgmm2 (16757 KNcm2)
Moacutedulo de elasticidad 2780000 kg (195 KNmm2)
Seguacuten los requerimientos indicados en la norma ASTM A-416 los valores de resistencias miacutenimas del cable se indica a continuacioacuten
Diaacutemetro del cordoacuten 1524 mm (0600 in)
Deterninadoacuten del ^laquofic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 40
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Aacuterea de acero por cordoacuten 14000 mm2 (0153 in2)
Resistencia miacutenima a la rotura (Fr) 2657000 kg (2607 kN)
- Resistencia miacutenima a la fluencia (Sfc) 2391000 kg (2346 kN)
Con estas caracteriacutesticas se obtienen seguacuten los lineamientos para disentildeo
indicados en las recomendaciones del Instituto del Post-Tensado los siguientes valores para cada cable de acero de 06rdquo de diaacutemetro (1524 mm)
- Carga de disentildeo o trabajo (060 F r ) 1595040 kg (15642 KN) Ftr
- Carga de ensayo (120 Ftr) 1914007 kg (18770 KN)
- Carga de incorporacioacuten (105 Ftr) 1674782 kg (16424 KN)
lsquo Porcentaje sugerido para los ensayos en anclajes temporales
a) Armado de Anclajes
La preparacioacuten de los anclajes ha sido realizado sobre una plataforma provisional para el montaje primero se prepararaacute el tubo de inyeccioacuten de PVC
clase 10 con diaacutemetro de 1rdquo donde se ejecutaraacuten los agujeros para la inyeccioacuten
(vaacutelvula-manguito) Luego alrededor del tubo de inyeccioacuten se colocaraacuten los
cables de acero sobre separadores y cortados seguacuten la longitud definitiva del
anclaje
Los cables requeridos fueron suministrados y montados en campo el tramo del
cable de acero correspondiente al bulbo del anclaje ha sido preparado previamente y en la zona de transicioacuten del tramo libre al anclado el cable fue
sellado con cinta plaacutestica para evitar la entrada de lechada de cemento al tramo libre el tramo libre se protegioacute (aisloacute) con una manguera de polietileno actuando
como un forro
lsquo Deterrnnadoacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes Olitos 41
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Figura 13 Armado de anclaje de cable
b) Perforacioacuten
El objetivo de las perforaciones para anclajes es la obtencioacuten de un agujero con
la mayor linealidad posible El diaacutemetro de la perforacioacuten debe permitir la instalacioacuten del anclaje de cable del modo maacutes faacutecil posible
Baacutesicamente existen dos sistemas de perforacioacuten que pueden ser utilizados en
la ejecucioacuten de anclajes El primero es el sistema rotativo convencional y el segundo ha roto percusioacuten
Para la ejecucioacuten de la perforacioacuten se ha empleado el meacutetodo rotativo con el uso de una zapata tipo widia
El sistema que se ha aplicado es de perforacioacuten a rotacioacuten con tuberiacutea HQ hasta la profundidad requerida una vez llegado a la cota se perfora con tuberiacutea de
revestimiento HW (rimando en la zona exterior de la tuberiacutea HQ) hasta llegar a la cota de fondo donde se colocaraacute el anclaje
Se procede a limpiar el sondeo con agua y se retira la tuberiacutea interior HQ una vez retirada toda la tuberiacutea HQ se procede a colocar el anclaje de cable
Bachllldrsquo Jeacute Antonio Paredes Oliws 42
Determinadoacuten del crofidente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclaje
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Colocado el anclaje de cable se procede a retirar la tuberiacutea de revestimiento HW
para despueacutes inyectar el anclaje con lechada de cemento
Figura 14 Colocado de anclaje de cable en sondeo
c) Inyeccioacuten
Los anclajes fueron fijados en el terreno a traveacutes de lechada de cemento compuesta por una mezcla de agua limpia con cemento Portland comuacuten tipo I
La gran mayoriacutea de las recomendaciones y praacutecticas existentes situacutean la relacioacuten
aguacemento entre 045 y 055 en peso
En nuestro caso se ha usado la relacioacuten ac de 050 mezcla que garantiza una
resistencia a la compresioacuten simple de 210 kgcm2 a los 7 diacuteas
Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enve la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 43
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Figura 15 Inyeccioacuten de anclaje de cable
d) Tensado
Todos los anclajes fueron tesados una vez que la lechada de cemento del
anclaje obtuvo la resistencia adecuada (210 kgcm2) se estimoacute en 7 diacuteas como miacutenimo en cada caso
El tesado de los anclajes se realizoacute con gato hidraacuteulico de hasta 100Tn de carga
de trabajo y con una carrera en el pistoacuten de hasta 10rdquo ademaacutes permitioacute tesar
los cables del anclaje en conjunto el tesado se realizoacute hasta llegar al arranque del bulbo
4112 Equipos y Materiales
Relacioacuten de equipos y materiales utilizados
Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Antonio Paredes O liw s 44
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Cuadro Ndeg 12 EQUIPOS UTILIZADOS
ITEM DESCRIPCION CANTIDAD
1 B O M B A DE LO D O S C M O T O R L IS TE R P E T TE R 100
2 B O M B A P A R A TE N S A D O E N E R P A C 100
3 G A T A H ID R A U L IC A E N E R P A C DE 10000 PSI 100
4 E Q U IP O DE P E R F O R A C IO N R O T A T IV O D IA M A N TIN O 100
5 B O M B A DE IN Y E C C IO N DE C E M E N T O 100
6 TU B E R IA DE P E R F O R A C IO N HQ y H W 100
7 TU B E R IA DE IN Y E C C IO N C O N O B T U R A D O R 100
8 E Q U IP O DE SPT 100
42 ESTIMACIOacuteN DE LA CAPACIDAD DE CARGA SEGUacuteN LOS DATOS OBTENIDOS EN EL ESTUDIO DE MECAacuteNICA DE SUELOS
De acuerdo a los datos obtenidos en el estudio de mecaacutenica de suelos se tiene
lo siguiente
Cuadro Ndeg 13 DATOS REALES DEL ESTUDIO
DATOS
Del estudio de mecaacutenica de suelos De los anclajes
Paraacutemetros Unidad Paraacutemetros Unidad
Cohesioacuten 0 Carga de Anclaje NA
Angulo de friccioacuten 2870o Profundidad del bulbo de anclaje 950m
Peso Unitario 1476 KNm3 Diaacutemetro del bulbo 0114m
Clasificacioacuten SUCS Arena limosa gradada SP-SM
Longitud del Bulbo de Anclaje 40 50 y 60m
Factor de seguridad Presioacuten de iny^cioacuten 60 kgcm2
Habiendo obtenido todos los paraacutemetros necesarios se puede estimar las capacidades de cargas de acuerdo a los meacutetodos mencionados en el capiacutetulo anterior(Capiexcltulo III 323)
Deterrntoadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 45
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gt Norma Brasilera NBR 5629
gt Bustamante y Doix 1985
gt Meacutetodo Costa Nunes 1985
421 Norma Brasilera NBR 5629
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son las longitudes
ancladas que 40 50 y 60m asiacute como el valor Itf igual a 15 valor que se
obtiene del tipo de suelo del cuadro Ndeg 10
Cuadro Ndeg 10 - Coeficiente Kf de suelos granulares NBR-5629
Suelo Compacidad
Suelta Compacta Muy Compacta
Limo 010 040 100
Arena Fina 020 060 150
Arena Media 050 120 200
Gruesa y Pedr^ones 100 200 300
2 - M C T O D O D E L A N O R M A B R A S I L E R A - 5 6 2 9
_ J 7 -T = 0 -7 U t L r K s Para suelos granularesmax Z b f
T (max) =
az =
Capacidad de carga limite o ultima TN
Esfuerzo vertical efectivo en el punto medio del anclaje KNm2
O
CIl
II II Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje m
Longitud del bulbo del anclaje m
coeficiente de anclaje dado en la Tabla Ndeg M
Cuadro Ndeg 14 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BR-5629
y e
(K N m 2 )
z
iexclm )
D
(m )
a z
(K N m 2 )
U
( m )
Lb
(m )
K f T ( m a x )
lt trade l
14 8 7 0 01 103 32 0 4 3 4 0 9 15 27 23 _
14 8 65 0 1 9 5 9 4 0 4 3 5 0 15 V 3 1 6 1 ___
14 8 6 0 H 0 1 8 8 5 6 0 4 3 6 0 B U 15 35 01
Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de arolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes Ouumltos 46
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422 Meacutetodo Bustamante y Doix 1985
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son la parte anclada
40 50 y 60m el diaacutemetro perforado 0114m el coeficiente p que es el
coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo seguacuten el tipo de inyeccioacuten para
nuestro caso es el 14 derivaacutendose este valor del estudio de suelo (Cuadro Ndeg
11) El coeficiente qs (resistencia cortante) toma valores de 02 y 025 Mpa
Cuadro Ndeg 11 - Coeficiente p para suelos
Tipo de Suelo Coeficiente P
Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten
Grava 180 13 -14
Grava Arenosa 1 6 -1 8 12 -14
Arena con Grava 1 5 -1 6 12-13
Arena Gruesa 14- 15 11 - 12
Arena Media 1 4 -1 5 11 - 12
Arena Fina 14 -1 5 11 -12
Arena Limosa 14- 15 1 1 -1 2
Limo 14- 16 1 1-1 2
Arcilla 1 8 -2 0 12
Marga 18- 21 11 - 12
Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11
3- METODO DE BUSTAMANTE Y DOIX 1985
T(max) = Capacidad de carga limite o ultima TN
De= Diaacutemetro medio para el tramo anclado m
Dp = Diaacutemetro perforado para el tramo anclado mLb= Longitud del tramo anclado m
P = Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten qs= Resistencia al cizallamiento o cortante Mpa
ldquoDeterminadoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo de anclajerdquoBachiller Jraeacute Antonio Paredes Oliws
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Cuadro Ndeg 15 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BUSTAMANTE DOIX 1985
p Dp
(m)De(m)
Lb(m)
qs
(Mpa)
T (max)
(TN)130 011 0149 40 025 4759130 011 0149 50 02 4759130 011 0149 60 02 5710
423 Meacutetodo Costa Nunes 1985
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada necesarios son la
longitud de la parte anclada 40 50 y 60m el diaacutemetro perforado para el tramo
anclado 0114m ademaacutes el coeficiente de reduccioacuten por la presioacuten no uniforme
ni el coeficiente de aumento de diaacutemetro nd por la presioacuten de inyeccioacuten estos
dos uacuteltimos coeficientes toman valores de 1 otro dato de entrada importante
seguacuten Costa Nunes es la resistencia cortante t que es calculada con la
expresioacuten
T f = c + (c rsquo+CT rsquo 0 SUELOSGRANUWRES
r f = c + (y chnh +CTr )tan0 SUELOS COHESIVOS
C = Cohesioacuten del suelo KNm2yc= Peso especifico del suelo a una profundidad al centro del bulbo KNm3 h = Profundidad al centro del bulbo m
nh = Factorde correccioacuten cuando esta a una superior a 9m 0 = Angulo de friccioacuten
or= 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten KNm2
Para mayoriade asos nh = nb = nd = 10 De acuerdo a Costa Nunes
Cuadro Ndeg 16 RESISTENCIA CORTANTE SEGUacuteN DATOS
C ye h nh 0 OT T
(KNm2) (KNm3) (m) (0 ) (KNm2) (KNm2)
00 148 70 10 287 4000 2756
00 148 65 10 287 4000 2715
00 148 60 10 287 4000 2675
techlllerJtoeacute Antonio Parces Oliws 4 8
Deteminadoacuten del (E fic ien te de resistencia al corte unitario ende la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquo
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La resistencia cortante hallada de esta ecuacioacuten depende de los paraacutemetros
mostrados en la figura superior asiacute como la presioacuten de inyeccioacuten que se usa no
supera los 8 a 10 Kgcm2 con estos datos se halla el esfuerzo cortante que es
un valor de 3924 KNm2 El diaacutemetro medio de la perforacioacuten es de 0137m
1- METODO DE COSTA NUNES
T(max) = C a pa c idad d e ca rga l im i te o u l t im a TN
D e = D ia m e tro m e d io d e l b u lb o m
nd= C o e f ic ie n te d e a u m e n to d e l d ia m e tro d e b id o a la p re s ioacute n d e in y e c c ioacute n
^ = L o n g itu d d e l t ra m o a n c la d o m
nl = C o e f ic ie n te d e re d u c c ioacute n d e lo n g itu d p o r la p re s ioacute n n o u n ifo rm e
x = R e s is te n c ia al c iz a lla m ie n to e n la In te r fa s e b u lb o s u e lo K N m 2
Cuadro Ndeg17 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO COSTA NUNES 1985
ni Lb nd De Tmax(m) (m) (TN)
10 40 10 011 403
10 50 10 011 497
10 60 10 011 587
Aplicado estos tres meacutetodos para calcular la capacidad de carga uacuteltima podemos elaborar el siguiente cuadro Ndeg 18
Cuadro Ndeg 18 CUADRO RESUMEN PARA LAS DIFERENTES LONGITUDES DE BULBOS
ANCLAJE METODO NBR-5629 BUSTAMANTE Y DOIX COSTA NUNES
BULBO T (Max) T (Max) T (Max)
(m) (TN) (TN) (TN)
40 27-23I M t 4759 4030
50 3161 4759 4970
60 3501 5710 5870
D e t^m ito a oacute n del ^laquo fic ien te de resistencia al to rte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 49
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43 RESISTENCIA ENTRE EL BULBO Y EL SUELO
La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las
propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y
la presioacuten de inyeccioacuten (Cuadro N0 11)
El esfuerzo al cortante en el anclaje puede ser calculado por la expresioacuten
(Littlejohn y Bruce 1975)
Ecuacioacuten (10)
Doacutende
T = Fuerza de tensioacuten de disentildeo
D h = Diaacutemetro del hueco
r a = Esfuerzo de cortante permitido
Lb = Longitud cementada del bulbo
Determ l^raoacuten del ctoficiente de resistencia al torte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje Bachiller Jraeacute Antonio Partoes O lilaquo s 50
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Cuadro N0 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuerzos en bulbos de diaacutemetro
pequentildeo (Sabatini y otros 1999)
Tipo de SueloFactor Suelo Granular Suelo Cohesivo
Propiedades del sueloAngulo de friccioacuten tamantildeo y distribucioacuten de los agriados Mheslon Indice plastico
l^todo de perforacioacuten El uso de tuberiacutea de revestimiento aumenta los esfuereos normales y de friccioacuten
El uso de lodos en la ^rforacioacuten disminuye la capacidad
Longitud del bulto
La resistencia aumenta al aumentar la longitud del bulbo hasta los 6 metros con incrementos moderados hasta los 12 metros y muy ^co Incremento despueacutes de los 12 m
Incrementos continuos en suelos con resistencia no drenada menor de 96 kPa
1 ----mdash r
Aumenta la resistencia hasta un diaacutemetro de 30 centiacutemetros
Diaacutemetro del bulboAumenta la resistencia al aumentarel diaacutemetro hasta 10 centiacutemetros y muy poco a partir de ese diaacutemetro
i
La capacidad del ancla aumenta al aumentar la presioacuten de inyeccioacutenPresioacuten de Inyeccioacuten
La capacidad del ancla aumenta solamente con inyeccioacuten por etapas Presiones iniciales muy altas deben evltarse
En el Cuadro N0 20 se muestran algunos valores del esfuerzo de cortante permitido para anclajes en roca y en suelos Los tendones deben separarse
entre siacute utilizando espaciadores para asegurar la adherencia total de cada uno
de ellos a la mezcla cementante en toda la longitud del bulbo Adicionalmente
deben colocarse centralizadores para garantizar que existe un cubrimiento de mezcla de miacutenimo 10mm
Determinadoacuten del cw ficlente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliras 51
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Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo
interface a lo largo del bulbo (Modificado de PTI
de anclaje y el material en la
1996)
R esistencia Uacute ltim a al C ortan te R es is tenc ia Uacute ltim a alen tre el Bulbo y el ^ t e r ia l en la C ortan te entre el B u lto y el
T ipo de ^ t e r ia l In tertace P eriacutem etra l del B u lto ^ t e r i a l en la Interfacepara Iny toc ione s por P eriacutem etra l del B u lto para
G ravedad Inyecciones a P resioacuten
Kpa Kpa
G ranito y basa lto 1700 a 3100
C aliza do lom fflca 1 4 0 0 a 2 1 0 0
C aliza blanda 1000 a 1ltW0
P izarras y lutitas duras 800 a 1400
Lutrias blandas 200 a 800
Aren iscas 800 a 1700
Aren iscas m e tto riza d a s 700 a 800
C reta 200 a 1100
^ r g a m eteorizada 150 a 250
C oncre to 1400 a 2 8 0 0
Arcilla lim osa blanda30 a 70
Arcilla lim osa30 a 70
Arcilla dura de p lastic idad m edia a alta
30 a 70 30 a 100
Arcilla m uy dura de p lastic idad m edia a alta
70 a 170
Arcilla m u y dura lim osa de p lastic idad m edia
270 a 370
Arena de grano m edio a fino dens idad m edia a alta
80 a 370
Arena de grano grueso con grava densidad media
100 a 600
Arena de grano g rueso con grava densidad densa a m uy densa
70 a 140 250 a 900
Arenas lim osas170 a 400
D etritos g lac ia les densos300 a 500
Grava arenosa densidad m edia200 a 1300
Grava arenosa densa a m uy densa 270 a 1300
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario en te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 52
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil
CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga en bulbos de anclas preshy
tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatini y otros 1999)
Tipo de Suelo
DensidadRelativa
(SPT)
Transferencia Estirada en
kNmmdashf---------------------- 1
Suelta 145^ en a y l^d ia densa 220grava Densa 290
Suelta 100^ en a l^dia densa 145
Densa 190
Suelta 70^ en a y l^d ia densa 100limos Densa 130
I^zcla de arenay arcilla Dura 30de baja l^ y Dura 60plasticidad
Suelta SPT = 4 a 15^ d ia densa SPT = 15 a 30
Densa SPT = mas de 30
431 Calculo de la adherencia
La resistencia a la adherencia muy raramente se mide en el laboratorio y no existe un procedimiento estaacutendar para calcularla La mayoriacutea de los disentildeos se basan en estimativos ldquocrudosrdquo de la resistencia entre el suelo o roca y el bulbo
por correlacioacuten con casos similares tablas de resistencias tiacutepicas o por la
experiencia local
La carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar SPT como se
indica en la Cuadro Ndeg 20 (Sabatini y otros 1999) El factor de seguridad recomendado debe ser mayor de 20
La suposicioacuten de la resistencia entre el bulbo y el suelo genera una gran incertidumbre en el disentildeo y en ocasiones se ha llegado a fracasos
Determlnaaoacuten del cw fic iente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 53
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILM EL SALVADOR
Como solucioacuten a la incertidumbre generada por la suposicioacuten de la adherencia
entre el bulbo y el suelo se acostumbra a realizar pruebas de carga de anclajes
con el objeto de verificar en campo los valores supuestos y si es necesario
modificar las longitudes del bulbo o las cargas aplicadas
Estos ensayos son muy importantes al inicio del proceso de construccioacuten de los
anclajes Despueacutes de realizados los ensayos de carga se procede a revisar y
actualizar el disentildeo en lo relacionado con los bulbos de anclaje especialmente
cuando se requiere aumentar su longitud
44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE EL BULBO Y EL
SUELO EN VILLA EL SALVADOR
441 Tensado de anclajes
Los anclajes han sido tensados hasta llegar al arranque del bulbo para esto se
detalla a continuacioacuten los resultados de la prueba de tensado
Cuadro Ndeg 22 CARGA DE ARRANQUE DE BULBOS EN VILLA EL SALVADOR
Anclaje Longitud Bulbo (m) Carga Tesado (TN)
A-I 40 3646
A-ll 50 4215
A-lll () 60 4404
() Para el anclaje A-lll no se llegoacute al arranque
Con los datos obtenidos procedemos a calcular el esfuerzo de corte en la
interaccioacuten bulbo - suelo para esto nos apoyamos con la Ecuacioacuten (10)
Seguacuten la ecuacioacuten se tiene
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller J toeacute Antonio Paredes OHtos 54
NIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA Facultad de Ingenieriacutea Civil
CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
T
nDhLb
Cuadro Ndeg 23 ESFUERZO DE CORTE ENTRE BULBO - SUELO EN VILLA EL SALVADOR
ANCLAJE T(TN) Dh (m) Lb(m) T a (KNm2)
A-I 3646 01143 40 24902
A-ll 4215 01143 50 23030
A-lll () 4404 01143 60 20053
lsquo to te rm in^oacuten del ctoficlente de resistencia al torte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 55
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Ciril OBTENIDOS
CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS
51 Capacidad de Carga Ultima Obtenido
La capacidad de carga ultima obtenida en campo para los anclajes A-I y A-ll se
verifica cuando el bulbo falla por arrancamiento mientras que para el anclaje A- III el bulbo no falla por arrancamiento sin embargo se ensaya hasta llegar al
liacutemite de fluencia
De acuerdo al cuadro N0 22 para los anclajes A-I y A-ll se ha llegado a la carga
ultima mientras que para el anclaje A-lll se ha llegado a la carga miacutenima de
fluencia
El cuadro N0 23 nos indica el esfuerzo de corte real que existe entre el bulbo y
el suelo de la zona en estudio los valores de ^ a para los anclajes A-I y A-ll son
calculados de acuerdo a la Ecuacioacuten (10)
52 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido
De los valores obtenidos con referencia a los anclajes A-I y A-ll se puede
comparar con los valores del Cuadro Ndeg 20 por consiguiente para las arenas
limosas se tiene un rango de valores que pudiera tomar ^ a (170 KNm2 - 400
KNm2) el cual estaacute dentro de ese rango nuestros valores hallados para nuestro
tipo de suelo en estudio seguacuten el Cuadro Ndeg 23
Haciendo un graacutefico comparativo con los resultados obtenidos del Cuadro Ndeg 23
y los datos que nos brinda el Cuadro Ndeg 20 de acuerdo al rango de valores se
tiene el Figura Ndeg 16
En la Figura Ndeg 16 podemos visualizar los valores obtenidos que se encuentran
dentro del rango de valores de Resistencia Uacuteltima al Cortante entre el Bulbo y el
suelo arenoso
Determinacioacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 56
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Civil OBTENIDOS
Figura Ndeg 16 Valores resistencia uacuteltima
Tambieacuten se pudo observar que los diaacutemetros reales fueron mayores en
comparacioacuten con el diaacutemetro de perforacioacuten tal como se muestra en el cuadro
N0 24 -
Cuadro Ndeg 24 DIAacuteMETROS REALES EN CAMPO Y EL EN AUMENTO
ANCLAJE D Teoacuterico (m)D Real de
Anclaje (m)() Aumento
A-I 01143 0141 2336
A-ll 01143 0147 2860
A-lll () 01143 0151 3211
lsquo Deteroinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte uniterio e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jw eacute Antonio Paredes O liw s 57
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
61 CONCLUSIONES
1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de
valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se
realizoacute la prueba (Villa el Salvador)
2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de
resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso
para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar
en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de
suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador
3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada
4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)
debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo
previamente calibrado
5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo
tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de
Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros
meacutetodos estimativos
6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga
requerida
7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten
8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi c o n c l u s io n e s y r e c o m e n d a c io n e s
62 RECOMENDACIONES
1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de
verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del
comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio
2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con
precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las
longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea
evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de
perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria
de los anclajes
3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en
cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser
mayores
4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable
controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten
los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos
lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil B IB L IO G R A F IA
BIBLIOGRAFIacuteA
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Determlnatiacuteoacuten del c iacutec le n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de anclajetachlller Jraeacute Antonio Paredes Oliws 60
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil
CAPITULO un PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
El cuadro N011 presenta los valores de p que es el coeficiente de escala para
varios tipos de suelo teniendo en cuenta las dos teacutecnicas de inyeccioacuten (con y sin
reinyeccioacuten) suponiendo que el volumen inyectado es de al menos 15 veces el
volumen perforado para llegar a los valores de p en la tabla Como era de
esperar los valores maacutes altos del coeficiente se producen para los anclajes
reinyectadas
Los graacuteficos de correlaciones empiacutericas para estimar los qs coeficientes para
anclajes con y sin reinyeccioacuten se presentan para las arenas y gravas en la
Figura 11 y de limos y arcillas en la Figura 12 construida sobre la base de los
resultados de Doix y Bustamante (1985) Fujita (1977) Ostermayer y Scheele
(1977) Ostermayer (1974) Koreck (1978) y Jones (1980 1984) En abscisas la
cantidad Pl se refiere al liacutemite de presioacuten de inyeccioacuten y N el nuacutemero de golpes
de la prueba SPT
0 0 9 i f i 15 20 U 30 39 40 4 fl 3 0 S5 90 6S 7 0
Pl (MPa)1 _____i _______ i _____ i______ i _______ i _____i______ i _______ l __ mdasha--------- a--------- J-----------1---------- 1---------- 1
0 K O 30 D 90 laquo m laquo) tu M) no t raquo 1U 1WN
Figura 11 Correlaciones empiacutericas para la fuerza de cizallamiento por unidad longitud en la arena I
grava (Bustamante y Doix 1985)
lsquo Determlnadoacuten del ^reficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para diserto dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 37
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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Las correlaciones muestran que en comparacioacuten con una sola inyeccioacuten de los
efectos de la reinyeccioacuten en fases sucesivas son aparentemente maacutes
pronunciada para las arcillas limos (Figura 12) que para la arena grava (Figura
11) contradiciendo las pruebas experimentales que indican que los suelos
arenosos son de mayor inyectabilidad y maacutes susceptibles a los efectos de la
sucesiva reinyeccioacuten a alta presioacuten Este comportamiento puede deberse a otros
factores no considerados por Bustamante y Doix (1985) en la interpretacioacuten
empiacuterica de los resultados de las pruebas de carga (Novaacuteis Souza 2001)
-------------1-------------1------------T---------- ---F-------- ---------------- ~lo 10 20 30 40 W 60
N
Figura 12 correlaciones empiacutericas para la resistencia al corte por unidad de longitud en arcillas
limos (Bustamante y Doix 1985)
3234 Meacutetodo de Costa Nunes (1987)
Similar al meacutetodo de Bustamante y Doix (1985) fue propuesto por Costa Nunes
(1987) pero con la importante diferencia de que la influencia de la presioacuten de inyeccioacuten puede ser analizada cuantitativamente no soacutelo cualitativamente como en el meacutetodo de Bustamante y Doix (1985)
La capacidad de carga del liacutemite del anclaje estaacute dada por
bullDetermigravenatigraveoacuten del e ffic iente de resistencia al corte unitagraverio entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralaleBachiller Jreeacute Antonio Partoes OIiacutetos 38
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CAPITULO lli PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOS P A MDISENtildeO DE ANCLAJES
= c + +(TI
r M Capacidad de carga limite o ultima
D Diaacutemetro medio del bulboe
nd Coeficiente de aumento del diaacutemetro debido a la presioacuten de inyeccioacuten
nl Coeficiente de reduccioacuten de longitud por la presioacuten no uniforme
Lb Longitud del tramo anclado
r Resistencia al cizallamiento en la interface bulbo - suelo
Para determinar la resistencia al cizallamiento en la interface suelo-bulbo Costa
Nunes (1987) considera el criterio de rotura de Mohr-Coulomb suponiendo una
inyeccioacuten a presioacuten residual a rsquor estimada en un 50 la presioacuten inyeccioacuten dada
c Cohesioacuten
Yc Peso especiacutefico del suelo a una profundidad al centro del bulbo
h Profundidad al centro del bulbo
nh Reduccioacuten del factor de profundidad cuando es maacutes de 9m
0 Angulo de friccioacuten
a r 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten
Seguacuten Costa Nunes en la mayoriacutea de los casos se puede considerar nh = na = nb = 1
lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 39
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA AL CORTE
UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
41 PROCEDIMIENTO DE TRABAJO
El presente procedimiento comprende los trabajos requeridos para la correcta
ejecucioacuten de los anclajes en la zona determinada en villa el salvador
411 Secuencia de los trabajos
4111 Anclajes de cable
Los anclajes post-tensados son estructuras flexibles y lineales compuestos por
varios cordones de acero de alta resistencia los cuales se adhieren o fijan con
cemento dentro de roca o suelo estable (pasando el planode falla) Los anclajes
al tensarlos transmiten los esfuerzos desde el cabezal (extremo visible en la
superficie del talud) hasta el tramo anclado mitigando de esta forma los
movimientos del talud
Los anclajes estaraacuten conformado por cordones de acero grado 270 de baja
relajacioacuten con 58rdquo (1500 mm) de diaacutemetro acorde con los requerimientos del
ASTM A-416 Las caracteriacutesticas mecaacutenicas del acero grado 270 de baja relajacioacuten son
Esfuerzo miacutenimo a la rotura 18980 kgmm2 (18619 KNcm2)
Esfuerzo de fluencia 17082 kgmm2 (16757 KNcm2)
Moacutedulo de elasticidad 2780000 kg (195 KNmm2)
Seguacuten los requerimientos indicados en la norma ASTM A-416 los valores de resistencias miacutenimas del cable se indica a continuacioacuten
Diaacutemetro del cordoacuten 1524 mm (0600 in)
Deterninadoacuten del ^laquofic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 40
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Aacuterea de acero por cordoacuten 14000 mm2 (0153 in2)
Resistencia miacutenima a la rotura (Fr) 2657000 kg (2607 kN)
- Resistencia miacutenima a la fluencia (Sfc) 2391000 kg (2346 kN)
Con estas caracteriacutesticas se obtienen seguacuten los lineamientos para disentildeo
indicados en las recomendaciones del Instituto del Post-Tensado los siguientes valores para cada cable de acero de 06rdquo de diaacutemetro (1524 mm)
- Carga de disentildeo o trabajo (060 F r ) 1595040 kg (15642 KN) Ftr
- Carga de ensayo (120 Ftr) 1914007 kg (18770 KN)
- Carga de incorporacioacuten (105 Ftr) 1674782 kg (16424 KN)
lsquo Porcentaje sugerido para los ensayos en anclajes temporales
a) Armado de Anclajes
La preparacioacuten de los anclajes ha sido realizado sobre una plataforma provisional para el montaje primero se prepararaacute el tubo de inyeccioacuten de PVC
clase 10 con diaacutemetro de 1rdquo donde se ejecutaraacuten los agujeros para la inyeccioacuten
(vaacutelvula-manguito) Luego alrededor del tubo de inyeccioacuten se colocaraacuten los
cables de acero sobre separadores y cortados seguacuten la longitud definitiva del
anclaje
Los cables requeridos fueron suministrados y montados en campo el tramo del
cable de acero correspondiente al bulbo del anclaje ha sido preparado previamente y en la zona de transicioacuten del tramo libre al anclado el cable fue
sellado con cinta plaacutestica para evitar la entrada de lechada de cemento al tramo libre el tramo libre se protegioacute (aisloacute) con una manguera de polietileno actuando
como un forro
lsquo Deterrnnadoacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes Olitos 41
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Figura 13 Armado de anclaje de cable
b) Perforacioacuten
El objetivo de las perforaciones para anclajes es la obtencioacuten de un agujero con
la mayor linealidad posible El diaacutemetro de la perforacioacuten debe permitir la instalacioacuten del anclaje de cable del modo maacutes faacutecil posible
Baacutesicamente existen dos sistemas de perforacioacuten que pueden ser utilizados en
la ejecucioacuten de anclajes El primero es el sistema rotativo convencional y el segundo ha roto percusioacuten
Para la ejecucioacuten de la perforacioacuten se ha empleado el meacutetodo rotativo con el uso de una zapata tipo widia
El sistema que se ha aplicado es de perforacioacuten a rotacioacuten con tuberiacutea HQ hasta la profundidad requerida una vez llegado a la cota se perfora con tuberiacutea de
revestimiento HW (rimando en la zona exterior de la tuberiacutea HQ) hasta llegar a la cota de fondo donde se colocaraacute el anclaje
Se procede a limpiar el sondeo con agua y se retira la tuberiacutea interior HQ una vez retirada toda la tuberiacutea HQ se procede a colocar el anclaje de cable
Bachllldrsquo Jeacute Antonio Paredes Oliws 42
Determinadoacuten del crofidente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclaje
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Colocado el anclaje de cable se procede a retirar la tuberiacutea de revestimiento HW
para despueacutes inyectar el anclaje con lechada de cemento
Figura 14 Colocado de anclaje de cable en sondeo
c) Inyeccioacuten
Los anclajes fueron fijados en el terreno a traveacutes de lechada de cemento compuesta por una mezcla de agua limpia con cemento Portland comuacuten tipo I
La gran mayoriacutea de las recomendaciones y praacutecticas existentes situacutean la relacioacuten
aguacemento entre 045 y 055 en peso
En nuestro caso se ha usado la relacioacuten ac de 050 mezcla que garantiza una
resistencia a la compresioacuten simple de 210 kgcm2 a los 7 diacuteas
Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enve la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 43
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Figura 15 Inyeccioacuten de anclaje de cable
d) Tensado
Todos los anclajes fueron tesados una vez que la lechada de cemento del
anclaje obtuvo la resistencia adecuada (210 kgcm2) se estimoacute en 7 diacuteas como miacutenimo en cada caso
El tesado de los anclajes se realizoacute con gato hidraacuteulico de hasta 100Tn de carga
de trabajo y con una carrera en el pistoacuten de hasta 10rdquo ademaacutes permitioacute tesar
los cables del anclaje en conjunto el tesado se realizoacute hasta llegar al arranque del bulbo
4112 Equipos y Materiales
Relacioacuten de equipos y materiales utilizados
Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Antonio Paredes O liw s 44
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Cuadro Ndeg 12 EQUIPOS UTILIZADOS
ITEM DESCRIPCION CANTIDAD
1 B O M B A DE LO D O S C M O T O R L IS TE R P E T TE R 100
2 B O M B A P A R A TE N S A D O E N E R P A C 100
3 G A T A H ID R A U L IC A E N E R P A C DE 10000 PSI 100
4 E Q U IP O DE P E R F O R A C IO N R O T A T IV O D IA M A N TIN O 100
5 B O M B A DE IN Y E C C IO N DE C E M E N T O 100
6 TU B E R IA DE P E R F O R A C IO N HQ y H W 100
7 TU B E R IA DE IN Y E C C IO N C O N O B T U R A D O R 100
8 E Q U IP O DE SPT 100
42 ESTIMACIOacuteN DE LA CAPACIDAD DE CARGA SEGUacuteN LOS DATOS OBTENIDOS EN EL ESTUDIO DE MECAacuteNICA DE SUELOS
De acuerdo a los datos obtenidos en el estudio de mecaacutenica de suelos se tiene
lo siguiente
Cuadro Ndeg 13 DATOS REALES DEL ESTUDIO
DATOS
Del estudio de mecaacutenica de suelos De los anclajes
Paraacutemetros Unidad Paraacutemetros Unidad
Cohesioacuten 0 Carga de Anclaje NA
Angulo de friccioacuten 2870o Profundidad del bulbo de anclaje 950m
Peso Unitario 1476 KNm3 Diaacutemetro del bulbo 0114m
Clasificacioacuten SUCS Arena limosa gradada SP-SM
Longitud del Bulbo de Anclaje 40 50 y 60m
Factor de seguridad Presioacuten de iny^cioacuten 60 kgcm2
Habiendo obtenido todos los paraacutemetros necesarios se puede estimar las capacidades de cargas de acuerdo a los meacutetodos mencionados en el capiacutetulo anterior(Capiexcltulo III 323)
Deterrntoadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 45
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
gt Norma Brasilera NBR 5629
gt Bustamante y Doix 1985
gt Meacutetodo Costa Nunes 1985
421 Norma Brasilera NBR 5629
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son las longitudes
ancladas que 40 50 y 60m asiacute como el valor Itf igual a 15 valor que se
obtiene del tipo de suelo del cuadro Ndeg 10
Cuadro Ndeg 10 - Coeficiente Kf de suelos granulares NBR-5629
Suelo Compacidad
Suelta Compacta Muy Compacta
Limo 010 040 100
Arena Fina 020 060 150
Arena Media 050 120 200
Gruesa y Pedr^ones 100 200 300
2 - M C T O D O D E L A N O R M A B R A S I L E R A - 5 6 2 9
_ J 7 -T = 0 -7 U t L r K s Para suelos granularesmax Z b f
T (max) =
az =
Capacidad de carga limite o ultima TN
Esfuerzo vertical efectivo en el punto medio del anclaje KNm2
O
CIl
II II Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje m
Longitud del bulbo del anclaje m
coeficiente de anclaje dado en la Tabla Ndeg M
Cuadro Ndeg 14 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BR-5629
y e
(K N m 2 )
z
iexclm )
D
(m )
a z
(K N m 2 )
U
( m )
Lb
(m )
K f T ( m a x )
lt trade l
14 8 7 0 01 103 32 0 4 3 4 0 9 15 27 23 _
14 8 65 0 1 9 5 9 4 0 4 3 5 0 15 V 3 1 6 1 ___
14 8 6 0 H 0 1 8 8 5 6 0 4 3 6 0 B U 15 35 01
Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de arolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes Ouumltos 46
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422 Meacutetodo Bustamante y Doix 1985
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son la parte anclada
40 50 y 60m el diaacutemetro perforado 0114m el coeficiente p que es el
coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo seguacuten el tipo de inyeccioacuten para
nuestro caso es el 14 derivaacutendose este valor del estudio de suelo (Cuadro Ndeg
11) El coeficiente qs (resistencia cortante) toma valores de 02 y 025 Mpa
Cuadro Ndeg 11 - Coeficiente p para suelos
Tipo de Suelo Coeficiente P
Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten
Grava 180 13 -14
Grava Arenosa 1 6 -1 8 12 -14
Arena con Grava 1 5 -1 6 12-13
Arena Gruesa 14- 15 11 - 12
Arena Media 1 4 -1 5 11 - 12
Arena Fina 14 -1 5 11 -12
Arena Limosa 14- 15 1 1 -1 2
Limo 14- 16 1 1-1 2
Arcilla 1 8 -2 0 12
Marga 18- 21 11 - 12
Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11
3- METODO DE BUSTAMANTE Y DOIX 1985
T(max) = Capacidad de carga limite o ultima TN
De= Diaacutemetro medio para el tramo anclado m
Dp = Diaacutemetro perforado para el tramo anclado mLb= Longitud del tramo anclado m
P = Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten qs= Resistencia al cizallamiento o cortante Mpa
ldquoDeterminadoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo de anclajerdquoBachiller Jraeacute Antonio Paredes Oliws
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Cuadro Ndeg 15 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BUSTAMANTE DOIX 1985
p Dp
(m)De(m)
Lb(m)
qs
(Mpa)
T (max)
(TN)130 011 0149 40 025 4759130 011 0149 50 02 4759130 011 0149 60 02 5710
423 Meacutetodo Costa Nunes 1985
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada necesarios son la
longitud de la parte anclada 40 50 y 60m el diaacutemetro perforado para el tramo
anclado 0114m ademaacutes el coeficiente de reduccioacuten por la presioacuten no uniforme
ni el coeficiente de aumento de diaacutemetro nd por la presioacuten de inyeccioacuten estos
dos uacuteltimos coeficientes toman valores de 1 otro dato de entrada importante
seguacuten Costa Nunes es la resistencia cortante t que es calculada con la
expresioacuten
T f = c + (c rsquo+CT rsquo 0 SUELOSGRANUWRES
r f = c + (y chnh +CTr )tan0 SUELOS COHESIVOS
C = Cohesioacuten del suelo KNm2yc= Peso especifico del suelo a una profundidad al centro del bulbo KNm3 h = Profundidad al centro del bulbo m
nh = Factorde correccioacuten cuando esta a una superior a 9m 0 = Angulo de friccioacuten
or= 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten KNm2
Para mayoriade asos nh = nb = nd = 10 De acuerdo a Costa Nunes
Cuadro Ndeg 16 RESISTENCIA CORTANTE SEGUacuteN DATOS
C ye h nh 0 OT T
(KNm2) (KNm3) (m) (0 ) (KNm2) (KNm2)
00 148 70 10 287 4000 2756
00 148 65 10 287 4000 2715
00 148 60 10 287 4000 2675
techlllerJtoeacute Antonio Parces Oliws 4 8
Deteminadoacuten del (E fic ien te de resistencia al corte unitario ende la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquo
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La resistencia cortante hallada de esta ecuacioacuten depende de los paraacutemetros
mostrados en la figura superior asiacute como la presioacuten de inyeccioacuten que se usa no
supera los 8 a 10 Kgcm2 con estos datos se halla el esfuerzo cortante que es
un valor de 3924 KNm2 El diaacutemetro medio de la perforacioacuten es de 0137m
1- METODO DE COSTA NUNES
T(max) = C a pa c idad d e ca rga l im i te o u l t im a TN
D e = D ia m e tro m e d io d e l b u lb o m
nd= C o e f ic ie n te d e a u m e n to d e l d ia m e tro d e b id o a la p re s ioacute n d e in y e c c ioacute n
^ = L o n g itu d d e l t ra m o a n c la d o m
nl = C o e f ic ie n te d e re d u c c ioacute n d e lo n g itu d p o r la p re s ioacute n n o u n ifo rm e
x = R e s is te n c ia al c iz a lla m ie n to e n la In te r fa s e b u lb o s u e lo K N m 2
Cuadro Ndeg17 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO COSTA NUNES 1985
ni Lb nd De Tmax(m) (m) (TN)
10 40 10 011 403
10 50 10 011 497
10 60 10 011 587
Aplicado estos tres meacutetodos para calcular la capacidad de carga uacuteltima podemos elaborar el siguiente cuadro Ndeg 18
Cuadro Ndeg 18 CUADRO RESUMEN PARA LAS DIFERENTES LONGITUDES DE BULBOS
ANCLAJE METODO NBR-5629 BUSTAMANTE Y DOIX COSTA NUNES
BULBO T (Max) T (Max) T (Max)
(m) (TN) (TN) (TN)
40 27-23I M t 4759 4030
50 3161 4759 4970
60 3501 5710 5870
D e t^m ito a oacute n del ^laquo fic ien te de resistencia al to rte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 49
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43 RESISTENCIA ENTRE EL BULBO Y EL SUELO
La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las
propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y
la presioacuten de inyeccioacuten (Cuadro N0 11)
El esfuerzo al cortante en el anclaje puede ser calculado por la expresioacuten
(Littlejohn y Bruce 1975)
Ecuacioacuten (10)
Doacutende
T = Fuerza de tensioacuten de disentildeo
D h = Diaacutemetro del hueco
r a = Esfuerzo de cortante permitido
Lb = Longitud cementada del bulbo
Determ l^raoacuten del ctoficiente de resistencia al torte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje Bachiller Jraeacute Antonio Partoes O lilaquo s 50
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Cuadro N0 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuerzos en bulbos de diaacutemetro
pequentildeo (Sabatini y otros 1999)
Tipo de SueloFactor Suelo Granular Suelo Cohesivo
Propiedades del sueloAngulo de friccioacuten tamantildeo y distribucioacuten de los agriados Mheslon Indice plastico
l^todo de perforacioacuten El uso de tuberiacutea de revestimiento aumenta los esfuereos normales y de friccioacuten
El uso de lodos en la ^rforacioacuten disminuye la capacidad
Longitud del bulto
La resistencia aumenta al aumentar la longitud del bulbo hasta los 6 metros con incrementos moderados hasta los 12 metros y muy ^co Incremento despueacutes de los 12 m
Incrementos continuos en suelos con resistencia no drenada menor de 96 kPa
1 ----mdash r
Aumenta la resistencia hasta un diaacutemetro de 30 centiacutemetros
Diaacutemetro del bulboAumenta la resistencia al aumentarel diaacutemetro hasta 10 centiacutemetros y muy poco a partir de ese diaacutemetro
i
La capacidad del ancla aumenta al aumentar la presioacuten de inyeccioacutenPresioacuten de Inyeccioacuten
La capacidad del ancla aumenta solamente con inyeccioacuten por etapas Presiones iniciales muy altas deben evltarse
En el Cuadro N0 20 se muestran algunos valores del esfuerzo de cortante permitido para anclajes en roca y en suelos Los tendones deben separarse
entre siacute utilizando espaciadores para asegurar la adherencia total de cada uno
de ellos a la mezcla cementante en toda la longitud del bulbo Adicionalmente
deben colocarse centralizadores para garantizar que existe un cubrimiento de mezcla de miacutenimo 10mm
Determinadoacuten del cw ficlente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliras 51
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Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo
interface a lo largo del bulbo (Modificado de PTI
de anclaje y el material en la
1996)
R esistencia Uacute ltim a al C ortan te R es is tenc ia Uacute ltim a alen tre el Bulbo y el ^ t e r ia l en la C ortan te entre el B u lto y el
T ipo de ^ t e r ia l In tertace P eriacutem etra l del B u lto ^ t e r i a l en la Interfacepara Iny toc ione s por P eriacutem etra l del B u lto para
G ravedad Inyecciones a P resioacuten
Kpa Kpa
G ranito y basa lto 1700 a 3100
C aliza do lom fflca 1 4 0 0 a 2 1 0 0
C aliza blanda 1000 a 1ltW0
P izarras y lutitas duras 800 a 1400
Lutrias blandas 200 a 800
Aren iscas 800 a 1700
Aren iscas m e tto riza d a s 700 a 800
C reta 200 a 1100
^ r g a m eteorizada 150 a 250
C oncre to 1400 a 2 8 0 0
Arcilla lim osa blanda30 a 70
Arcilla lim osa30 a 70
Arcilla dura de p lastic idad m edia a alta
30 a 70 30 a 100
Arcilla m uy dura de p lastic idad m edia a alta
70 a 170
Arcilla m u y dura lim osa de p lastic idad m edia
270 a 370
Arena de grano m edio a fino dens idad m edia a alta
80 a 370
Arena de grano grueso con grava densidad media
100 a 600
Arena de grano g rueso con grava densidad densa a m uy densa
70 a 140 250 a 900
Arenas lim osas170 a 400
D etritos g lac ia les densos300 a 500
Grava arenosa densidad m edia200 a 1300
Grava arenosa densa a m uy densa 270 a 1300
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario en te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 52
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Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga en bulbos de anclas preshy
tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatini y otros 1999)
Tipo de Suelo
DensidadRelativa
(SPT)
Transferencia Estirada en
kNmmdashf---------------------- 1
Suelta 145^ en a y l^d ia densa 220grava Densa 290
Suelta 100^ en a l^dia densa 145
Densa 190
Suelta 70^ en a y l^d ia densa 100limos Densa 130
I^zcla de arenay arcilla Dura 30de baja l^ y Dura 60plasticidad
Suelta SPT = 4 a 15^ d ia densa SPT = 15 a 30
Densa SPT = mas de 30
431 Calculo de la adherencia
La resistencia a la adherencia muy raramente se mide en el laboratorio y no existe un procedimiento estaacutendar para calcularla La mayoriacutea de los disentildeos se basan en estimativos ldquocrudosrdquo de la resistencia entre el suelo o roca y el bulbo
por correlacioacuten con casos similares tablas de resistencias tiacutepicas o por la
experiencia local
La carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar SPT como se
indica en la Cuadro Ndeg 20 (Sabatini y otros 1999) El factor de seguridad recomendado debe ser mayor de 20
La suposicioacuten de la resistencia entre el bulbo y el suelo genera una gran incertidumbre en el disentildeo y en ocasiones se ha llegado a fracasos
Determlnaaoacuten del cw fic iente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 53
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILM EL SALVADOR
Como solucioacuten a la incertidumbre generada por la suposicioacuten de la adherencia
entre el bulbo y el suelo se acostumbra a realizar pruebas de carga de anclajes
con el objeto de verificar en campo los valores supuestos y si es necesario
modificar las longitudes del bulbo o las cargas aplicadas
Estos ensayos son muy importantes al inicio del proceso de construccioacuten de los
anclajes Despueacutes de realizados los ensayos de carga se procede a revisar y
actualizar el disentildeo en lo relacionado con los bulbos de anclaje especialmente
cuando se requiere aumentar su longitud
44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE EL BULBO Y EL
SUELO EN VILLA EL SALVADOR
441 Tensado de anclajes
Los anclajes han sido tensados hasta llegar al arranque del bulbo para esto se
detalla a continuacioacuten los resultados de la prueba de tensado
Cuadro Ndeg 22 CARGA DE ARRANQUE DE BULBOS EN VILLA EL SALVADOR
Anclaje Longitud Bulbo (m) Carga Tesado (TN)
A-I 40 3646
A-ll 50 4215
A-lll () 60 4404
() Para el anclaje A-lll no se llegoacute al arranque
Con los datos obtenidos procedemos a calcular el esfuerzo de corte en la
interaccioacuten bulbo - suelo para esto nos apoyamos con la Ecuacioacuten (10)
Seguacuten la ecuacioacuten se tiene
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller J toeacute Antonio Paredes OHtos 54
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
T
nDhLb
Cuadro Ndeg 23 ESFUERZO DE CORTE ENTRE BULBO - SUELO EN VILLA EL SALVADOR
ANCLAJE T(TN) Dh (m) Lb(m) T a (KNm2)
A-I 3646 01143 40 24902
A-ll 4215 01143 50 23030
A-lll () 4404 01143 60 20053
lsquo to te rm in^oacuten del ctoficlente de resistencia al torte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 55
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Ciril OBTENIDOS
CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS
51 Capacidad de Carga Ultima Obtenido
La capacidad de carga ultima obtenida en campo para los anclajes A-I y A-ll se
verifica cuando el bulbo falla por arrancamiento mientras que para el anclaje A- III el bulbo no falla por arrancamiento sin embargo se ensaya hasta llegar al
liacutemite de fluencia
De acuerdo al cuadro N0 22 para los anclajes A-I y A-ll se ha llegado a la carga
ultima mientras que para el anclaje A-lll se ha llegado a la carga miacutenima de
fluencia
El cuadro N0 23 nos indica el esfuerzo de corte real que existe entre el bulbo y
el suelo de la zona en estudio los valores de ^ a para los anclajes A-I y A-ll son
calculados de acuerdo a la Ecuacioacuten (10)
52 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido
De los valores obtenidos con referencia a los anclajes A-I y A-ll se puede
comparar con los valores del Cuadro Ndeg 20 por consiguiente para las arenas
limosas se tiene un rango de valores que pudiera tomar ^ a (170 KNm2 - 400
KNm2) el cual estaacute dentro de ese rango nuestros valores hallados para nuestro
tipo de suelo en estudio seguacuten el Cuadro Ndeg 23
Haciendo un graacutefico comparativo con los resultados obtenidos del Cuadro Ndeg 23
y los datos que nos brinda el Cuadro Ndeg 20 de acuerdo al rango de valores se
tiene el Figura Ndeg 16
En la Figura Ndeg 16 podemos visualizar los valores obtenidos que se encuentran
dentro del rango de valores de Resistencia Uacuteltima al Cortante entre el Bulbo y el
suelo arenoso
Determinacioacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 56
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Civil OBTENIDOS
Figura Ndeg 16 Valores resistencia uacuteltima
Tambieacuten se pudo observar que los diaacutemetros reales fueron mayores en
comparacioacuten con el diaacutemetro de perforacioacuten tal como se muestra en el cuadro
N0 24 -
Cuadro Ndeg 24 DIAacuteMETROS REALES EN CAMPO Y EL EN AUMENTO
ANCLAJE D Teoacuterico (m)D Real de
Anclaje (m)() Aumento
A-I 01143 0141 2336
A-ll 01143 0147 2860
A-lll () 01143 0151 3211
lsquo Deteroinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte uniterio e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jw eacute Antonio Paredes O liw s 57
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
61 CONCLUSIONES
1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de
valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se
realizoacute la prueba (Villa el Salvador)
2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de
resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso
para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar
en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de
suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador
3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada
4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)
debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo
previamente calibrado
5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo
tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de
Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros
meacutetodos estimativos
6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga
requerida
7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten
8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58
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Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi c o n c l u s io n e s y r e c o m e n d a c io n e s
62 RECOMENDACIONES
1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de
verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del
comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio
2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con
precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las
longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea
evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de
perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria
de los anclajes
3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en
cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser
mayores
4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable
controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten
los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos
lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil B IB L IO G R A F IA
BIBLIOGRAFIacuteA
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Determlnatiacuteoacuten del c iacutec le n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de anclajetachlller Jraeacute Antonio Paredes Oliws 60
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CAPITULO III PARAacuteMETROS GEOTEacuteCNICOS PARADISENtildeO DE ANCLAJES
Las correlaciones muestran que en comparacioacuten con una sola inyeccioacuten de los
efectos de la reinyeccioacuten en fases sucesivas son aparentemente maacutes
pronunciada para las arcillas limos (Figura 12) que para la arena grava (Figura
11) contradiciendo las pruebas experimentales que indican que los suelos
arenosos son de mayor inyectabilidad y maacutes susceptibles a los efectos de la
sucesiva reinyeccioacuten a alta presioacuten Este comportamiento puede deberse a otros
factores no considerados por Bustamante y Doix (1985) en la interpretacioacuten
empiacuterica de los resultados de las pruebas de carga (Novaacuteis Souza 2001)
-------------1-------------1------------T---------- ---F-------- ---------------- ~lo 10 20 30 40 W 60
N
Figura 12 correlaciones empiacutericas para la resistencia al corte por unidad de longitud en arcillas
limos (Bustamante y Doix 1985)
3234 Meacutetodo de Costa Nunes (1987)
Similar al meacutetodo de Bustamante y Doix (1985) fue propuesto por Costa Nunes
(1987) pero con la importante diferencia de que la influencia de la presioacuten de inyeccioacuten puede ser analizada cuantitativamente no soacutelo cualitativamente como en el meacutetodo de Bustamante y Doix (1985)
La capacidad de carga del liacutemite del anclaje estaacute dada por
bullDetermigravenatigraveoacuten del e ffic iente de resistencia al corte unitagraverio entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralaleBachiller Jreeacute Antonio Partoes OIiacutetos 38
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CAPITULO lli PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOS P A MDISENtildeO DE ANCLAJES
= c + +(TI
r M Capacidad de carga limite o ultima
D Diaacutemetro medio del bulboe
nd Coeficiente de aumento del diaacutemetro debido a la presioacuten de inyeccioacuten
nl Coeficiente de reduccioacuten de longitud por la presioacuten no uniforme
Lb Longitud del tramo anclado
r Resistencia al cizallamiento en la interface bulbo - suelo
Para determinar la resistencia al cizallamiento en la interface suelo-bulbo Costa
Nunes (1987) considera el criterio de rotura de Mohr-Coulomb suponiendo una
inyeccioacuten a presioacuten residual a rsquor estimada en un 50 la presioacuten inyeccioacuten dada
c Cohesioacuten
Yc Peso especiacutefico del suelo a una profundidad al centro del bulbo
h Profundidad al centro del bulbo
nh Reduccioacuten del factor de profundidad cuando es maacutes de 9m
0 Angulo de friccioacuten
a r 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten
Seguacuten Costa Nunes en la mayoriacutea de los casos se puede considerar nh = na = nb = 1
lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 39
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA AL CORTE
UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
41 PROCEDIMIENTO DE TRABAJO
El presente procedimiento comprende los trabajos requeridos para la correcta
ejecucioacuten de los anclajes en la zona determinada en villa el salvador
411 Secuencia de los trabajos
4111 Anclajes de cable
Los anclajes post-tensados son estructuras flexibles y lineales compuestos por
varios cordones de acero de alta resistencia los cuales se adhieren o fijan con
cemento dentro de roca o suelo estable (pasando el planode falla) Los anclajes
al tensarlos transmiten los esfuerzos desde el cabezal (extremo visible en la
superficie del talud) hasta el tramo anclado mitigando de esta forma los
movimientos del talud
Los anclajes estaraacuten conformado por cordones de acero grado 270 de baja
relajacioacuten con 58rdquo (1500 mm) de diaacutemetro acorde con los requerimientos del
ASTM A-416 Las caracteriacutesticas mecaacutenicas del acero grado 270 de baja relajacioacuten son
Esfuerzo miacutenimo a la rotura 18980 kgmm2 (18619 KNcm2)
Esfuerzo de fluencia 17082 kgmm2 (16757 KNcm2)
Moacutedulo de elasticidad 2780000 kg (195 KNmm2)
Seguacuten los requerimientos indicados en la norma ASTM A-416 los valores de resistencias miacutenimas del cable se indica a continuacioacuten
Diaacutemetro del cordoacuten 1524 mm (0600 in)
Deterninadoacuten del ^laquofic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 40
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Aacuterea de acero por cordoacuten 14000 mm2 (0153 in2)
Resistencia miacutenima a la rotura (Fr) 2657000 kg (2607 kN)
- Resistencia miacutenima a la fluencia (Sfc) 2391000 kg (2346 kN)
Con estas caracteriacutesticas se obtienen seguacuten los lineamientos para disentildeo
indicados en las recomendaciones del Instituto del Post-Tensado los siguientes valores para cada cable de acero de 06rdquo de diaacutemetro (1524 mm)
- Carga de disentildeo o trabajo (060 F r ) 1595040 kg (15642 KN) Ftr
- Carga de ensayo (120 Ftr) 1914007 kg (18770 KN)
- Carga de incorporacioacuten (105 Ftr) 1674782 kg (16424 KN)
lsquo Porcentaje sugerido para los ensayos en anclajes temporales
a) Armado de Anclajes
La preparacioacuten de los anclajes ha sido realizado sobre una plataforma provisional para el montaje primero se prepararaacute el tubo de inyeccioacuten de PVC
clase 10 con diaacutemetro de 1rdquo donde se ejecutaraacuten los agujeros para la inyeccioacuten
(vaacutelvula-manguito) Luego alrededor del tubo de inyeccioacuten se colocaraacuten los
cables de acero sobre separadores y cortados seguacuten la longitud definitiva del
anclaje
Los cables requeridos fueron suministrados y montados en campo el tramo del
cable de acero correspondiente al bulbo del anclaje ha sido preparado previamente y en la zona de transicioacuten del tramo libre al anclado el cable fue
sellado con cinta plaacutestica para evitar la entrada de lechada de cemento al tramo libre el tramo libre se protegioacute (aisloacute) con una manguera de polietileno actuando
como un forro
lsquo Deterrnnadoacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes Olitos 41
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Figura 13 Armado de anclaje de cable
b) Perforacioacuten
El objetivo de las perforaciones para anclajes es la obtencioacuten de un agujero con
la mayor linealidad posible El diaacutemetro de la perforacioacuten debe permitir la instalacioacuten del anclaje de cable del modo maacutes faacutecil posible
Baacutesicamente existen dos sistemas de perforacioacuten que pueden ser utilizados en
la ejecucioacuten de anclajes El primero es el sistema rotativo convencional y el segundo ha roto percusioacuten
Para la ejecucioacuten de la perforacioacuten se ha empleado el meacutetodo rotativo con el uso de una zapata tipo widia
El sistema que se ha aplicado es de perforacioacuten a rotacioacuten con tuberiacutea HQ hasta la profundidad requerida una vez llegado a la cota se perfora con tuberiacutea de
revestimiento HW (rimando en la zona exterior de la tuberiacutea HQ) hasta llegar a la cota de fondo donde se colocaraacute el anclaje
Se procede a limpiar el sondeo con agua y se retira la tuberiacutea interior HQ una vez retirada toda la tuberiacutea HQ se procede a colocar el anclaje de cable
Bachllldrsquo Jeacute Antonio Paredes Oliws 42
Determinadoacuten del crofidente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclaje
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Colocado el anclaje de cable se procede a retirar la tuberiacutea de revestimiento HW
para despueacutes inyectar el anclaje con lechada de cemento
Figura 14 Colocado de anclaje de cable en sondeo
c) Inyeccioacuten
Los anclajes fueron fijados en el terreno a traveacutes de lechada de cemento compuesta por una mezcla de agua limpia con cemento Portland comuacuten tipo I
La gran mayoriacutea de las recomendaciones y praacutecticas existentes situacutean la relacioacuten
aguacemento entre 045 y 055 en peso
En nuestro caso se ha usado la relacioacuten ac de 050 mezcla que garantiza una
resistencia a la compresioacuten simple de 210 kgcm2 a los 7 diacuteas
Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enve la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 43
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Figura 15 Inyeccioacuten de anclaje de cable
d) Tensado
Todos los anclajes fueron tesados una vez que la lechada de cemento del
anclaje obtuvo la resistencia adecuada (210 kgcm2) se estimoacute en 7 diacuteas como miacutenimo en cada caso
El tesado de los anclajes se realizoacute con gato hidraacuteulico de hasta 100Tn de carga
de trabajo y con una carrera en el pistoacuten de hasta 10rdquo ademaacutes permitioacute tesar
los cables del anclaje en conjunto el tesado se realizoacute hasta llegar al arranque del bulbo
4112 Equipos y Materiales
Relacioacuten de equipos y materiales utilizados
Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Antonio Paredes O liw s 44
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Cuadro Ndeg 12 EQUIPOS UTILIZADOS
ITEM DESCRIPCION CANTIDAD
1 B O M B A DE LO D O S C M O T O R L IS TE R P E T TE R 100
2 B O M B A P A R A TE N S A D O E N E R P A C 100
3 G A T A H ID R A U L IC A E N E R P A C DE 10000 PSI 100
4 E Q U IP O DE P E R F O R A C IO N R O T A T IV O D IA M A N TIN O 100
5 B O M B A DE IN Y E C C IO N DE C E M E N T O 100
6 TU B E R IA DE P E R F O R A C IO N HQ y H W 100
7 TU B E R IA DE IN Y E C C IO N C O N O B T U R A D O R 100
8 E Q U IP O DE SPT 100
42 ESTIMACIOacuteN DE LA CAPACIDAD DE CARGA SEGUacuteN LOS DATOS OBTENIDOS EN EL ESTUDIO DE MECAacuteNICA DE SUELOS
De acuerdo a los datos obtenidos en el estudio de mecaacutenica de suelos se tiene
lo siguiente
Cuadro Ndeg 13 DATOS REALES DEL ESTUDIO
DATOS
Del estudio de mecaacutenica de suelos De los anclajes
Paraacutemetros Unidad Paraacutemetros Unidad
Cohesioacuten 0 Carga de Anclaje NA
Angulo de friccioacuten 2870o Profundidad del bulbo de anclaje 950m
Peso Unitario 1476 KNm3 Diaacutemetro del bulbo 0114m
Clasificacioacuten SUCS Arena limosa gradada SP-SM
Longitud del Bulbo de Anclaje 40 50 y 60m
Factor de seguridad Presioacuten de iny^cioacuten 60 kgcm2
Habiendo obtenido todos los paraacutemetros necesarios se puede estimar las capacidades de cargas de acuerdo a los meacutetodos mencionados en el capiacutetulo anterior(Capiexcltulo III 323)
Deterrntoadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 45
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gt Norma Brasilera NBR 5629
gt Bustamante y Doix 1985
gt Meacutetodo Costa Nunes 1985
421 Norma Brasilera NBR 5629
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son las longitudes
ancladas que 40 50 y 60m asiacute como el valor Itf igual a 15 valor que se
obtiene del tipo de suelo del cuadro Ndeg 10
Cuadro Ndeg 10 - Coeficiente Kf de suelos granulares NBR-5629
Suelo Compacidad
Suelta Compacta Muy Compacta
Limo 010 040 100
Arena Fina 020 060 150
Arena Media 050 120 200
Gruesa y Pedr^ones 100 200 300
2 - M C T O D O D E L A N O R M A B R A S I L E R A - 5 6 2 9
_ J 7 -T = 0 -7 U t L r K s Para suelos granularesmax Z b f
T (max) =
az =
Capacidad de carga limite o ultima TN
Esfuerzo vertical efectivo en el punto medio del anclaje KNm2
O
CIl
II II Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje m
Longitud del bulbo del anclaje m
coeficiente de anclaje dado en la Tabla Ndeg M
Cuadro Ndeg 14 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BR-5629
y e
(K N m 2 )
z
iexclm )
D
(m )
a z
(K N m 2 )
U
( m )
Lb
(m )
K f T ( m a x )
lt trade l
14 8 7 0 01 103 32 0 4 3 4 0 9 15 27 23 _
14 8 65 0 1 9 5 9 4 0 4 3 5 0 15 V 3 1 6 1 ___
14 8 6 0 H 0 1 8 8 5 6 0 4 3 6 0 B U 15 35 01
Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de arolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes Ouumltos 46
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422 Meacutetodo Bustamante y Doix 1985
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son la parte anclada
40 50 y 60m el diaacutemetro perforado 0114m el coeficiente p que es el
coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo seguacuten el tipo de inyeccioacuten para
nuestro caso es el 14 derivaacutendose este valor del estudio de suelo (Cuadro Ndeg
11) El coeficiente qs (resistencia cortante) toma valores de 02 y 025 Mpa
Cuadro Ndeg 11 - Coeficiente p para suelos
Tipo de Suelo Coeficiente P
Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten
Grava 180 13 -14
Grava Arenosa 1 6 -1 8 12 -14
Arena con Grava 1 5 -1 6 12-13
Arena Gruesa 14- 15 11 - 12
Arena Media 1 4 -1 5 11 - 12
Arena Fina 14 -1 5 11 -12
Arena Limosa 14- 15 1 1 -1 2
Limo 14- 16 1 1-1 2
Arcilla 1 8 -2 0 12
Marga 18- 21 11 - 12
Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11
3- METODO DE BUSTAMANTE Y DOIX 1985
T(max) = Capacidad de carga limite o ultima TN
De= Diaacutemetro medio para el tramo anclado m
Dp = Diaacutemetro perforado para el tramo anclado mLb= Longitud del tramo anclado m
P = Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten qs= Resistencia al cizallamiento o cortante Mpa
ldquoDeterminadoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo de anclajerdquoBachiller Jraeacute Antonio Paredes Oliws
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Cuadro Ndeg 15 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BUSTAMANTE DOIX 1985
p Dp
(m)De(m)
Lb(m)
qs
(Mpa)
T (max)
(TN)130 011 0149 40 025 4759130 011 0149 50 02 4759130 011 0149 60 02 5710
423 Meacutetodo Costa Nunes 1985
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada necesarios son la
longitud de la parte anclada 40 50 y 60m el diaacutemetro perforado para el tramo
anclado 0114m ademaacutes el coeficiente de reduccioacuten por la presioacuten no uniforme
ni el coeficiente de aumento de diaacutemetro nd por la presioacuten de inyeccioacuten estos
dos uacuteltimos coeficientes toman valores de 1 otro dato de entrada importante
seguacuten Costa Nunes es la resistencia cortante t que es calculada con la
expresioacuten
T f = c + (c rsquo+CT rsquo 0 SUELOSGRANUWRES
r f = c + (y chnh +CTr )tan0 SUELOS COHESIVOS
C = Cohesioacuten del suelo KNm2yc= Peso especifico del suelo a una profundidad al centro del bulbo KNm3 h = Profundidad al centro del bulbo m
nh = Factorde correccioacuten cuando esta a una superior a 9m 0 = Angulo de friccioacuten
or= 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten KNm2
Para mayoriade asos nh = nb = nd = 10 De acuerdo a Costa Nunes
Cuadro Ndeg 16 RESISTENCIA CORTANTE SEGUacuteN DATOS
C ye h nh 0 OT T
(KNm2) (KNm3) (m) (0 ) (KNm2) (KNm2)
00 148 70 10 287 4000 2756
00 148 65 10 287 4000 2715
00 148 60 10 287 4000 2675
techlllerJtoeacute Antonio Parces Oliws 4 8
Deteminadoacuten del (E fic ien te de resistencia al corte unitario ende la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquo
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La resistencia cortante hallada de esta ecuacioacuten depende de los paraacutemetros
mostrados en la figura superior asiacute como la presioacuten de inyeccioacuten que se usa no
supera los 8 a 10 Kgcm2 con estos datos se halla el esfuerzo cortante que es
un valor de 3924 KNm2 El diaacutemetro medio de la perforacioacuten es de 0137m
1- METODO DE COSTA NUNES
T(max) = C a pa c idad d e ca rga l im i te o u l t im a TN
D e = D ia m e tro m e d io d e l b u lb o m
nd= C o e f ic ie n te d e a u m e n to d e l d ia m e tro d e b id o a la p re s ioacute n d e in y e c c ioacute n
^ = L o n g itu d d e l t ra m o a n c la d o m
nl = C o e f ic ie n te d e re d u c c ioacute n d e lo n g itu d p o r la p re s ioacute n n o u n ifo rm e
x = R e s is te n c ia al c iz a lla m ie n to e n la In te r fa s e b u lb o s u e lo K N m 2
Cuadro Ndeg17 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO COSTA NUNES 1985
ni Lb nd De Tmax(m) (m) (TN)
10 40 10 011 403
10 50 10 011 497
10 60 10 011 587
Aplicado estos tres meacutetodos para calcular la capacidad de carga uacuteltima podemos elaborar el siguiente cuadro Ndeg 18
Cuadro Ndeg 18 CUADRO RESUMEN PARA LAS DIFERENTES LONGITUDES DE BULBOS
ANCLAJE METODO NBR-5629 BUSTAMANTE Y DOIX COSTA NUNES
BULBO T (Max) T (Max) T (Max)
(m) (TN) (TN) (TN)
40 27-23I M t 4759 4030
50 3161 4759 4970
60 3501 5710 5870
D e t^m ito a oacute n del ^laquo fic ien te de resistencia al to rte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 49
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43 RESISTENCIA ENTRE EL BULBO Y EL SUELO
La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las
propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y
la presioacuten de inyeccioacuten (Cuadro N0 11)
El esfuerzo al cortante en el anclaje puede ser calculado por la expresioacuten
(Littlejohn y Bruce 1975)
Ecuacioacuten (10)
Doacutende
T = Fuerza de tensioacuten de disentildeo
D h = Diaacutemetro del hueco
r a = Esfuerzo de cortante permitido
Lb = Longitud cementada del bulbo
Determ l^raoacuten del ctoficiente de resistencia al torte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje Bachiller Jraeacute Antonio Partoes O lilaquo s 50
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Cuadro N0 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuerzos en bulbos de diaacutemetro
pequentildeo (Sabatini y otros 1999)
Tipo de SueloFactor Suelo Granular Suelo Cohesivo
Propiedades del sueloAngulo de friccioacuten tamantildeo y distribucioacuten de los agriados Mheslon Indice plastico
l^todo de perforacioacuten El uso de tuberiacutea de revestimiento aumenta los esfuereos normales y de friccioacuten
El uso de lodos en la ^rforacioacuten disminuye la capacidad
Longitud del bulto
La resistencia aumenta al aumentar la longitud del bulbo hasta los 6 metros con incrementos moderados hasta los 12 metros y muy ^co Incremento despueacutes de los 12 m
Incrementos continuos en suelos con resistencia no drenada menor de 96 kPa
1 ----mdash r
Aumenta la resistencia hasta un diaacutemetro de 30 centiacutemetros
Diaacutemetro del bulboAumenta la resistencia al aumentarel diaacutemetro hasta 10 centiacutemetros y muy poco a partir de ese diaacutemetro
i
La capacidad del ancla aumenta al aumentar la presioacuten de inyeccioacutenPresioacuten de Inyeccioacuten
La capacidad del ancla aumenta solamente con inyeccioacuten por etapas Presiones iniciales muy altas deben evltarse
En el Cuadro N0 20 se muestran algunos valores del esfuerzo de cortante permitido para anclajes en roca y en suelos Los tendones deben separarse
entre siacute utilizando espaciadores para asegurar la adherencia total de cada uno
de ellos a la mezcla cementante en toda la longitud del bulbo Adicionalmente
deben colocarse centralizadores para garantizar que existe un cubrimiento de mezcla de miacutenimo 10mm
Determinadoacuten del cw ficlente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliras 51
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Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo
interface a lo largo del bulbo (Modificado de PTI
de anclaje y el material en la
1996)
R esistencia Uacute ltim a al C ortan te R es is tenc ia Uacute ltim a alen tre el Bulbo y el ^ t e r ia l en la C ortan te entre el B u lto y el
T ipo de ^ t e r ia l In tertace P eriacutem etra l del B u lto ^ t e r i a l en la Interfacepara Iny toc ione s por P eriacutem etra l del B u lto para
G ravedad Inyecciones a P resioacuten
Kpa Kpa
G ranito y basa lto 1700 a 3100
C aliza do lom fflca 1 4 0 0 a 2 1 0 0
C aliza blanda 1000 a 1ltW0
P izarras y lutitas duras 800 a 1400
Lutrias blandas 200 a 800
Aren iscas 800 a 1700
Aren iscas m e tto riza d a s 700 a 800
C reta 200 a 1100
^ r g a m eteorizada 150 a 250
C oncre to 1400 a 2 8 0 0
Arcilla lim osa blanda30 a 70
Arcilla lim osa30 a 70
Arcilla dura de p lastic idad m edia a alta
30 a 70 30 a 100
Arcilla m uy dura de p lastic idad m edia a alta
70 a 170
Arcilla m u y dura lim osa de p lastic idad m edia
270 a 370
Arena de grano m edio a fino dens idad m edia a alta
80 a 370
Arena de grano grueso con grava densidad media
100 a 600
Arena de grano g rueso con grava densidad densa a m uy densa
70 a 140 250 a 900
Arenas lim osas170 a 400
D etritos g lac ia les densos300 a 500
Grava arenosa densidad m edia200 a 1300
Grava arenosa densa a m uy densa 270 a 1300
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario en te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 52
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Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga en bulbos de anclas preshy
tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatini y otros 1999)
Tipo de Suelo
DensidadRelativa
(SPT)
Transferencia Estirada en
kNmmdashf---------------------- 1
Suelta 145^ en a y l^d ia densa 220grava Densa 290
Suelta 100^ en a l^dia densa 145
Densa 190
Suelta 70^ en a y l^d ia densa 100limos Densa 130
I^zcla de arenay arcilla Dura 30de baja l^ y Dura 60plasticidad
Suelta SPT = 4 a 15^ d ia densa SPT = 15 a 30
Densa SPT = mas de 30
431 Calculo de la adherencia
La resistencia a la adherencia muy raramente se mide en el laboratorio y no existe un procedimiento estaacutendar para calcularla La mayoriacutea de los disentildeos se basan en estimativos ldquocrudosrdquo de la resistencia entre el suelo o roca y el bulbo
por correlacioacuten con casos similares tablas de resistencias tiacutepicas o por la
experiencia local
La carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar SPT como se
indica en la Cuadro Ndeg 20 (Sabatini y otros 1999) El factor de seguridad recomendado debe ser mayor de 20
La suposicioacuten de la resistencia entre el bulbo y el suelo genera una gran incertidumbre en el disentildeo y en ocasiones se ha llegado a fracasos
Determlnaaoacuten del cw fic iente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 53
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Como solucioacuten a la incertidumbre generada por la suposicioacuten de la adherencia
entre el bulbo y el suelo se acostumbra a realizar pruebas de carga de anclajes
con el objeto de verificar en campo los valores supuestos y si es necesario
modificar las longitudes del bulbo o las cargas aplicadas
Estos ensayos son muy importantes al inicio del proceso de construccioacuten de los
anclajes Despueacutes de realizados los ensayos de carga se procede a revisar y
actualizar el disentildeo en lo relacionado con los bulbos de anclaje especialmente
cuando se requiere aumentar su longitud
44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE EL BULBO Y EL
SUELO EN VILLA EL SALVADOR
441 Tensado de anclajes
Los anclajes han sido tensados hasta llegar al arranque del bulbo para esto se
detalla a continuacioacuten los resultados de la prueba de tensado
Cuadro Ndeg 22 CARGA DE ARRANQUE DE BULBOS EN VILLA EL SALVADOR
Anclaje Longitud Bulbo (m) Carga Tesado (TN)
A-I 40 3646
A-ll 50 4215
A-lll () 60 4404
() Para el anclaje A-lll no se llegoacute al arranque
Con los datos obtenidos procedemos a calcular el esfuerzo de corte en la
interaccioacuten bulbo - suelo para esto nos apoyamos con la Ecuacioacuten (10)
Seguacuten la ecuacioacuten se tiene
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller J toeacute Antonio Paredes OHtos 54
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T
nDhLb
Cuadro Ndeg 23 ESFUERZO DE CORTE ENTRE BULBO - SUELO EN VILLA EL SALVADOR
ANCLAJE T(TN) Dh (m) Lb(m) T a (KNm2)
A-I 3646 01143 40 24902
A-ll 4215 01143 50 23030
A-lll () 4404 01143 60 20053
lsquo to te rm in^oacuten del ctoficlente de resistencia al torte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 55
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Ciril OBTENIDOS
CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS
51 Capacidad de Carga Ultima Obtenido
La capacidad de carga ultima obtenida en campo para los anclajes A-I y A-ll se
verifica cuando el bulbo falla por arrancamiento mientras que para el anclaje A- III el bulbo no falla por arrancamiento sin embargo se ensaya hasta llegar al
liacutemite de fluencia
De acuerdo al cuadro N0 22 para los anclajes A-I y A-ll se ha llegado a la carga
ultima mientras que para el anclaje A-lll se ha llegado a la carga miacutenima de
fluencia
El cuadro N0 23 nos indica el esfuerzo de corte real que existe entre el bulbo y
el suelo de la zona en estudio los valores de ^ a para los anclajes A-I y A-ll son
calculados de acuerdo a la Ecuacioacuten (10)
52 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido
De los valores obtenidos con referencia a los anclajes A-I y A-ll se puede
comparar con los valores del Cuadro Ndeg 20 por consiguiente para las arenas
limosas se tiene un rango de valores que pudiera tomar ^ a (170 KNm2 - 400
KNm2) el cual estaacute dentro de ese rango nuestros valores hallados para nuestro
tipo de suelo en estudio seguacuten el Cuadro Ndeg 23
Haciendo un graacutefico comparativo con los resultados obtenidos del Cuadro Ndeg 23
y los datos que nos brinda el Cuadro Ndeg 20 de acuerdo al rango de valores se
tiene el Figura Ndeg 16
En la Figura Ndeg 16 podemos visualizar los valores obtenidos que se encuentran
dentro del rango de valores de Resistencia Uacuteltima al Cortante entre el Bulbo y el
suelo arenoso
Determinacioacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 56
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Civil OBTENIDOS
Figura Ndeg 16 Valores resistencia uacuteltima
Tambieacuten se pudo observar que los diaacutemetros reales fueron mayores en
comparacioacuten con el diaacutemetro de perforacioacuten tal como se muestra en el cuadro
N0 24 -
Cuadro Ndeg 24 DIAacuteMETROS REALES EN CAMPO Y EL EN AUMENTO
ANCLAJE D Teoacuterico (m)D Real de
Anclaje (m)() Aumento
A-I 01143 0141 2336
A-ll 01143 0147 2860
A-lll () 01143 0151 3211
lsquo Deteroinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte uniterio e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jw eacute Antonio Paredes O liw s 57
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
61 CONCLUSIONES
1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de
valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se
realizoacute la prueba (Villa el Salvador)
2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de
resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso
para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar
en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de
suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador
3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada
4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)
debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo
previamente calibrado
5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo
tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de
Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros
meacutetodos estimativos
6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga
requerida
7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten
8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58
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Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi c o n c l u s io n e s y r e c o m e n d a c io n e s
62 RECOMENDACIONES
1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de
verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del
comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio
2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con
precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las
longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea
evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de
perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria
de los anclajes
3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en
cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser
mayores
4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable
controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten
los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos
lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil B IB L IO G R A F IA
BIBLIOGRAFIacuteA
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Determlnatiacuteoacuten del c iacutec le n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de anclajetachlller Jraeacute Antonio Paredes Oliws 60
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CAPITULO lli PARAacuteMETROSGEOTEacuteCNICOS P A MDISENtildeO DE ANCLAJES
= c + +(TI
r M Capacidad de carga limite o ultima
D Diaacutemetro medio del bulboe
nd Coeficiente de aumento del diaacutemetro debido a la presioacuten de inyeccioacuten
nl Coeficiente de reduccioacuten de longitud por la presioacuten no uniforme
Lb Longitud del tramo anclado
r Resistencia al cizallamiento en la interface bulbo - suelo
Para determinar la resistencia al cizallamiento en la interface suelo-bulbo Costa
Nunes (1987) considera el criterio de rotura de Mohr-Coulomb suponiendo una
inyeccioacuten a presioacuten residual a rsquor estimada en un 50 la presioacuten inyeccioacuten dada
c Cohesioacuten
Yc Peso especiacutefico del suelo a una profundidad al centro del bulbo
h Profundidad al centro del bulbo
nh Reduccioacuten del factor de profundidad cuando es maacutes de 9m
0 Angulo de friccioacuten
a r 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten
Seguacuten Costa Nunes en la mayoriacutea de los casos se puede considerar nh = na = nb = 1
lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 39
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA AL CORTE
UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
41 PROCEDIMIENTO DE TRABAJO
El presente procedimiento comprende los trabajos requeridos para la correcta
ejecucioacuten de los anclajes en la zona determinada en villa el salvador
411 Secuencia de los trabajos
4111 Anclajes de cable
Los anclajes post-tensados son estructuras flexibles y lineales compuestos por
varios cordones de acero de alta resistencia los cuales se adhieren o fijan con
cemento dentro de roca o suelo estable (pasando el planode falla) Los anclajes
al tensarlos transmiten los esfuerzos desde el cabezal (extremo visible en la
superficie del talud) hasta el tramo anclado mitigando de esta forma los
movimientos del talud
Los anclajes estaraacuten conformado por cordones de acero grado 270 de baja
relajacioacuten con 58rdquo (1500 mm) de diaacutemetro acorde con los requerimientos del
ASTM A-416 Las caracteriacutesticas mecaacutenicas del acero grado 270 de baja relajacioacuten son
Esfuerzo miacutenimo a la rotura 18980 kgmm2 (18619 KNcm2)
Esfuerzo de fluencia 17082 kgmm2 (16757 KNcm2)
Moacutedulo de elasticidad 2780000 kg (195 KNmm2)
Seguacuten los requerimientos indicados en la norma ASTM A-416 los valores de resistencias miacutenimas del cable se indica a continuacioacuten
Diaacutemetro del cordoacuten 1524 mm (0600 in)
Deterninadoacuten del ^laquofic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 40
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Aacuterea de acero por cordoacuten 14000 mm2 (0153 in2)
Resistencia miacutenima a la rotura (Fr) 2657000 kg (2607 kN)
- Resistencia miacutenima a la fluencia (Sfc) 2391000 kg (2346 kN)
Con estas caracteriacutesticas se obtienen seguacuten los lineamientos para disentildeo
indicados en las recomendaciones del Instituto del Post-Tensado los siguientes valores para cada cable de acero de 06rdquo de diaacutemetro (1524 mm)
- Carga de disentildeo o trabajo (060 F r ) 1595040 kg (15642 KN) Ftr
- Carga de ensayo (120 Ftr) 1914007 kg (18770 KN)
- Carga de incorporacioacuten (105 Ftr) 1674782 kg (16424 KN)
lsquo Porcentaje sugerido para los ensayos en anclajes temporales
a) Armado de Anclajes
La preparacioacuten de los anclajes ha sido realizado sobre una plataforma provisional para el montaje primero se prepararaacute el tubo de inyeccioacuten de PVC
clase 10 con diaacutemetro de 1rdquo donde se ejecutaraacuten los agujeros para la inyeccioacuten
(vaacutelvula-manguito) Luego alrededor del tubo de inyeccioacuten se colocaraacuten los
cables de acero sobre separadores y cortados seguacuten la longitud definitiva del
anclaje
Los cables requeridos fueron suministrados y montados en campo el tramo del
cable de acero correspondiente al bulbo del anclaje ha sido preparado previamente y en la zona de transicioacuten del tramo libre al anclado el cable fue
sellado con cinta plaacutestica para evitar la entrada de lechada de cemento al tramo libre el tramo libre se protegioacute (aisloacute) con una manguera de polietileno actuando
como un forro
lsquo Deterrnnadoacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes Olitos 41
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Figura 13 Armado de anclaje de cable
b) Perforacioacuten
El objetivo de las perforaciones para anclajes es la obtencioacuten de un agujero con
la mayor linealidad posible El diaacutemetro de la perforacioacuten debe permitir la instalacioacuten del anclaje de cable del modo maacutes faacutecil posible
Baacutesicamente existen dos sistemas de perforacioacuten que pueden ser utilizados en
la ejecucioacuten de anclajes El primero es el sistema rotativo convencional y el segundo ha roto percusioacuten
Para la ejecucioacuten de la perforacioacuten se ha empleado el meacutetodo rotativo con el uso de una zapata tipo widia
El sistema que se ha aplicado es de perforacioacuten a rotacioacuten con tuberiacutea HQ hasta la profundidad requerida una vez llegado a la cota se perfora con tuberiacutea de
revestimiento HW (rimando en la zona exterior de la tuberiacutea HQ) hasta llegar a la cota de fondo donde se colocaraacute el anclaje
Se procede a limpiar el sondeo con agua y se retira la tuberiacutea interior HQ una vez retirada toda la tuberiacutea HQ se procede a colocar el anclaje de cable
Bachllldrsquo Jeacute Antonio Paredes Oliws 42
Determinadoacuten del crofidente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclaje
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Colocado el anclaje de cable se procede a retirar la tuberiacutea de revestimiento HW
para despueacutes inyectar el anclaje con lechada de cemento
Figura 14 Colocado de anclaje de cable en sondeo
c) Inyeccioacuten
Los anclajes fueron fijados en el terreno a traveacutes de lechada de cemento compuesta por una mezcla de agua limpia con cemento Portland comuacuten tipo I
La gran mayoriacutea de las recomendaciones y praacutecticas existentes situacutean la relacioacuten
aguacemento entre 045 y 055 en peso
En nuestro caso se ha usado la relacioacuten ac de 050 mezcla que garantiza una
resistencia a la compresioacuten simple de 210 kgcm2 a los 7 diacuteas
Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enve la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 43
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Figura 15 Inyeccioacuten de anclaje de cable
d) Tensado
Todos los anclajes fueron tesados una vez que la lechada de cemento del
anclaje obtuvo la resistencia adecuada (210 kgcm2) se estimoacute en 7 diacuteas como miacutenimo en cada caso
El tesado de los anclajes se realizoacute con gato hidraacuteulico de hasta 100Tn de carga
de trabajo y con una carrera en el pistoacuten de hasta 10rdquo ademaacutes permitioacute tesar
los cables del anclaje en conjunto el tesado se realizoacute hasta llegar al arranque del bulbo
4112 Equipos y Materiales
Relacioacuten de equipos y materiales utilizados
Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Antonio Paredes O liw s 44
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Cuadro Ndeg 12 EQUIPOS UTILIZADOS
ITEM DESCRIPCION CANTIDAD
1 B O M B A DE LO D O S C M O T O R L IS TE R P E T TE R 100
2 B O M B A P A R A TE N S A D O E N E R P A C 100
3 G A T A H ID R A U L IC A E N E R P A C DE 10000 PSI 100
4 E Q U IP O DE P E R F O R A C IO N R O T A T IV O D IA M A N TIN O 100
5 B O M B A DE IN Y E C C IO N DE C E M E N T O 100
6 TU B E R IA DE P E R F O R A C IO N HQ y H W 100
7 TU B E R IA DE IN Y E C C IO N C O N O B T U R A D O R 100
8 E Q U IP O DE SPT 100
42 ESTIMACIOacuteN DE LA CAPACIDAD DE CARGA SEGUacuteN LOS DATOS OBTENIDOS EN EL ESTUDIO DE MECAacuteNICA DE SUELOS
De acuerdo a los datos obtenidos en el estudio de mecaacutenica de suelos se tiene
lo siguiente
Cuadro Ndeg 13 DATOS REALES DEL ESTUDIO
DATOS
Del estudio de mecaacutenica de suelos De los anclajes
Paraacutemetros Unidad Paraacutemetros Unidad
Cohesioacuten 0 Carga de Anclaje NA
Angulo de friccioacuten 2870o Profundidad del bulbo de anclaje 950m
Peso Unitario 1476 KNm3 Diaacutemetro del bulbo 0114m
Clasificacioacuten SUCS Arena limosa gradada SP-SM
Longitud del Bulbo de Anclaje 40 50 y 60m
Factor de seguridad Presioacuten de iny^cioacuten 60 kgcm2
Habiendo obtenido todos los paraacutemetros necesarios se puede estimar las capacidades de cargas de acuerdo a los meacutetodos mencionados en el capiacutetulo anterior(Capiexcltulo III 323)
Deterrntoadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 45
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gt Norma Brasilera NBR 5629
gt Bustamante y Doix 1985
gt Meacutetodo Costa Nunes 1985
421 Norma Brasilera NBR 5629
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son las longitudes
ancladas que 40 50 y 60m asiacute como el valor Itf igual a 15 valor que se
obtiene del tipo de suelo del cuadro Ndeg 10
Cuadro Ndeg 10 - Coeficiente Kf de suelos granulares NBR-5629
Suelo Compacidad
Suelta Compacta Muy Compacta
Limo 010 040 100
Arena Fina 020 060 150
Arena Media 050 120 200
Gruesa y Pedr^ones 100 200 300
2 - M C T O D O D E L A N O R M A B R A S I L E R A - 5 6 2 9
_ J 7 -T = 0 -7 U t L r K s Para suelos granularesmax Z b f
T (max) =
az =
Capacidad de carga limite o ultima TN
Esfuerzo vertical efectivo en el punto medio del anclaje KNm2
O
CIl
II II Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje m
Longitud del bulbo del anclaje m
coeficiente de anclaje dado en la Tabla Ndeg M
Cuadro Ndeg 14 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BR-5629
y e
(K N m 2 )
z
iexclm )
D
(m )
a z
(K N m 2 )
U
( m )
Lb
(m )
K f T ( m a x )
lt trade l
14 8 7 0 01 103 32 0 4 3 4 0 9 15 27 23 _
14 8 65 0 1 9 5 9 4 0 4 3 5 0 15 V 3 1 6 1 ___
14 8 6 0 H 0 1 8 8 5 6 0 4 3 6 0 B U 15 35 01
Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de arolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes Ouumltos 46
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422 Meacutetodo Bustamante y Doix 1985
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son la parte anclada
40 50 y 60m el diaacutemetro perforado 0114m el coeficiente p que es el
coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo seguacuten el tipo de inyeccioacuten para
nuestro caso es el 14 derivaacutendose este valor del estudio de suelo (Cuadro Ndeg
11) El coeficiente qs (resistencia cortante) toma valores de 02 y 025 Mpa
Cuadro Ndeg 11 - Coeficiente p para suelos
Tipo de Suelo Coeficiente P
Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten
Grava 180 13 -14
Grava Arenosa 1 6 -1 8 12 -14
Arena con Grava 1 5 -1 6 12-13
Arena Gruesa 14- 15 11 - 12
Arena Media 1 4 -1 5 11 - 12
Arena Fina 14 -1 5 11 -12
Arena Limosa 14- 15 1 1 -1 2
Limo 14- 16 1 1-1 2
Arcilla 1 8 -2 0 12
Marga 18- 21 11 - 12
Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11
3- METODO DE BUSTAMANTE Y DOIX 1985
T(max) = Capacidad de carga limite o ultima TN
De= Diaacutemetro medio para el tramo anclado m
Dp = Diaacutemetro perforado para el tramo anclado mLb= Longitud del tramo anclado m
P = Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten qs= Resistencia al cizallamiento o cortante Mpa
ldquoDeterminadoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo de anclajerdquoBachiller Jraeacute Antonio Paredes Oliws
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Cuadro Ndeg 15 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BUSTAMANTE DOIX 1985
p Dp
(m)De(m)
Lb(m)
qs
(Mpa)
T (max)
(TN)130 011 0149 40 025 4759130 011 0149 50 02 4759130 011 0149 60 02 5710
423 Meacutetodo Costa Nunes 1985
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada necesarios son la
longitud de la parte anclada 40 50 y 60m el diaacutemetro perforado para el tramo
anclado 0114m ademaacutes el coeficiente de reduccioacuten por la presioacuten no uniforme
ni el coeficiente de aumento de diaacutemetro nd por la presioacuten de inyeccioacuten estos
dos uacuteltimos coeficientes toman valores de 1 otro dato de entrada importante
seguacuten Costa Nunes es la resistencia cortante t que es calculada con la
expresioacuten
T f = c + (c rsquo+CT rsquo 0 SUELOSGRANUWRES
r f = c + (y chnh +CTr )tan0 SUELOS COHESIVOS
C = Cohesioacuten del suelo KNm2yc= Peso especifico del suelo a una profundidad al centro del bulbo KNm3 h = Profundidad al centro del bulbo m
nh = Factorde correccioacuten cuando esta a una superior a 9m 0 = Angulo de friccioacuten
or= 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten KNm2
Para mayoriade asos nh = nb = nd = 10 De acuerdo a Costa Nunes
Cuadro Ndeg 16 RESISTENCIA CORTANTE SEGUacuteN DATOS
C ye h nh 0 OT T
(KNm2) (KNm3) (m) (0 ) (KNm2) (KNm2)
00 148 70 10 287 4000 2756
00 148 65 10 287 4000 2715
00 148 60 10 287 4000 2675
techlllerJtoeacute Antonio Parces Oliws 4 8
Deteminadoacuten del (E fic ien te de resistencia al corte unitario ende la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquo
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
La resistencia cortante hallada de esta ecuacioacuten depende de los paraacutemetros
mostrados en la figura superior asiacute como la presioacuten de inyeccioacuten que se usa no
supera los 8 a 10 Kgcm2 con estos datos se halla el esfuerzo cortante que es
un valor de 3924 KNm2 El diaacutemetro medio de la perforacioacuten es de 0137m
1- METODO DE COSTA NUNES
T(max) = C a pa c idad d e ca rga l im i te o u l t im a TN
D e = D ia m e tro m e d io d e l b u lb o m
nd= C o e f ic ie n te d e a u m e n to d e l d ia m e tro d e b id o a la p re s ioacute n d e in y e c c ioacute n
^ = L o n g itu d d e l t ra m o a n c la d o m
nl = C o e f ic ie n te d e re d u c c ioacute n d e lo n g itu d p o r la p re s ioacute n n o u n ifo rm e
x = R e s is te n c ia al c iz a lla m ie n to e n la In te r fa s e b u lb o s u e lo K N m 2
Cuadro Ndeg17 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO COSTA NUNES 1985
ni Lb nd De Tmax(m) (m) (TN)
10 40 10 011 403
10 50 10 011 497
10 60 10 011 587
Aplicado estos tres meacutetodos para calcular la capacidad de carga uacuteltima podemos elaborar el siguiente cuadro Ndeg 18
Cuadro Ndeg 18 CUADRO RESUMEN PARA LAS DIFERENTES LONGITUDES DE BULBOS
ANCLAJE METODO NBR-5629 BUSTAMANTE Y DOIX COSTA NUNES
BULBO T (Max) T (Max) T (Max)
(m) (TN) (TN) (TN)
40 27-23I M t 4759 4030
50 3161 4759 4970
60 3501 5710 5870
D e t^m ito a oacute n del ^laquo fic ien te de resistencia al to rte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 49
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
43 RESISTENCIA ENTRE EL BULBO Y EL SUELO
La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las
propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y
la presioacuten de inyeccioacuten (Cuadro N0 11)
El esfuerzo al cortante en el anclaje puede ser calculado por la expresioacuten
(Littlejohn y Bruce 1975)
Ecuacioacuten (10)
Doacutende
T = Fuerza de tensioacuten de disentildeo
D h = Diaacutemetro del hueco
r a = Esfuerzo de cortante permitido
Lb = Longitud cementada del bulbo
Determ l^raoacuten del ctoficiente de resistencia al torte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje Bachiller Jraeacute Antonio Partoes O lilaquo s 50
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Cuadro N0 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuerzos en bulbos de diaacutemetro
pequentildeo (Sabatini y otros 1999)
Tipo de SueloFactor Suelo Granular Suelo Cohesivo
Propiedades del sueloAngulo de friccioacuten tamantildeo y distribucioacuten de los agriados Mheslon Indice plastico
l^todo de perforacioacuten El uso de tuberiacutea de revestimiento aumenta los esfuereos normales y de friccioacuten
El uso de lodos en la ^rforacioacuten disminuye la capacidad
Longitud del bulto
La resistencia aumenta al aumentar la longitud del bulbo hasta los 6 metros con incrementos moderados hasta los 12 metros y muy ^co Incremento despueacutes de los 12 m
Incrementos continuos en suelos con resistencia no drenada menor de 96 kPa
1 ----mdash r
Aumenta la resistencia hasta un diaacutemetro de 30 centiacutemetros
Diaacutemetro del bulboAumenta la resistencia al aumentarel diaacutemetro hasta 10 centiacutemetros y muy poco a partir de ese diaacutemetro
i
La capacidad del ancla aumenta al aumentar la presioacuten de inyeccioacutenPresioacuten de Inyeccioacuten
La capacidad del ancla aumenta solamente con inyeccioacuten por etapas Presiones iniciales muy altas deben evltarse
En el Cuadro N0 20 se muestran algunos valores del esfuerzo de cortante permitido para anclajes en roca y en suelos Los tendones deben separarse
entre siacute utilizando espaciadores para asegurar la adherencia total de cada uno
de ellos a la mezcla cementante en toda la longitud del bulbo Adicionalmente
deben colocarse centralizadores para garantizar que existe un cubrimiento de mezcla de miacutenimo 10mm
Determinadoacuten del cw ficlente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliras 51
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo
interface a lo largo del bulbo (Modificado de PTI
de anclaje y el material en la
1996)
R esistencia Uacute ltim a al C ortan te R es is tenc ia Uacute ltim a alen tre el Bulbo y el ^ t e r ia l en la C ortan te entre el B u lto y el
T ipo de ^ t e r ia l In tertace P eriacutem etra l del B u lto ^ t e r i a l en la Interfacepara Iny toc ione s por P eriacutem etra l del B u lto para
G ravedad Inyecciones a P resioacuten
Kpa Kpa
G ranito y basa lto 1700 a 3100
C aliza do lom fflca 1 4 0 0 a 2 1 0 0
C aliza blanda 1000 a 1ltW0
P izarras y lutitas duras 800 a 1400
Lutrias blandas 200 a 800
Aren iscas 800 a 1700
Aren iscas m e tto riza d a s 700 a 800
C reta 200 a 1100
^ r g a m eteorizada 150 a 250
C oncre to 1400 a 2 8 0 0
Arcilla lim osa blanda30 a 70
Arcilla lim osa30 a 70
Arcilla dura de p lastic idad m edia a alta
30 a 70 30 a 100
Arcilla m uy dura de p lastic idad m edia a alta
70 a 170
Arcilla m u y dura lim osa de p lastic idad m edia
270 a 370
Arena de grano m edio a fino dens idad m edia a alta
80 a 370
Arena de grano grueso con grava densidad media
100 a 600
Arena de grano g rueso con grava densidad densa a m uy densa
70 a 140 250 a 900
Arenas lim osas170 a 400
D etritos g lac ia les densos300 a 500
Grava arenosa densidad m edia200 a 1300
Grava arenosa densa a m uy densa 270 a 1300
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario en te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 52
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga en bulbos de anclas preshy
tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatini y otros 1999)
Tipo de Suelo
DensidadRelativa
(SPT)
Transferencia Estirada en
kNmmdashf---------------------- 1
Suelta 145^ en a y l^d ia densa 220grava Densa 290
Suelta 100^ en a l^dia densa 145
Densa 190
Suelta 70^ en a y l^d ia densa 100limos Densa 130
I^zcla de arenay arcilla Dura 30de baja l^ y Dura 60plasticidad
Suelta SPT = 4 a 15^ d ia densa SPT = 15 a 30
Densa SPT = mas de 30
431 Calculo de la adherencia
La resistencia a la adherencia muy raramente se mide en el laboratorio y no existe un procedimiento estaacutendar para calcularla La mayoriacutea de los disentildeos se basan en estimativos ldquocrudosrdquo de la resistencia entre el suelo o roca y el bulbo
por correlacioacuten con casos similares tablas de resistencias tiacutepicas o por la
experiencia local
La carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar SPT como se
indica en la Cuadro Ndeg 20 (Sabatini y otros 1999) El factor de seguridad recomendado debe ser mayor de 20
La suposicioacuten de la resistencia entre el bulbo y el suelo genera una gran incertidumbre en el disentildeo y en ocasiones se ha llegado a fracasos
Determlnaaoacuten del cw fic iente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 53
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILM EL SALVADOR
Como solucioacuten a la incertidumbre generada por la suposicioacuten de la adherencia
entre el bulbo y el suelo se acostumbra a realizar pruebas de carga de anclajes
con el objeto de verificar en campo los valores supuestos y si es necesario
modificar las longitudes del bulbo o las cargas aplicadas
Estos ensayos son muy importantes al inicio del proceso de construccioacuten de los
anclajes Despueacutes de realizados los ensayos de carga se procede a revisar y
actualizar el disentildeo en lo relacionado con los bulbos de anclaje especialmente
cuando se requiere aumentar su longitud
44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE EL BULBO Y EL
SUELO EN VILLA EL SALVADOR
441 Tensado de anclajes
Los anclajes han sido tensados hasta llegar al arranque del bulbo para esto se
detalla a continuacioacuten los resultados de la prueba de tensado
Cuadro Ndeg 22 CARGA DE ARRANQUE DE BULBOS EN VILLA EL SALVADOR
Anclaje Longitud Bulbo (m) Carga Tesado (TN)
A-I 40 3646
A-ll 50 4215
A-lll () 60 4404
() Para el anclaje A-lll no se llegoacute al arranque
Con los datos obtenidos procedemos a calcular el esfuerzo de corte en la
interaccioacuten bulbo - suelo para esto nos apoyamos con la Ecuacioacuten (10)
Seguacuten la ecuacioacuten se tiene
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller J toeacute Antonio Paredes OHtos 54
NIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA Facultad de Ingenieriacutea Civil
CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
T
nDhLb
Cuadro Ndeg 23 ESFUERZO DE CORTE ENTRE BULBO - SUELO EN VILLA EL SALVADOR
ANCLAJE T(TN) Dh (m) Lb(m) T a (KNm2)
A-I 3646 01143 40 24902
A-ll 4215 01143 50 23030
A-lll () 4404 01143 60 20053
lsquo to te rm in^oacuten del ctoficlente de resistencia al torte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 55
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Ciril OBTENIDOS
CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS
51 Capacidad de Carga Ultima Obtenido
La capacidad de carga ultima obtenida en campo para los anclajes A-I y A-ll se
verifica cuando el bulbo falla por arrancamiento mientras que para el anclaje A- III el bulbo no falla por arrancamiento sin embargo se ensaya hasta llegar al
liacutemite de fluencia
De acuerdo al cuadro N0 22 para los anclajes A-I y A-ll se ha llegado a la carga
ultima mientras que para el anclaje A-lll se ha llegado a la carga miacutenima de
fluencia
El cuadro N0 23 nos indica el esfuerzo de corte real que existe entre el bulbo y
el suelo de la zona en estudio los valores de ^ a para los anclajes A-I y A-ll son
calculados de acuerdo a la Ecuacioacuten (10)
52 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido
De los valores obtenidos con referencia a los anclajes A-I y A-ll se puede
comparar con los valores del Cuadro Ndeg 20 por consiguiente para las arenas
limosas se tiene un rango de valores que pudiera tomar ^ a (170 KNm2 - 400
KNm2) el cual estaacute dentro de ese rango nuestros valores hallados para nuestro
tipo de suelo en estudio seguacuten el Cuadro Ndeg 23
Haciendo un graacutefico comparativo con los resultados obtenidos del Cuadro Ndeg 23
y los datos que nos brinda el Cuadro Ndeg 20 de acuerdo al rango de valores se
tiene el Figura Ndeg 16
En la Figura Ndeg 16 podemos visualizar los valores obtenidos que se encuentran
dentro del rango de valores de Resistencia Uacuteltima al Cortante entre el Bulbo y el
suelo arenoso
Determinacioacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 56
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Civil OBTENIDOS
Figura Ndeg 16 Valores resistencia uacuteltima
Tambieacuten se pudo observar que los diaacutemetros reales fueron mayores en
comparacioacuten con el diaacutemetro de perforacioacuten tal como se muestra en el cuadro
N0 24 -
Cuadro Ndeg 24 DIAacuteMETROS REALES EN CAMPO Y EL EN AUMENTO
ANCLAJE D Teoacuterico (m)D Real de
Anclaje (m)() Aumento
A-I 01143 0141 2336
A-ll 01143 0147 2860
A-lll () 01143 0151 3211
lsquo Deteroinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte uniterio e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jw eacute Antonio Paredes O liw s 57
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
61 CONCLUSIONES
1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de
valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se
realizoacute la prueba (Villa el Salvador)
2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de
resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso
para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar
en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de
suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador
3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada
4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)
debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo
previamente calibrado
5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo
tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de
Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros
meacutetodos estimativos
6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga
requerida
7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten
8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi c o n c l u s io n e s y r e c o m e n d a c io n e s
62 RECOMENDACIONES
1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de
verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del
comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio
2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con
precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las
longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea
evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de
perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria
de los anclajes
3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en
cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser
mayores
4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable
controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten
los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos
lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil B IB L IO G R A F IA
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Determlnatiacuteoacuten del c iacutec le n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de anclajetachlller Jraeacute Antonio Paredes Oliws 60
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA AL CORTE
UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
41 PROCEDIMIENTO DE TRABAJO
El presente procedimiento comprende los trabajos requeridos para la correcta
ejecucioacuten de los anclajes en la zona determinada en villa el salvador
411 Secuencia de los trabajos
4111 Anclajes de cable
Los anclajes post-tensados son estructuras flexibles y lineales compuestos por
varios cordones de acero de alta resistencia los cuales se adhieren o fijan con
cemento dentro de roca o suelo estable (pasando el planode falla) Los anclajes
al tensarlos transmiten los esfuerzos desde el cabezal (extremo visible en la
superficie del talud) hasta el tramo anclado mitigando de esta forma los
movimientos del talud
Los anclajes estaraacuten conformado por cordones de acero grado 270 de baja
relajacioacuten con 58rdquo (1500 mm) de diaacutemetro acorde con los requerimientos del
ASTM A-416 Las caracteriacutesticas mecaacutenicas del acero grado 270 de baja relajacioacuten son
Esfuerzo miacutenimo a la rotura 18980 kgmm2 (18619 KNcm2)
Esfuerzo de fluencia 17082 kgmm2 (16757 KNcm2)
Moacutedulo de elasticidad 2780000 kg (195 KNmm2)
Seguacuten los requerimientos indicados en la norma ASTM A-416 los valores de resistencias miacutenimas del cable se indica a continuacioacuten
Diaacutemetro del cordoacuten 1524 mm (0600 in)
Deterninadoacuten del ^laquofic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje bachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 40
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Aacuterea de acero por cordoacuten 14000 mm2 (0153 in2)
Resistencia miacutenima a la rotura (Fr) 2657000 kg (2607 kN)
- Resistencia miacutenima a la fluencia (Sfc) 2391000 kg (2346 kN)
Con estas caracteriacutesticas se obtienen seguacuten los lineamientos para disentildeo
indicados en las recomendaciones del Instituto del Post-Tensado los siguientes valores para cada cable de acero de 06rdquo de diaacutemetro (1524 mm)
- Carga de disentildeo o trabajo (060 F r ) 1595040 kg (15642 KN) Ftr
- Carga de ensayo (120 Ftr) 1914007 kg (18770 KN)
- Carga de incorporacioacuten (105 Ftr) 1674782 kg (16424 KN)
lsquo Porcentaje sugerido para los ensayos en anclajes temporales
a) Armado de Anclajes
La preparacioacuten de los anclajes ha sido realizado sobre una plataforma provisional para el montaje primero se prepararaacute el tubo de inyeccioacuten de PVC
clase 10 con diaacutemetro de 1rdquo donde se ejecutaraacuten los agujeros para la inyeccioacuten
(vaacutelvula-manguito) Luego alrededor del tubo de inyeccioacuten se colocaraacuten los
cables de acero sobre separadores y cortados seguacuten la longitud definitiva del
anclaje
Los cables requeridos fueron suministrados y montados en campo el tramo del
cable de acero correspondiente al bulbo del anclaje ha sido preparado previamente y en la zona de transicioacuten del tramo libre al anclado el cable fue
sellado con cinta plaacutestica para evitar la entrada de lechada de cemento al tramo libre el tramo libre se protegioacute (aisloacute) con una manguera de polietileno actuando
como un forro
lsquo Deterrnnadoacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes Olitos 41
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Figura 13 Armado de anclaje de cable
b) Perforacioacuten
El objetivo de las perforaciones para anclajes es la obtencioacuten de un agujero con
la mayor linealidad posible El diaacutemetro de la perforacioacuten debe permitir la instalacioacuten del anclaje de cable del modo maacutes faacutecil posible
Baacutesicamente existen dos sistemas de perforacioacuten que pueden ser utilizados en
la ejecucioacuten de anclajes El primero es el sistema rotativo convencional y el segundo ha roto percusioacuten
Para la ejecucioacuten de la perforacioacuten se ha empleado el meacutetodo rotativo con el uso de una zapata tipo widia
El sistema que se ha aplicado es de perforacioacuten a rotacioacuten con tuberiacutea HQ hasta la profundidad requerida una vez llegado a la cota se perfora con tuberiacutea de
revestimiento HW (rimando en la zona exterior de la tuberiacutea HQ) hasta llegar a la cota de fondo donde se colocaraacute el anclaje
Se procede a limpiar el sondeo con agua y se retira la tuberiacutea interior HQ una vez retirada toda la tuberiacutea HQ se procede a colocar el anclaje de cable
Bachllldrsquo Jeacute Antonio Paredes Oliws 42
Determinadoacuten del crofidente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclaje
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Colocado el anclaje de cable se procede a retirar la tuberiacutea de revestimiento HW
para despueacutes inyectar el anclaje con lechada de cemento
Figura 14 Colocado de anclaje de cable en sondeo
c) Inyeccioacuten
Los anclajes fueron fijados en el terreno a traveacutes de lechada de cemento compuesta por una mezcla de agua limpia con cemento Portland comuacuten tipo I
La gran mayoriacutea de las recomendaciones y praacutecticas existentes situacutean la relacioacuten
aguacemento entre 045 y 055 en peso
En nuestro caso se ha usado la relacioacuten ac de 050 mezcla que garantiza una
resistencia a la compresioacuten simple de 210 kgcm2 a los 7 diacuteas
Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enve la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 43
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Figura 15 Inyeccioacuten de anclaje de cable
d) Tensado
Todos los anclajes fueron tesados una vez que la lechada de cemento del
anclaje obtuvo la resistencia adecuada (210 kgcm2) se estimoacute en 7 diacuteas como miacutenimo en cada caso
El tesado de los anclajes se realizoacute con gato hidraacuteulico de hasta 100Tn de carga
de trabajo y con una carrera en el pistoacuten de hasta 10rdquo ademaacutes permitioacute tesar
los cables del anclaje en conjunto el tesado se realizoacute hasta llegar al arranque del bulbo
4112 Equipos y Materiales
Relacioacuten de equipos y materiales utilizados
Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Antonio Paredes O liw s 44
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Cuadro Ndeg 12 EQUIPOS UTILIZADOS
ITEM DESCRIPCION CANTIDAD
1 B O M B A DE LO D O S C M O T O R L IS TE R P E T TE R 100
2 B O M B A P A R A TE N S A D O E N E R P A C 100
3 G A T A H ID R A U L IC A E N E R P A C DE 10000 PSI 100
4 E Q U IP O DE P E R F O R A C IO N R O T A T IV O D IA M A N TIN O 100
5 B O M B A DE IN Y E C C IO N DE C E M E N T O 100
6 TU B E R IA DE P E R F O R A C IO N HQ y H W 100
7 TU B E R IA DE IN Y E C C IO N C O N O B T U R A D O R 100
8 E Q U IP O DE SPT 100
42 ESTIMACIOacuteN DE LA CAPACIDAD DE CARGA SEGUacuteN LOS DATOS OBTENIDOS EN EL ESTUDIO DE MECAacuteNICA DE SUELOS
De acuerdo a los datos obtenidos en el estudio de mecaacutenica de suelos se tiene
lo siguiente
Cuadro Ndeg 13 DATOS REALES DEL ESTUDIO
DATOS
Del estudio de mecaacutenica de suelos De los anclajes
Paraacutemetros Unidad Paraacutemetros Unidad
Cohesioacuten 0 Carga de Anclaje NA
Angulo de friccioacuten 2870o Profundidad del bulbo de anclaje 950m
Peso Unitario 1476 KNm3 Diaacutemetro del bulbo 0114m
Clasificacioacuten SUCS Arena limosa gradada SP-SM
Longitud del Bulbo de Anclaje 40 50 y 60m
Factor de seguridad Presioacuten de iny^cioacuten 60 kgcm2
Habiendo obtenido todos los paraacutemetros necesarios se puede estimar las capacidades de cargas de acuerdo a los meacutetodos mencionados en el capiacutetulo anterior(Capiexcltulo III 323)
Deterrntoadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 45
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gt Norma Brasilera NBR 5629
gt Bustamante y Doix 1985
gt Meacutetodo Costa Nunes 1985
421 Norma Brasilera NBR 5629
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son las longitudes
ancladas que 40 50 y 60m asiacute como el valor Itf igual a 15 valor que se
obtiene del tipo de suelo del cuadro Ndeg 10
Cuadro Ndeg 10 - Coeficiente Kf de suelos granulares NBR-5629
Suelo Compacidad
Suelta Compacta Muy Compacta
Limo 010 040 100
Arena Fina 020 060 150
Arena Media 050 120 200
Gruesa y Pedr^ones 100 200 300
2 - M C T O D O D E L A N O R M A B R A S I L E R A - 5 6 2 9
_ J 7 -T = 0 -7 U t L r K s Para suelos granularesmax Z b f
T (max) =
az =
Capacidad de carga limite o ultima TN
Esfuerzo vertical efectivo en el punto medio del anclaje KNm2
O
CIl
II II Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje m
Longitud del bulbo del anclaje m
coeficiente de anclaje dado en la Tabla Ndeg M
Cuadro Ndeg 14 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BR-5629
y e
(K N m 2 )
z
iexclm )
D
(m )
a z
(K N m 2 )
U
( m )
Lb
(m )
K f T ( m a x )
lt trade l
14 8 7 0 01 103 32 0 4 3 4 0 9 15 27 23 _
14 8 65 0 1 9 5 9 4 0 4 3 5 0 15 V 3 1 6 1 ___
14 8 6 0 H 0 1 8 8 5 6 0 4 3 6 0 B U 15 35 01
Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de arolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes Ouumltos 46
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422 Meacutetodo Bustamante y Doix 1985
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son la parte anclada
40 50 y 60m el diaacutemetro perforado 0114m el coeficiente p que es el
coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo seguacuten el tipo de inyeccioacuten para
nuestro caso es el 14 derivaacutendose este valor del estudio de suelo (Cuadro Ndeg
11) El coeficiente qs (resistencia cortante) toma valores de 02 y 025 Mpa
Cuadro Ndeg 11 - Coeficiente p para suelos
Tipo de Suelo Coeficiente P
Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten
Grava 180 13 -14
Grava Arenosa 1 6 -1 8 12 -14
Arena con Grava 1 5 -1 6 12-13
Arena Gruesa 14- 15 11 - 12
Arena Media 1 4 -1 5 11 - 12
Arena Fina 14 -1 5 11 -12
Arena Limosa 14- 15 1 1 -1 2
Limo 14- 16 1 1-1 2
Arcilla 1 8 -2 0 12
Marga 18- 21 11 - 12
Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11
3- METODO DE BUSTAMANTE Y DOIX 1985
T(max) = Capacidad de carga limite o ultima TN
De= Diaacutemetro medio para el tramo anclado m
Dp = Diaacutemetro perforado para el tramo anclado mLb= Longitud del tramo anclado m
P = Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten qs= Resistencia al cizallamiento o cortante Mpa
ldquoDeterminadoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo de anclajerdquoBachiller Jraeacute Antonio Paredes Oliws
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Cuadro Ndeg 15 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BUSTAMANTE DOIX 1985
p Dp
(m)De(m)
Lb(m)
qs
(Mpa)
T (max)
(TN)130 011 0149 40 025 4759130 011 0149 50 02 4759130 011 0149 60 02 5710
423 Meacutetodo Costa Nunes 1985
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada necesarios son la
longitud de la parte anclada 40 50 y 60m el diaacutemetro perforado para el tramo
anclado 0114m ademaacutes el coeficiente de reduccioacuten por la presioacuten no uniforme
ni el coeficiente de aumento de diaacutemetro nd por la presioacuten de inyeccioacuten estos
dos uacuteltimos coeficientes toman valores de 1 otro dato de entrada importante
seguacuten Costa Nunes es la resistencia cortante t que es calculada con la
expresioacuten
T f = c + (c rsquo+CT rsquo 0 SUELOSGRANUWRES
r f = c + (y chnh +CTr )tan0 SUELOS COHESIVOS
C = Cohesioacuten del suelo KNm2yc= Peso especifico del suelo a una profundidad al centro del bulbo KNm3 h = Profundidad al centro del bulbo m
nh = Factorde correccioacuten cuando esta a una superior a 9m 0 = Angulo de friccioacuten
or= 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten KNm2
Para mayoriade asos nh = nb = nd = 10 De acuerdo a Costa Nunes
Cuadro Ndeg 16 RESISTENCIA CORTANTE SEGUacuteN DATOS
C ye h nh 0 OT T
(KNm2) (KNm3) (m) (0 ) (KNm2) (KNm2)
00 148 70 10 287 4000 2756
00 148 65 10 287 4000 2715
00 148 60 10 287 4000 2675
techlllerJtoeacute Antonio Parces Oliws 4 8
Deteminadoacuten del (E fic ien te de resistencia al corte unitario ende la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquo
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La resistencia cortante hallada de esta ecuacioacuten depende de los paraacutemetros
mostrados en la figura superior asiacute como la presioacuten de inyeccioacuten que se usa no
supera los 8 a 10 Kgcm2 con estos datos se halla el esfuerzo cortante que es
un valor de 3924 KNm2 El diaacutemetro medio de la perforacioacuten es de 0137m
1- METODO DE COSTA NUNES
T(max) = C a pa c idad d e ca rga l im i te o u l t im a TN
D e = D ia m e tro m e d io d e l b u lb o m
nd= C o e f ic ie n te d e a u m e n to d e l d ia m e tro d e b id o a la p re s ioacute n d e in y e c c ioacute n
^ = L o n g itu d d e l t ra m o a n c la d o m
nl = C o e f ic ie n te d e re d u c c ioacute n d e lo n g itu d p o r la p re s ioacute n n o u n ifo rm e
x = R e s is te n c ia al c iz a lla m ie n to e n la In te r fa s e b u lb o s u e lo K N m 2
Cuadro Ndeg17 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO COSTA NUNES 1985
ni Lb nd De Tmax(m) (m) (TN)
10 40 10 011 403
10 50 10 011 497
10 60 10 011 587
Aplicado estos tres meacutetodos para calcular la capacidad de carga uacuteltima podemos elaborar el siguiente cuadro Ndeg 18
Cuadro Ndeg 18 CUADRO RESUMEN PARA LAS DIFERENTES LONGITUDES DE BULBOS
ANCLAJE METODO NBR-5629 BUSTAMANTE Y DOIX COSTA NUNES
BULBO T (Max) T (Max) T (Max)
(m) (TN) (TN) (TN)
40 27-23I M t 4759 4030
50 3161 4759 4970
60 3501 5710 5870
D e t^m ito a oacute n del ^laquo fic ien te de resistencia al to rte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 49
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43 RESISTENCIA ENTRE EL BULBO Y EL SUELO
La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las
propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y
la presioacuten de inyeccioacuten (Cuadro N0 11)
El esfuerzo al cortante en el anclaje puede ser calculado por la expresioacuten
(Littlejohn y Bruce 1975)
Ecuacioacuten (10)
Doacutende
T = Fuerza de tensioacuten de disentildeo
D h = Diaacutemetro del hueco
r a = Esfuerzo de cortante permitido
Lb = Longitud cementada del bulbo
Determ l^raoacuten del ctoficiente de resistencia al torte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje Bachiller Jraeacute Antonio Partoes O lilaquo s 50
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Cuadro N0 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuerzos en bulbos de diaacutemetro
pequentildeo (Sabatini y otros 1999)
Tipo de SueloFactor Suelo Granular Suelo Cohesivo
Propiedades del sueloAngulo de friccioacuten tamantildeo y distribucioacuten de los agriados Mheslon Indice plastico
l^todo de perforacioacuten El uso de tuberiacutea de revestimiento aumenta los esfuereos normales y de friccioacuten
El uso de lodos en la ^rforacioacuten disminuye la capacidad
Longitud del bulto
La resistencia aumenta al aumentar la longitud del bulbo hasta los 6 metros con incrementos moderados hasta los 12 metros y muy ^co Incremento despueacutes de los 12 m
Incrementos continuos en suelos con resistencia no drenada menor de 96 kPa
1 ----mdash r
Aumenta la resistencia hasta un diaacutemetro de 30 centiacutemetros
Diaacutemetro del bulboAumenta la resistencia al aumentarel diaacutemetro hasta 10 centiacutemetros y muy poco a partir de ese diaacutemetro
i
La capacidad del ancla aumenta al aumentar la presioacuten de inyeccioacutenPresioacuten de Inyeccioacuten
La capacidad del ancla aumenta solamente con inyeccioacuten por etapas Presiones iniciales muy altas deben evltarse
En el Cuadro N0 20 se muestran algunos valores del esfuerzo de cortante permitido para anclajes en roca y en suelos Los tendones deben separarse
entre siacute utilizando espaciadores para asegurar la adherencia total de cada uno
de ellos a la mezcla cementante en toda la longitud del bulbo Adicionalmente
deben colocarse centralizadores para garantizar que existe un cubrimiento de mezcla de miacutenimo 10mm
Determinadoacuten del cw ficlente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliras 51
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Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo
interface a lo largo del bulbo (Modificado de PTI
de anclaje y el material en la
1996)
R esistencia Uacute ltim a al C ortan te R es is tenc ia Uacute ltim a alen tre el Bulbo y el ^ t e r ia l en la C ortan te entre el B u lto y el
T ipo de ^ t e r ia l In tertace P eriacutem etra l del B u lto ^ t e r i a l en la Interfacepara Iny toc ione s por P eriacutem etra l del B u lto para
G ravedad Inyecciones a P resioacuten
Kpa Kpa
G ranito y basa lto 1700 a 3100
C aliza do lom fflca 1 4 0 0 a 2 1 0 0
C aliza blanda 1000 a 1ltW0
P izarras y lutitas duras 800 a 1400
Lutrias blandas 200 a 800
Aren iscas 800 a 1700
Aren iscas m e tto riza d a s 700 a 800
C reta 200 a 1100
^ r g a m eteorizada 150 a 250
C oncre to 1400 a 2 8 0 0
Arcilla lim osa blanda30 a 70
Arcilla lim osa30 a 70
Arcilla dura de p lastic idad m edia a alta
30 a 70 30 a 100
Arcilla m uy dura de p lastic idad m edia a alta
70 a 170
Arcilla m u y dura lim osa de p lastic idad m edia
270 a 370
Arena de grano m edio a fino dens idad m edia a alta
80 a 370
Arena de grano grueso con grava densidad media
100 a 600
Arena de grano g rueso con grava densidad densa a m uy densa
70 a 140 250 a 900
Arenas lim osas170 a 400
D etritos g lac ia les densos300 a 500
Grava arenosa densidad m edia200 a 1300
Grava arenosa densa a m uy densa 270 a 1300
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario en te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 52
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Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga en bulbos de anclas preshy
tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatini y otros 1999)
Tipo de Suelo
DensidadRelativa
(SPT)
Transferencia Estirada en
kNmmdashf---------------------- 1
Suelta 145^ en a y l^d ia densa 220grava Densa 290
Suelta 100^ en a l^dia densa 145
Densa 190
Suelta 70^ en a y l^d ia densa 100limos Densa 130
I^zcla de arenay arcilla Dura 30de baja l^ y Dura 60plasticidad
Suelta SPT = 4 a 15^ d ia densa SPT = 15 a 30
Densa SPT = mas de 30
431 Calculo de la adherencia
La resistencia a la adherencia muy raramente se mide en el laboratorio y no existe un procedimiento estaacutendar para calcularla La mayoriacutea de los disentildeos se basan en estimativos ldquocrudosrdquo de la resistencia entre el suelo o roca y el bulbo
por correlacioacuten con casos similares tablas de resistencias tiacutepicas o por la
experiencia local
La carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar SPT como se
indica en la Cuadro Ndeg 20 (Sabatini y otros 1999) El factor de seguridad recomendado debe ser mayor de 20
La suposicioacuten de la resistencia entre el bulbo y el suelo genera una gran incertidumbre en el disentildeo y en ocasiones se ha llegado a fracasos
Determlnaaoacuten del cw fic iente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 53
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Como solucioacuten a la incertidumbre generada por la suposicioacuten de la adherencia
entre el bulbo y el suelo se acostumbra a realizar pruebas de carga de anclajes
con el objeto de verificar en campo los valores supuestos y si es necesario
modificar las longitudes del bulbo o las cargas aplicadas
Estos ensayos son muy importantes al inicio del proceso de construccioacuten de los
anclajes Despueacutes de realizados los ensayos de carga se procede a revisar y
actualizar el disentildeo en lo relacionado con los bulbos de anclaje especialmente
cuando se requiere aumentar su longitud
44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE EL BULBO Y EL
SUELO EN VILLA EL SALVADOR
441 Tensado de anclajes
Los anclajes han sido tensados hasta llegar al arranque del bulbo para esto se
detalla a continuacioacuten los resultados de la prueba de tensado
Cuadro Ndeg 22 CARGA DE ARRANQUE DE BULBOS EN VILLA EL SALVADOR
Anclaje Longitud Bulbo (m) Carga Tesado (TN)
A-I 40 3646
A-ll 50 4215
A-lll () 60 4404
() Para el anclaje A-lll no se llegoacute al arranque
Con los datos obtenidos procedemos a calcular el esfuerzo de corte en la
interaccioacuten bulbo - suelo para esto nos apoyamos con la Ecuacioacuten (10)
Seguacuten la ecuacioacuten se tiene
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller J toeacute Antonio Paredes OHtos 54
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T
nDhLb
Cuadro Ndeg 23 ESFUERZO DE CORTE ENTRE BULBO - SUELO EN VILLA EL SALVADOR
ANCLAJE T(TN) Dh (m) Lb(m) T a (KNm2)
A-I 3646 01143 40 24902
A-ll 4215 01143 50 23030
A-lll () 4404 01143 60 20053
lsquo to te rm in^oacuten del ctoficlente de resistencia al torte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 55
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Ciril OBTENIDOS
CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS
51 Capacidad de Carga Ultima Obtenido
La capacidad de carga ultima obtenida en campo para los anclajes A-I y A-ll se
verifica cuando el bulbo falla por arrancamiento mientras que para el anclaje A- III el bulbo no falla por arrancamiento sin embargo se ensaya hasta llegar al
liacutemite de fluencia
De acuerdo al cuadro N0 22 para los anclajes A-I y A-ll se ha llegado a la carga
ultima mientras que para el anclaje A-lll se ha llegado a la carga miacutenima de
fluencia
El cuadro N0 23 nos indica el esfuerzo de corte real que existe entre el bulbo y
el suelo de la zona en estudio los valores de ^ a para los anclajes A-I y A-ll son
calculados de acuerdo a la Ecuacioacuten (10)
52 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido
De los valores obtenidos con referencia a los anclajes A-I y A-ll se puede
comparar con los valores del Cuadro Ndeg 20 por consiguiente para las arenas
limosas se tiene un rango de valores que pudiera tomar ^ a (170 KNm2 - 400
KNm2) el cual estaacute dentro de ese rango nuestros valores hallados para nuestro
tipo de suelo en estudio seguacuten el Cuadro Ndeg 23
Haciendo un graacutefico comparativo con los resultados obtenidos del Cuadro Ndeg 23
y los datos que nos brinda el Cuadro Ndeg 20 de acuerdo al rango de valores se
tiene el Figura Ndeg 16
En la Figura Ndeg 16 podemos visualizar los valores obtenidos que se encuentran
dentro del rango de valores de Resistencia Uacuteltima al Cortante entre el Bulbo y el
suelo arenoso
Determinacioacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 56
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Civil OBTENIDOS
Figura Ndeg 16 Valores resistencia uacuteltima
Tambieacuten se pudo observar que los diaacutemetros reales fueron mayores en
comparacioacuten con el diaacutemetro de perforacioacuten tal como se muestra en el cuadro
N0 24 -
Cuadro Ndeg 24 DIAacuteMETROS REALES EN CAMPO Y EL EN AUMENTO
ANCLAJE D Teoacuterico (m)D Real de
Anclaje (m)() Aumento
A-I 01143 0141 2336
A-ll 01143 0147 2860
A-lll () 01143 0151 3211
lsquo Deteroinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte uniterio e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jw eacute Antonio Paredes O liw s 57
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
61 CONCLUSIONES
1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de
valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se
realizoacute la prueba (Villa el Salvador)
2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de
resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso
para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar
en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de
suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador
3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada
4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)
debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo
previamente calibrado
5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo
tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de
Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros
meacutetodos estimativos
6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga
requerida
7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten
8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58
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Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi c o n c l u s io n e s y r e c o m e n d a c io n e s
62 RECOMENDACIONES
1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de
verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del
comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio
2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con
precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las
longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea
evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de
perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria
de los anclajes
3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en
cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser
mayores
4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable
controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten
los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos
lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil B IB L IO G R A F IA
BIBLIOGRAFIacuteA
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Determlnatiacuteoacuten del c iacutec le n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de anclajetachlller Jraeacute Antonio Paredes Oliws 60
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Aacuterea de acero por cordoacuten 14000 mm2 (0153 in2)
Resistencia miacutenima a la rotura (Fr) 2657000 kg (2607 kN)
- Resistencia miacutenima a la fluencia (Sfc) 2391000 kg (2346 kN)
Con estas caracteriacutesticas se obtienen seguacuten los lineamientos para disentildeo
indicados en las recomendaciones del Instituto del Post-Tensado los siguientes valores para cada cable de acero de 06rdquo de diaacutemetro (1524 mm)
- Carga de disentildeo o trabajo (060 F r ) 1595040 kg (15642 KN) Ftr
- Carga de ensayo (120 Ftr) 1914007 kg (18770 KN)
- Carga de incorporacioacuten (105 Ftr) 1674782 kg (16424 KN)
lsquo Porcentaje sugerido para los ensayos en anclajes temporales
a) Armado de Anclajes
La preparacioacuten de los anclajes ha sido realizado sobre una plataforma provisional para el montaje primero se prepararaacute el tubo de inyeccioacuten de PVC
clase 10 con diaacutemetro de 1rdquo donde se ejecutaraacuten los agujeros para la inyeccioacuten
(vaacutelvula-manguito) Luego alrededor del tubo de inyeccioacuten se colocaraacuten los
cables de acero sobre separadores y cortados seguacuten la longitud definitiva del
anclaje
Los cables requeridos fueron suministrados y montados en campo el tramo del
cable de acero correspondiente al bulbo del anclaje ha sido preparado previamente y en la zona de transicioacuten del tramo libre al anclado el cable fue
sellado con cinta plaacutestica para evitar la entrada de lechada de cemento al tramo libre el tramo libre se protegioacute (aisloacute) con una manguera de polietileno actuando
como un forro
lsquo Deterrnnadoacuten del ^laquo fic ien te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jtoeacute Antonio Paredes Olitos 41
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Figura 13 Armado de anclaje de cable
b) Perforacioacuten
El objetivo de las perforaciones para anclajes es la obtencioacuten de un agujero con
la mayor linealidad posible El diaacutemetro de la perforacioacuten debe permitir la instalacioacuten del anclaje de cable del modo maacutes faacutecil posible
Baacutesicamente existen dos sistemas de perforacioacuten que pueden ser utilizados en
la ejecucioacuten de anclajes El primero es el sistema rotativo convencional y el segundo ha roto percusioacuten
Para la ejecucioacuten de la perforacioacuten se ha empleado el meacutetodo rotativo con el uso de una zapata tipo widia
El sistema que se ha aplicado es de perforacioacuten a rotacioacuten con tuberiacutea HQ hasta la profundidad requerida una vez llegado a la cota se perfora con tuberiacutea de
revestimiento HW (rimando en la zona exterior de la tuberiacutea HQ) hasta llegar a la cota de fondo donde se colocaraacute el anclaje
Se procede a limpiar el sondeo con agua y se retira la tuberiacutea interior HQ una vez retirada toda la tuberiacutea HQ se procede a colocar el anclaje de cable
Bachllldrsquo Jeacute Antonio Paredes Oliws 42
Determinadoacuten del crofidente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclaje
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Colocado el anclaje de cable se procede a retirar la tuberiacutea de revestimiento HW
para despueacutes inyectar el anclaje con lechada de cemento
Figura 14 Colocado de anclaje de cable en sondeo
c) Inyeccioacuten
Los anclajes fueron fijados en el terreno a traveacutes de lechada de cemento compuesta por una mezcla de agua limpia con cemento Portland comuacuten tipo I
La gran mayoriacutea de las recomendaciones y praacutecticas existentes situacutean la relacioacuten
aguacemento entre 045 y 055 en peso
En nuestro caso se ha usado la relacioacuten ac de 050 mezcla que garantiza una
resistencia a la compresioacuten simple de 210 kgcm2 a los 7 diacuteas
Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enve la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 43
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Figura 15 Inyeccioacuten de anclaje de cable
d) Tensado
Todos los anclajes fueron tesados una vez que la lechada de cemento del
anclaje obtuvo la resistencia adecuada (210 kgcm2) se estimoacute en 7 diacuteas como miacutenimo en cada caso
El tesado de los anclajes se realizoacute con gato hidraacuteulico de hasta 100Tn de carga
de trabajo y con una carrera en el pistoacuten de hasta 10rdquo ademaacutes permitioacute tesar
los cables del anclaje en conjunto el tesado se realizoacute hasta llegar al arranque del bulbo
4112 Equipos y Materiales
Relacioacuten de equipos y materiales utilizados
Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Antonio Paredes O liw s 44
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil
CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Cuadro Ndeg 12 EQUIPOS UTILIZADOS
ITEM DESCRIPCION CANTIDAD
1 B O M B A DE LO D O S C M O T O R L IS TE R P E T TE R 100
2 B O M B A P A R A TE N S A D O E N E R P A C 100
3 G A T A H ID R A U L IC A E N E R P A C DE 10000 PSI 100
4 E Q U IP O DE P E R F O R A C IO N R O T A T IV O D IA M A N TIN O 100
5 B O M B A DE IN Y E C C IO N DE C E M E N T O 100
6 TU B E R IA DE P E R F O R A C IO N HQ y H W 100
7 TU B E R IA DE IN Y E C C IO N C O N O B T U R A D O R 100
8 E Q U IP O DE SPT 100
42 ESTIMACIOacuteN DE LA CAPACIDAD DE CARGA SEGUacuteN LOS DATOS OBTENIDOS EN EL ESTUDIO DE MECAacuteNICA DE SUELOS
De acuerdo a los datos obtenidos en el estudio de mecaacutenica de suelos se tiene
lo siguiente
Cuadro Ndeg 13 DATOS REALES DEL ESTUDIO
DATOS
Del estudio de mecaacutenica de suelos De los anclajes
Paraacutemetros Unidad Paraacutemetros Unidad
Cohesioacuten 0 Carga de Anclaje NA
Angulo de friccioacuten 2870o Profundidad del bulbo de anclaje 950m
Peso Unitario 1476 KNm3 Diaacutemetro del bulbo 0114m
Clasificacioacuten SUCS Arena limosa gradada SP-SM
Longitud del Bulbo de Anclaje 40 50 y 60m
Factor de seguridad Presioacuten de iny^cioacuten 60 kgcm2
Habiendo obtenido todos los paraacutemetros necesarios se puede estimar las capacidades de cargas de acuerdo a los meacutetodos mencionados en el capiacutetulo anterior(Capiexcltulo III 323)
Deterrntoadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 45
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gt Norma Brasilera NBR 5629
gt Bustamante y Doix 1985
gt Meacutetodo Costa Nunes 1985
421 Norma Brasilera NBR 5629
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son las longitudes
ancladas que 40 50 y 60m asiacute como el valor Itf igual a 15 valor que se
obtiene del tipo de suelo del cuadro Ndeg 10
Cuadro Ndeg 10 - Coeficiente Kf de suelos granulares NBR-5629
Suelo Compacidad
Suelta Compacta Muy Compacta
Limo 010 040 100
Arena Fina 020 060 150
Arena Media 050 120 200
Gruesa y Pedr^ones 100 200 300
2 - M C T O D O D E L A N O R M A B R A S I L E R A - 5 6 2 9
_ J 7 -T = 0 -7 U t L r K s Para suelos granularesmax Z b f
T (max) =
az =
Capacidad de carga limite o ultima TN
Esfuerzo vertical efectivo en el punto medio del anclaje KNm2
O
CIl
II II Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje m
Longitud del bulbo del anclaje m
coeficiente de anclaje dado en la Tabla Ndeg M
Cuadro Ndeg 14 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BR-5629
y e
(K N m 2 )
z
iexclm )
D
(m )
a z
(K N m 2 )
U
( m )
Lb
(m )
K f T ( m a x )
lt trade l
14 8 7 0 01 103 32 0 4 3 4 0 9 15 27 23 _
14 8 65 0 1 9 5 9 4 0 4 3 5 0 15 V 3 1 6 1 ___
14 8 6 0 H 0 1 8 8 5 6 0 4 3 6 0 B U 15 35 01
Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de arolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes Ouumltos 46
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422 Meacutetodo Bustamante y Doix 1985
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son la parte anclada
40 50 y 60m el diaacutemetro perforado 0114m el coeficiente p que es el
coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo seguacuten el tipo de inyeccioacuten para
nuestro caso es el 14 derivaacutendose este valor del estudio de suelo (Cuadro Ndeg
11) El coeficiente qs (resistencia cortante) toma valores de 02 y 025 Mpa
Cuadro Ndeg 11 - Coeficiente p para suelos
Tipo de Suelo Coeficiente P
Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten
Grava 180 13 -14
Grava Arenosa 1 6 -1 8 12 -14
Arena con Grava 1 5 -1 6 12-13
Arena Gruesa 14- 15 11 - 12
Arena Media 1 4 -1 5 11 - 12
Arena Fina 14 -1 5 11 -12
Arena Limosa 14- 15 1 1 -1 2
Limo 14- 16 1 1-1 2
Arcilla 1 8 -2 0 12
Marga 18- 21 11 - 12
Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11
3- METODO DE BUSTAMANTE Y DOIX 1985
T(max) = Capacidad de carga limite o ultima TN
De= Diaacutemetro medio para el tramo anclado m
Dp = Diaacutemetro perforado para el tramo anclado mLb= Longitud del tramo anclado m
P = Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten qs= Resistencia al cizallamiento o cortante Mpa
ldquoDeterminadoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo de anclajerdquoBachiller Jraeacute Antonio Paredes Oliws
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Cuadro Ndeg 15 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BUSTAMANTE DOIX 1985
p Dp
(m)De(m)
Lb(m)
qs
(Mpa)
T (max)
(TN)130 011 0149 40 025 4759130 011 0149 50 02 4759130 011 0149 60 02 5710
423 Meacutetodo Costa Nunes 1985
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada necesarios son la
longitud de la parte anclada 40 50 y 60m el diaacutemetro perforado para el tramo
anclado 0114m ademaacutes el coeficiente de reduccioacuten por la presioacuten no uniforme
ni el coeficiente de aumento de diaacutemetro nd por la presioacuten de inyeccioacuten estos
dos uacuteltimos coeficientes toman valores de 1 otro dato de entrada importante
seguacuten Costa Nunes es la resistencia cortante t que es calculada con la
expresioacuten
T f = c + (c rsquo+CT rsquo 0 SUELOSGRANUWRES
r f = c + (y chnh +CTr )tan0 SUELOS COHESIVOS
C = Cohesioacuten del suelo KNm2yc= Peso especifico del suelo a una profundidad al centro del bulbo KNm3 h = Profundidad al centro del bulbo m
nh = Factorde correccioacuten cuando esta a una superior a 9m 0 = Angulo de friccioacuten
or= 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten KNm2
Para mayoriade asos nh = nb = nd = 10 De acuerdo a Costa Nunes
Cuadro Ndeg 16 RESISTENCIA CORTANTE SEGUacuteN DATOS
C ye h nh 0 OT T
(KNm2) (KNm3) (m) (0 ) (KNm2) (KNm2)
00 148 70 10 287 4000 2756
00 148 65 10 287 4000 2715
00 148 60 10 287 4000 2675
techlllerJtoeacute Antonio Parces Oliws 4 8
Deteminadoacuten del (E fic ien te de resistencia al corte unitario ende la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquo
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La resistencia cortante hallada de esta ecuacioacuten depende de los paraacutemetros
mostrados en la figura superior asiacute como la presioacuten de inyeccioacuten que se usa no
supera los 8 a 10 Kgcm2 con estos datos se halla el esfuerzo cortante que es
un valor de 3924 KNm2 El diaacutemetro medio de la perforacioacuten es de 0137m
1- METODO DE COSTA NUNES
T(max) = C a pa c idad d e ca rga l im i te o u l t im a TN
D e = D ia m e tro m e d io d e l b u lb o m
nd= C o e f ic ie n te d e a u m e n to d e l d ia m e tro d e b id o a la p re s ioacute n d e in y e c c ioacute n
^ = L o n g itu d d e l t ra m o a n c la d o m
nl = C o e f ic ie n te d e re d u c c ioacute n d e lo n g itu d p o r la p re s ioacute n n o u n ifo rm e
x = R e s is te n c ia al c iz a lla m ie n to e n la In te r fa s e b u lb o s u e lo K N m 2
Cuadro Ndeg17 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO COSTA NUNES 1985
ni Lb nd De Tmax(m) (m) (TN)
10 40 10 011 403
10 50 10 011 497
10 60 10 011 587
Aplicado estos tres meacutetodos para calcular la capacidad de carga uacuteltima podemos elaborar el siguiente cuadro Ndeg 18
Cuadro Ndeg 18 CUADRO RESUMEN PARA LAS DIFERENTES LONGITUDES DE BULBOS
ANCLAJE METODO NBR-5629 BUSTAMANTE Y DOIX COSTA NUNES
BULBO T (Max) T (Max) T (Max)
(m) (TN) (TN) (TN)
40 27-23I M t 4759 4030
50 3161 4759 4970
60 3501 5710 5870
D e t^m ito a oacute n del ^laquo fic ien te de resistencia al to rte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 49
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43 RESISTENCIA ENTRE EL BULBO Y EL SUELO
La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las
propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y
la presioacuten de inyeccioacuten (Cuadro N0 11)
El esfuerzo al cortante en el anclaje puede ser calculado por la expresioacuten
(Littlejohn y Bruce 1975)
Ecuacioacuten (10)
Doacutende
T = Fuerza de tensioacuten de disentildeo
D h = Diaacutemetro del hueco
r a = Esfuerzo de cortante permitido
Lb = Longitud cementada del bulbo
Determ l^raoacuten del ctoficiente de resistencia al torte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje Bachiller Jraeacute Antonio Partoes O lilaquo s 50
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Cuadro N0 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuerzos en bulbos de diaacutemetro
pequentildeo (Sabatini y otros 1999)
Tipo de SueloFactor Suelo Granular Suelo Cohesivo
Propiedades del sueloAngulo de friccioacuten tamantildeo y distribucioacuten de los agriados Mheslon Indice plastico
l^todo de perforacioacuten El uso de tuberiacutea de revestimiento aumenta los esfuereos normales y de friccioacuten
El uso de lodos en la ^rforacioacuten disminuye la capacidad
Longitud del bulto
La resistencia aumenta al aumentar la longitud del bulbo hasta los 6 metros con incrementos moderados hasta los 12 metros y muy ^co Incremento despueacutes de los 12 m
Incrementos continuos en suelos con resistencia no drenada menor de 96 kPa
1 ----mdash r
Aumenta la resistencia hasta un diaacutemetro de 30 centiacutemetros
Diaacutemetro del bulboAumenta la resistencia al aumentarel diaacutemetro hasta 10 centiacutemetros y muy poco a partir de ese diaacutemetro
i
La capacidad del ancla aumenta al aumentar la presioacuten de inyeccioacutenPresioacuten de Inyeccioacuten
La capacidad del ancla aumenta solamente con inyeccioacuten por etapas Presiones iniciales muy altas deben evltarse
En el Cuadro N0 20 se muestran algunos valores del esfuerzo de cortante permitido para anclajes en roca y en suelos Los tendones deben separarse
entre siacute utilizando espaciadores para asegurar la adherencia total de cada uno
de ellos a la mezcla cementante en toda la longitud del bulbo Adicionalmente
deben colocarse centralizadores para garantizar que existe un cubrimiento de mezcla de miacutenimo 10mm
Determinadoacuten del cw ficlente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliras 51
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Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo
interface a lo largo del bulbo (Modificado de PTI
de anclaje y el material en la
1996)
R esistencia Uacute ltim a al C ortan te R es is tenc ia Uacute ltim a alen tre el Bulbo y el ^ t e r ia l en la C ortan te entre el B u lto y el
T ipo de ^ t e r ia l In tertace P eriacutem etra l del B u lto ^ t e r i a l en la Interfacepara Iny toc ione s por P eriacutem etra l del B u lto para
G ravedad Inyecciones a P resioacuten
Kpa Kpa
G ranito y basa lto 1700 a 3100
C aliza do lom fflca 1 4 0 0 a 2 1 0 0
C aliza blanda 1000 a 1ltW0
P izarras y lutitas duras 800 a 1400
Lutrias blandas 200 a 800
Aren iscas 800 a 1700
Aren iscas m e tto riza d a s 700 a 800
C reta 200 a 1100
^ r g a m eteorizada 150 a 250
C oncre to 1400 a 2 8 0 0
Arcilla lim osa blanda30 a 70
Arcilla lim osa30 a 70
Arcilla dura de p lastic idad m edia a alta
30 a 70 30 a 100
Arcilla m uy dura de p lastic idad m edia a alta
70 a 170
Arcilla m u y dura lim osa de p lastic idad m edia
270 a 370
Arena de grano m edio a fino dens idad m edia a alta
80 a 370
Arena de grano grueso con grava densidad media
100 a 600
Arena de grano g rueso con grava densidad densa a m uy densa
70 a 140 250 a 900
Arenas lim osas170 a 400
D etritos g lac ia les densos300 a 500
Grava arenosa densidad m edia200 a 1300
Grava arenosa densa a m uy densa 270 a 1300
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario en te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 52
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Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga en bulbos de anclas preshy
tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatini y otros 1999)
Tipo de Suelo
DensidadRelativa
(SPT)
Transferencia Estirada en
kNmmdashf---------------------- 1
Suelta 145^ en a y l^d ia densa 220grava Densa 290
Suelta 100^ en a l^dia densa 145
Densa 190
Suelta 70^ en a y l^d ia densa 100limos Densa 130
I^zcla de arenay arcilla Dura 30de baja l^ y Dura 60plasticidad
Suelta SPT = 4 a 15^ d ia densa SPT = 15 a 30
Densa SPT = mas de 30
431 Calculo de la adherencia
La resistencia a la adherencia muy raramente se mide en el laboratorio y no existe un procedimiento estaacutendar para calcularla La mayoriacutea de los disentildeos se basan en estimativos ldquocrudosrdquo de la resistencia entre el suelo o roca y el bulbo
por correlacioacuten con casos similares tablas de resistencias tiacutepicas o por la
experiencia local
La carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar SPT como se
indica en la Cuadro Ndeg 20 (Sabatini y otros 1999) El factor de seguridad recomendado debe ser mayor de 20
La suposicioacuten de la resistencia entre el bulbo y el suelo genera una gran incertidumbre en el disentildeo y en ocasiones se ha llegado a fracasos
Determlnaaoacuten del cw fic iente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 53
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILM EL SALVADOR
Como solucioacuten a la incertidumbre generada por la suposicioacuten de la adherencia
entre el bulbo y el suelo se acostumbra a realizar pruebas de carga de anclajes
con el objeto de verificar en campo los valores supuestos y si es necesario
modificar las longitudes del bulbo o las cargas aplicadas
Estos ensayos son muy importantes al inicio del proceso de construccioacuten de los
anclajes Despueacutes de realizados los ensayos de carga se procede a revisar y
actualizar el disentildeo en lo relacionado con los bulbos de anclaje especialmente
cuando se requiere aumentar su longitud
44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE EL BULBO Y EL
SUELO EN VILLA EL SALVADOR
441 Tensado de anclajes
Los anclajes han sido tensados hasta llegar al arranque del bulbo para esto se
detalla a continuacioacuten los resultados de la prueba de tensado
Cuadro Ndeg 22 CARGA DE ARRANQUE DE BULBOS EN VILLA EL SALVADOR
Anclaje Longitud Bulbo (m) Carga Tesado (TN)
A-I 40 3646
A-ll 50 4215
A-lll () 60 4404
() Para el anclaje A-lll no se llegoacute al arranque
Con los datos obtenidos procedemos a calcular el esfuerzo de corte en la
interaccioacuten bulbo - suelo para esto nos apoyamos con la Ecuacioacuten (10)
Seguacuten la ecuacioacuten se tiene
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller J toeacute Antonio Paredes OHtos 54
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T
nDhLb
Cuadro Ndeg 23 ESFUERZO DE CORTE ENTRE BULBO - SUELO EN VILLA EL SALVADOR
ANCLAJE T(TN) Dh (m) Lb(m) T a (KNm2)
A-I 3646 01143 40 24902
A-ll 4215 01143 50 23030
A-lll () 4404 01143 60 20053
lsquo to te rm in^oacuten del ctoficlente de resistencia al torte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 55
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Ciril OBTENIDOS
CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS
51 Capacidad de Carga Ultima Obtenido
La capacidad de carga ultima obtenida en campo para los anclajes A-I y A-ll se
verifica cuando el bulbo falla por arrancamiento mientras que para el anclaje A- III el bulbo no falla por arrancamiento sin embargo se ensaya hasta llegar al
liacutemite de fluencia
De acuerdo al cuadro N0 22 para los anclajes A-I y A-ll se ha llegado a la carga
ultima mientras que para el anclaje A-lll se ha llegado a la carga miacutenima de
fluencia
El cuadro N0 23 nos indica el esfuerzo de corte real que existe entre el bulbo y
el suelo de la zona en estudio los valores de ^ a para los anclajes A-I y A-ll son
calculados de acuerdo a la Ecuacioacuten (10)
52 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido
De los valores obtenidos con referencia a los anclajes A-I y A-ll se puede
comparar con los valores del Cuadro Ndeg 20 por consiguiente para las arenas
limosas se tiene un rango de valores que pudiera tomar ^ a (170 KNm2 - 400
KNm2) el cual estaacute dentro de ese rango nuestros valores hallados para nuestro
tipo de suelo en estudio seguacuten el Cuadro Ndeg 23
Haciendo un graacutefico comparativo con los resultados obtenidos del Cuadro Ndeg 23
y los datos que nos brinda el Cuadro Ndeg 20 de acuerdo al rango de valores se
tiene el Figura Ndeg 16
En la Figura Ndeg 16 podemos visualizar los valores obtenidos que se encuentran
dentro del rango de valores de Resistencia Uacuteltima al Cortante entre el Bulbo y el
suelo arenoso
Determinacioacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 56
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Civil OBTENIDOS
Figura Ndeg 16 Valores resistencia uacuteltima
Tambieacuten se pudo observar que los diaacutemetros reales fueron mayores en
comparacioacuten con el diaacutemetro de perforacioacuten tal como se muestra en el cuadro
N0 24 -
Cuadro Ndeg 24 DIAacuteMETROS REALES EN CAMPO Y EL EN AUMENTO
ANCLAJE D Teoacuterico (m)D Real de
Anclaje (m)() Aumento
A-I 01143 0141 2336
A-ll 01143 0147 2860
A-lll () 01143 0151 3211
lsquo Deteroinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte uniterio e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jw eacute Antonio Paredes O liw s 57
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Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
61 CONCLUSIONES
1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de
valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se
realizoacute la prueba (Villa el Salvador)
2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de
resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso
para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar
en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de
suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador
3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada
4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)
debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo
previamente calibrado
5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo
tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de
Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros
meacutetodos estimativos
6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga
requerida
7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten
8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58
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Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi c o n c l u s io n e s y r e c o m e n d a c io n e s
62 RECOMENDACIONES
1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de
verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del
comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio
2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con
precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las
longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea
evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de
perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria
de los anclajes
3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en
cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser
mayores
4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable
controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten
los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos
lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59
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US Department of Transportations FHWA ldquoGround Anchors and Anchored
Systemsrdquo Geotechnical Engineering circular Ndeg 4 June 1999
Determlnatiacuteoacuten del c iacutec le n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de anclajetachlller Jraeacute Antonio Paredes Oliws 60
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteAFacultad de Ingenieriacutea Civil
CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Figura 13 Armado de anclaje de cable
b) Perforacioacuten
El objetivo de las perforaciones para anclajes es la obtencioacuten de un agujero con
la mayor linealidad posible El diaacutemetro de la perforacioacuten debe permitir la instalacioacuten del anclaje de cable del modo maacutes faacutecil posible
Baacutesicamente existen dos sistemas de perforacioacuten que pueden ser utilizados en
la ejecucioacuten de anclajes El primero es el sistema rotativo convencional y el segundo ha roto percusioacuten
Para la ejecucioacuten de la perforacioacuten se ha empleado el meacutetodo rotativo con el uso de una zapata tipo widia
El sistema que se ha aplicado es de perforacioacuten a rotacioacuten con tuberiacutea HQ hasta la profundidad requerida una vez llegado a la cota se perfora con tuberiacutea de
revestimiento HW (rimando en la zona exterior de la tuberiacutea HQ) hasta llegar a la cota de fondo donde se colocaraacute el anclaje
Se procede a limpiar el sondeo con agua y se retira la tuberiacutea interior HQ una vez retirada toda la tuberiacutea HQ se procede a colocar el anclaje de cable
Bachllldrsquo Jeacute Antonio Paredes Oliws 42
Determinadoacuten del crofidente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclaje
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Colocado el anclaje de cable se procede a retirar la tuberiacutea de revestimiento HW
para despueacutes inyectar el anclaje con lechada de cemento
Figura 14 Colocado de anclaje de cable en sondeo
c) Inyeccioacuten
Los anclajes fueron fijados en el terreno a traveacutes de lechada de cemento compuesta por una mezcla de agua limpia con cemento Portland comuacuten tipo I
La gran mayoriacutea de las recomendaciones y praacutecticas existentes situacutean la relacioacuten
aguacemento entre 045 y 055 en peso
En nuestro caso se ha usado la relacioacuten ac de 050 mezcla que garantiza una
resistencia a la compresioacuten simple de 210 kgcm2 a los 7 diacuteas
Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enve la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 43
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Figura 15 Inyeccioacuten de anclaje de cable
d) Tensado
Todos los anclajes fueron tesados una vez que la lechada de cemento del
anclaje obtuvo la resistencia adecuada (210 kgcm2) se estimoacute en 7 diacuteas como miacutenimo en cada caso
El tesado de los anclajes se realizoacute con gato hidraacuteulico de hasta 100Tn de carga
de trabajo y con una carrera en el pistoacuten de hasta 10rdquo ademaacutes permitioacute tesar
los cables del anclaje en conjunto el tesado se realizoacute hasta llegar al arranque del bulbo
4112 Equipos y Materiales
Relacioacuten de equipos y materiales utilizados
Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Antonio Paredes O liw s 44
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Cuadro Ndeg 12 EQUIPOS UTILIZADOS
ITEM DESCRIPCION CANTIDAD
1 B O M B A DE LO D O S C M O T O R L IS TE R P E T TE R 100
2 B O M B A P A R A TE N S A D O E N E R P A C 100
3 G A T A H ID R A U L IC A E N E R P A C DE 10000 PSI 100
4 E Q U IP O DE P E R F O R A C IO N R O T A T IV O D IA M A N TIN O 100
5 B O M B A DE IN Y E C C IO N DE C E M E N T O 100
6 TU B E R IA DE P E R F O R A C IO N HQ y H W 100
7 TU B E R IA DE IN Y E C C IO N C O N O B T U R A D O R 100
8 E Q U IP O DE SPT 100
42 ESTIMACIOacuteN DE LA CAPACIDAD DE CARGA SEGUacuteN LOS DATOS OBTENIDOS EN EL ESTUDIO DE MECAacuteNICA DE SUELOS
De acuerdo a los datos obtenidos en el estudio de mecaacutenica de suelos se tiene
lo siguiente
Cuadro Ndeg 13 DATOS REALES DEL ESTUDIO
DATOS
Del estudio de mecaacutenica de suelos De los anclajes
Paraacutemetros Unidad Paraacutemetros Unidad
Cohesioacuten 0 Carga de Anclaje NA
Angulo de friccioacuten 2870o Profundidad del bulbo de anclaje 950m
Peso Unitario 1476 KNm3 Diaacutemetro del bulbo 0114m
Clasificacioacuten SUCS Arena limosa gradada SP-SM
Longitud del Bulbo de Anclaje 40 50 y 60m
Factor de seguridad Presioacuten de iny^cioacuten 60 kgcm2
Habiendo obtenido todos los paraacutemetros necesarios se puede estimar las capacidades de cargas de acuerdo a los meacutetodos mencionados en el capiacutetulo anterior(Capiexcltulo III 323)
Deterrntoadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 45
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gt Norma Brasilera NBR 5629
gt Bustamante y Doix 1985
gt Meacutetodo Costa Nunes 1985
421 Norma Brasilera NBR 5629
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son las longitudes
ancladas que 40 50 y 60m asiacute como el valor Itf igual a 15 valor que se
obtiene del tipo de suelo del cuadro Ndeg 10
Cuadro Ndeg 10 - Coeficiente Kf de suelos granulares NBR-5629
Suelo Compacidad
Suelta Compacta Muy Compacta
Limo 010 040 100
Arena Fina 020 060 150
Arena Media 050 120 200
Gruesa y Pedr^ones 100 200 300
2 - M C T O D O D E L A N O R M A B R A S I L E R A - 5 6 2 9
_ J 7 -T = 0 -7 U t L r K s Para suelos granularesmax Z b f
T (max) =
az =
Capacidad de carga limite o ultima TN
Esfuerzo vertical efectivo en el punto medio del anclaje KNm2
O
CIl
II II Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje m
Longitud del bulbo del anclaje m
coeficiente de anclaje dado en la Tabla Ndeg M
Cuadro Ndeg 14 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BR-5629
y e
(K N m 2 )
z
iexclm )
D
(m )
a z
(K N m 2 )
U
( m )
Lb
(m )
K f T ( m a x )
lt trade l
14 8 7 0 01 103 32 0 4 3 4 0 9 15 27 23 _
14 8 65 0 1 9 5 9 4 0 4 3 5 0 15 V 3 1 6 1 ___
14 8 6 0 H 0 1 8 8 5 6 0 4 3 6 0 B U 15 35 01
Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de arolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes Ouumltos 46
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422 Meacutetodo Bustamante y Doix 1985
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son la parte anclada
40 50 y 60m el diaacutemetro perforado 0114m el coeficiente p que es el
coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo seguacuten el tipo de inyeccioacuten para
nuestro caso es el 14 derivaacutendose este valor del estudio de suelo (Cuadro Ndeg
11) El coeficiente qs (resistencia cortante) toma valores de 02 y 025 Mpa
Cuadro Ndeg 11 - Coeficiente p para suelos
Tipo de Suelo Coeficiente P
Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten
Grava 180 13 -14
Grava Arenosa 1 6 -1 8 12 -14
Arena con Grava 1 5 -1 6 12-13
Arena Gruesa 14- 15 11 - 12
Arena Media 1 4 -1 5 11 - 12
Arena Fina 14 -1 5 11 -12
Arena Limosa 14- 15 1 1 -1 2
Limo 14- 16 1 1-1 2
Arcilla 1 8 -2 0 12
Marga 18- 21 11 - 12
Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11
3- METODO DE BUSTAMANTE Y DOIX 1985
T(max) = Capacidad de carga limite o ultima TN
De= Diaacutemetro medio para el tramo anclado m
Dp = Diaacutemetro perforado para el tramo anclado mLb= Longitud del tramo anclado m
P = Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten qs= Resistencia al cizallamiento o cortante Mpa
ldquoDeterminadoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo de anclajerdquoBachiller Jraeacute Antonio Paredes Oliws
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Cuadro Ndeg 15 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BUSTAMANTE DOIX 1985
p Dp
(m)De(m)
Lb(m)
qs
(Mpa)
T (max)
(TN)130 011 0149 40 025 4759130 011 0149 50 02 4759130 011 0149 60 02 5710
423 Meacutetodo Costa Nunes 1985
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada necesarios son la
longitud de la parte anclada 40 50 y 60m el diaacutemetro perforado para el tramo
anclado 0114m ademaacutes el coeficiente de reduccioacuten por la presioacuten no uniforme
ni el coeficiente de aumento de diaacutemetro nd por la presioacuten de inyeccioacuten estos
dos uacuteltimos coeficientes toman valores de 1 otro dato de entrada importante
seguacuten Costa Nunes es la resistencia cortante t que es calculada con la
expresioacuten
T f = c + (c rsquo+CT rsquo 0 SUELOSGRANUWRES
r f = c + (y chnh +CTr )tan0 SUELOS COHESIVOS
C = Cohesioacuten del suelo KNm2yc= Peso especifico del suelo a una profundidad al centro del bulbo KNm3 h = Profundidad al centro del bulbo m
nh = Factorde correccioacuten cuando esta a una superior a 9m 0 = Angulo de friccioacuten
or= 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten KNm2
Para mayoriade asos nh = nb = nd = 10 De acuerdo a Costa Nunes
Cuadro Ndeg 16 RESISTENCIA CORTANTE SEGUacuteN DATOS
C ye h nh 0 OT T
(KNm2) (KNm3) (m) (0 ) (KNm2) (KNm2)
00 148 70 10 287 4000 2756
00 148 65 10 287 4000 2715
00 148 60 10 287 4000 2675
techlllerJtoeacute Antonio Parces Oliws 4 8
Deteminadoacuten del (E fic ien te de resistencia al corte unitario ende la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquo
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La resistencia cortante hallada de esta ecuacioacuten depende de los paraacutemetros
mostrados en la figura superior asiacute como la presioacuten de inyeccioacuten que se usa no
supera los 8 a 10 Kgcm2 con estos datos se halla el esfuerzo cortante que es
un valor de 3924 KNm2 El diaacutemetro medio de la perforacioacuten es de 0137m
1- METODO DE COSTA NUNES
T(max) = C a pa c idad d e ca rga l im i te o u l t im a TN
D e = D ia m e tro m e d io d e l b u lb o m
nd= C o e f ic ie n te d e a u m e n to d e l d ia m e tro d e b id o a la p re s ioacute n d e in y e c c ioacute n
^ = L o n g itu d d e l t ra m o a n c la d o m
nl = C o e f ic ie n te d e re d u c c ioacute n d e lo n g itu d p o r la p re s ioacute n n o u n ifo rm e
x = R e s is te n c ia al c iz a lla m ie n to e n la In te r fa s e b u lb o s u e lo K N m 2
Cuadro Ndeg17 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO COSTA NUNES 1985
ni Lb nd De Tmax(m) (m) (TN)
10 40 10 011 403
10 50 10 011 497
10 60 10 011 587
Aplicado estos tres meacutetodos para calcular la capacidad de carga uacuteltima podemos elaborar el siguiente cuadro Ndeg 18
Cuadro Ndeg 18 CUADRO RESUMEN PARA LAS DIFERENTES LONGITUDES DE BULBOS
ANCLAJE METODO NBR-5629 BUSTAMANTE Y DOIX COSTA NUNES
BULBO T (Max) T (Max) T (Max)
(m) (TN) (TN) (TN)
40 27-23I M t 4759 4030
50 3161 4759 4970
60 3501 5710 5870
D e t^m ito a oacute n del ^laquo fic ien te de resistencia al to rte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 49
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43 RESISTENCIA ENTRE EL BULBO Y EL SUELO
La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las
propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y
la presioacuten de inyeccioacuten (Cuadro N0 11)
El esfuerzo al cortante en el anclaje puede ser calculado por la expresioacuten
(Littlejohn y Bruce 1975)
Ecuacioacuten (10)
Doacutende
T = Fuerza de tensioacuten de disentildeo
D h = Diaacutemetro del hueco
r a = Esfuerzo de cortante permitido
Lb = Longitud cementada del bulbo
Determ l^raoacuten del ctoficiente de resistencia al torte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje Bachiller Jraeacute Antonio Partoes O lilaquo s 50
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Cuadro N0 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuerzos en bulbos de diaacutemetro
pequentildeo (Sabatini y otros 1999)
Tipo de SueloFactor Suelo Granular Suelo Cohesivo
Propiedades del sueloAngulo de friccioacuten tamantildeo y distribucioacuten de los agriados Mheslon Indice plastico
l^todo de perforacioacuten El uso de tuberiacutea de revestimiento aumenta los esfuereos normales y de friccioacuten
El uso de lodos en la ^rforacioacuten disminuye la capacidad
Longitud del bulto
La resistencia aumenta al aumentar la longitud del bulbo hasta los 6 metros con incrementos moderados hasta los 12 metros y muy ^co Incremento despueacutes de los 12 m
Incrementos continuos en suelos con resistencia no drenada menor de 96 kPa
1 ----mdash r
Aumenta la resistencia hasta un diaacutemetro de 30 centiacutemetros
Diaacutemetro del bulboAumenta la resistencia al aumentarel diaacutemetro hasta 10 centiacutemetros y muy poco a partir de ese diaacutemetro
i
La capacidad del ancla aumenta al aumentar la presioacuten de inyeccioacutenPresioacuten de Inyeccioacuten
La capacidad del ancla aumenta solamente con inyeccioacuten por etapas Presiones iniciales muy altas deben evltarse
En el Cuadro N0 20 se muestran algunos valores del esfuerzo de cortante permitido para anclajes en roca y en suelos Los tendones deben separarse
entre siacute utilizando espaciadores para asegurar la adherencia total de cada uno
de ellos a la mezcla cementante en toda la longitud del bulbo Adicionalmente
deben colocarse centralizadores para garantizar que existe un cubrimiento de mezcla de miacutenimo 10mm
Determinadoacuten del cw ficlente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliras 51
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Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo
interface a lo largo del bulbo (Modificado de PTI
de anclaje y el material en la
1996)
R esistencia Uacute ltim a al C ortan te R es is tenc ia Uacute ltim a alen tre el Bulbo y el ^ t e r ia l en la C ortan te entre el B u lto y el
T ipo de ^ t e r ia l In tertace P eriacutem etra l del B u lto ^ t e r i a l en la Interfacepara Iny toc ione s por P eriacutem etra l del B u lto para
G ravedad Inyecciones a P resioacuten
Kpa Kpa
G ranito y basa lto 1700 a 3100
C aliza do lom fflca 1 4 0 0 a 2 1 0 0
C aliza blanda 1000 a 1ltW0
P izarras y lutitas duras 800 a 1400
Lutrias blandas 200 a 800
Aren iscas 800 a 1700
Aren iscas m e tto riza d a s 700 a 800
C reta 200 a 1100
^ r g a m eteorizada 150 a 250
C oncre to 1400 a 2 8 0 0
Arcilla lim osa blanda30 a 70
Arcilla lim osa30 a 70
Arcilla dura de p lastic idad m edia a alta
30 a 70 30 a 100
Arcilla m uy dura de p lastic idad m edia a alta
70 a 170
Arcilla m u y dura lim osa de p lastic idad m edia
270 a 370
Arena de grano m edio a fino dens idad m edia a alta
80 a 370
Arena de grano grueso con grava densidad media
100 a 600
Arena de grano g rueso con grava densidad densa a m uy densa
70 a 140 250 a 900
Arenas lim osas170 a 400
D etritos g lac ia les densos300 a 500
Grava arenosa densidad m edia200 a 1300
Grava arenosa densa a m uy densa 270 a 1300
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario en te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 52
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Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga en bulbos de anclas preshy
tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatini y otros 1999)
Tipo de Suelo
DensidadRelativa
(SPT)
Transferencia Estirada en
kNmmdashf---------------------- 1
Suelta 145^ en a y l^d ia densa 220grava Densa 290
Suelta 100^ en a l^dia densa 145
Densa 190
Suelta 70^ en a y l^d ia densa 100limos Densa 130
I^zcla de arenay arcilla Dura 30de baja l^ y Dura 60plasticidad
Suelta SPT = 4 a 15^ d ia densa SPT = 15 a 30
Densa SPT = mas de 30
431 Calculo de la adherencia
La resistencia a la adherencia muy raramente se mide en el laboratorio y no existe un procedimiento estaacutendar para calcularla La mayoriacutea de los disentildeos se basan en estimativos ldquocrudosrdquo de la resistencia entre el suelo o roca y el bulbo
por correlacioacuten con casos similares tablas de resistencias tiacutepicas o por la
experiencia local
La carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar SPT como se
indica en la Cuadro Ndeg 20 (Sabatini y otros 1999) El factor de seguridad recomendado debe ser mayor de 20
La suposicioacuten de la resistencia entre el bulbo y el suelo genera una gran incertidumbre en el disentildeo y en ocasiones se ha llegado a fracasos
Determlnaaoacuten del cw fic iente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 53
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Como solucioacuten a la incertidumbre generada por la suposicioacuten de la adherencia
entre el bulbo y el suelo se acostumbra a realizar pruebas de carga de anclajes
con el objeto de verificar en campo los valores supuestos y si es necesario
modificar las longitudes del bulbo o las cargas aplicadas
Estos ensayos son muy importantes al inicio del proceso de construccioacuten de los
anclajes Despueacutes de realizados los ensayos de carga se procede a revisar y
actualizar el disentildeo en lo relacionado con los bulbos de anclaje especialmente
cuando se requiere aumentar su longitud
44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE EL BULBO Y EL
SUELO EN VILLA EL SALVADOR
441 Tensado de anclajes
Los anclajes han sido tensados hasta llegar al arranque del bulbo para esto se
detalla a continuacioacuten los resultados de la prueba de tensado
Cuadro Ndeg 22 CARGA DE ARRANQUE DE BULBOS EN VILLA EL SALVADOR
Anclaje Longitud Bulbo (m) Carga Tesado (TN)
A-I 40 3646
A-ll 50 4215
A-lll () 60 4404
() Para el anclaje A-lll no se llegoacute al arranque
Con los datos obtenidos procedemos a calcular el esfuerzo de corte en la
interaccioacuten bulbo - suelo para esto nos apoyamos con la Ecuacioacuten (10)
Seguacuten la ecuacioacuten se tiene
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller J toeacute Antonio Paredes OHtos 54
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T
nDhLb
Cuadro Ndeg 23 ESFUERZO DE CORTE ENTRE BULBO - SUELO EN VILLA EL SALVADOR
ANCLAJE T(TN) Dh (m) Lb(m) T a (KNm2)
A-I 3646 01143 40 24902
A-ll 4215 01143 50 23030
A-lll () 4404 01143 60 20053
lsquo to te rm in^oacuten del ctoficlente de resistencia al torte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 55
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Ciril OBTENIDOS
CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS
51 Capacidad de Carga Ultima Obtenido
La capacidad de carga ultima obtenida en campo para los anclajes A-I y A-ll se
verifica cuando el bulbo falla por arrancamiento mientras que para el anclaje A- III el bulbo no falla por arrancamiento sin embargo se ensaya hasta llegar al
liacutemite de fluencia
De acuerdo al cuadro N0 22 para los anclajes A-I y A-ll se ha llegado a la carga
ultima mientras que para el anclaje A-lll se ha llegado a la carga miacutenima de
fluencia
El cuadro N0 23 nos indica el esfuerzo de corte real que existe entre el bulbo y
el suelo de la zona en estudio los valores de ^ a para los anclajes A-I y A-ll son
calculados de acuerdo a la Ecuacioacuten (10)
52 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido
De los valores obtenidos con referencia a los anclajes A-I y A-ll se puede
comparar con los valores del Cuadro Ndeg 20 por consiguiente para las arenas
limosas se tiene un rango de valores que pudiera tomar ^ a (170 KNm2 - 400
KNm2) el cual estaacute dentro de ese rango nuestros valores hallados para nuestro
tipo de suelo en estudio seguacuten el Cuadro Ndeg 23
Haciendo un graacutefico comparativo con los resultados obtenidos del Cuadro Ndeg 23
y los datos que nos brinda el Cuadro Ndeg 20 de acuerdo al rango de valores se
tiene el Figura Ndeg 16
En la Figura Ndeg 16 podemos visualizar los valores obtenidos que se encuentran
dentro del rango de valores de Resistencia Uacuteltima al Cortante entre el Bulbo y el
suelo arenoso
Determinacioacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 56
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Civil OBTENIDOS
Figura Ndeg 16 Valores resistencia uacuteltima
Tambieacuten se pudo observar que los diaacutemetros reales fueron mayores en
comparacioacuten con el diaacutemetro de perforacioacuten tal como se muestra en el cuadro
N0 24 -
Cuadro Ndeg 24 DIAacuteMETROS REALES EN CAMPO Y EL EN AUMENTO
ANCLAJE D Teoacuterico (m)D Real de
Anclaje (m)() Aumento
A-I 01143 0141 2336
A-ll 01143 0147 2860
A-lll () 01143 0151 3211
lsquo Deteroinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte uniterio e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jw eacute Antonio Paredes O liw s 57
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Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
61 CONCLUSIONES
1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de
valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se
realizoacute la prueba (Villa el Salvador)
2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de
resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso
para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar
en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de
suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador
3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada
4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)
debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo
previamente calibrado
5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo
tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de
Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros
meacutetodos estimativos
6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga
requerida
7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten
8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi c o n c l u s io n e s y r e c o m e n d a c io n e s
62 RECOMENDACIONES
1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de
verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del
comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio
2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con
precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las
longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea
evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de
perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria
de los anclajes
3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en
cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser
mayores
4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable
controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten
los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos
lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil B IB L IO G R A F IA
BIBLIOGRAFIacuteA
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Determlnatiacuteoacuten del c iacutec le n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de anclajetachlller Jraeacute Antonio Paredes Oliws 60
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Colocado el anclaje de cable se procede a retirar la tuberiacutea de revestimiento HW
para despueacutes inyectar el anclaje con lechada de cemento
Figura 14 Colocado de anclaje de cable en sondeo
c) Inyeccioacuten
Los anclajes fueron fijados en el terreno a traveacutes de lechada de cemento compuesta por una mezcla de agua limpia con cemento Portland comuacuten tipo I
La gran mayoriacutea de las recomendaciones y praacutecticas existentes situacutean la relacioacuten
aguacemento entre 045 y 055 en peso
En nuestro caso se ha usado la relacioacuten ac de 050 mezcla que garantiza una
resistencia a la compresioacuten simple de 210 kgcm2 a los 7 diacuteas
Determinadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario enve la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jraeacute Antonio Paredes O liw s 43
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Figura 15 Inyeccioacuten de anclaje de cable
d) Tensado
Todos los anclajes fueron tesados una vez que la lechada de cemento del
anclaje obtuvo la resistencia adecuada (210 kgcm2) se estimoacute en 7 diacuteas como miacutenimo en cada caso
El tesado de los anclajes se realizoacute con gato hidraacuteulico de hasta 100Tn de carga
de trabajo y con una carrera en el pistoacuten de hasta 10rdquo ademaacutes permitioacute tesar
los cables del anclaje en conjunto el tesado se realizoacute hasta llegar al arranque del bulbo
4112 Equipos y Materiales
Relacioacuten de equipos y materiales utilizados
Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Antonio Paredes O liw s 44
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Cuadro Ndeg 12 EQUIPOS UTILIZADOS
ITEM DESCRIPCION CANTIDAD
1 B O M B A DE LO D O S C M O T O R L IS TE R P E T TE R 100
2 B O M B A P A R A TE N S A D O E N E R P A C 100
3 G A T A H ID R A U L IC A E N E R P A C DE 10000 PSI 100
4 E Q U IP O DE P E R F O R A C IO N R O T A T IV O D IA M A N TIN O 100
5 B O M B A DE IN Y E C C IO N DE C E M E N T O 100
6 TU B E R IA DE P E R F O R A C IO N HQ y H W 100
7 TU B E R IA DE IN Y E C C IO N C O N O B T U R A D O R 100
8 E Q U IP O DE SPT 100
42 ESTIMACIOacuteN DE LA CAPACIDAD DE CARGA SEGUacuteN LOS DATOS OBTENIDOS EN EL ESTUDIO DE MECAacuteNICA DE SUELOS
De acuerdo a los datos obtenidos en el estudio de mecaacutenica de suelos se tiene
lo siguiente
Cuadro Ndeg 13 DATOS REALES DEL ESTUDIO
DATOS
Del estudio de mecaacutenica de suelos De los anclajes
Paraacutemetros Unidad Paraacutemetros Unidad
Cohesioacuten 0 Carga de Anclaje NA
Angulo de friccioacuten 2870o Profundidad del bulbo de anclaje 950m
Peso Unitario 1476 KNm3 Diaacutemetro del bulbo 0114m
Clasificacioacuten SUCS Arena limosa gradada SP-SM
Longitud del Bulbo de Anclaje 40 50 y 60m
Factor de seguridad Presioacuten de iny^cioacuten 60 kgcm2
Habiendo obtenido todos los paraacutemetros necesarios se puede estimar las capacidades de cargas de acuerdo a los meacutetodos mencionados en el capiacutetulo anterior(Capiexcltulo III 323)
Deterrntoadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 45
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gt Norma Brasilera NBR 5629
gt Bustamante y Doix 1985
gt Meacutetodo Costa Nunes 1985
421 Norma Brasilera NBR 5629
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son las longitudes
ancladas que 40 50 y 60m asiacute como el valor Itf igual a 15 valor que se
obtiene del tipo de suelo del cuadro Ndeg 10
Cuadro Ndeg 10 - Coeficiente Kf de suelos granulares NBR-5629
Suelo Compacidad
Suelta Compacta Muy Compacta
Limo 010 040 100
Arena Fina 020 060 150
Arena Media 050 120 200
Gruesa y Pedr^ones 100 200 300
2 - M C T O D O D E L A N O R M A B R A S I L E R A - 5 6 2 9
_ J 7 -T = 0 -7 U t L r K s Para suelos granularesmax Z b f
T (max) =
az =
Capacidad de carga limite o ultima TN
Esfuerzo vertical efectivo en el punto medio del anclaje KNm2
O
CIl
II II Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje m
Longitud del bulbo del anclaje m
coeficiente de anclaje dado en la Tabla Ndeg M
Cuadro Ndeg 14 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BR-5629
y e
(K N m 2 )
z
iexclm )
D
(m )
a z
(K N m 2 )
U
( m )
Lb
(m )
K f T ( m a x )
lt trade l
14 8 7 0 01 103 32 0 4 3 4 0 9 15 27 23 _
14 8 65 0 1 9 5 9 4 0 4 3 5 0 15 V 3 1 6 1 ___
14 8 6 0 H 0 1 8 8 5 6 0 4 3 6 0 B U 15 35 01
Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de arolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes Ouumltos 46
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422 Meacutetodo Bustamante y Doix 1985
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son la parte anclada
40 50 y 60m el diaacutemetro perforado 0114m el coeficiente p que es el
coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo seguacuten el tipo de inyeccioacuten para
nuestro caso es el 14 derivaacutendose este valor del estudio de suelo (Cuadro Ndeg
11) El coeficiente qs (resistencia cortante) toma valores de 02 y 025 Mpa
Cuadro Ndeg 11 - Coeficiente p para suelos
Tipo de Suelo Coeficiente P
Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten
Grava 180 13 -14
Grava Arenosa 1 6 -1 8 12 -14
Arena con Grava 1 5 -1 6 12-13
Arena Gruesa 14- 15 11 - 12
Arena Media 1 4 -1 5 11 - 12
Arena Fina 14 -1 5 11 -12
Arena Limosa 14- 15 1 1 -1 2
Limo 14- 16 1 1-1 2
Arcilla 1 8 -2 0 12
Marga 18- 21 11 - 12
Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11
3- METODO DE BUSTAMANTE Y DOIX 1985
T(max) = Capacidad de carga limite o ultima TN
De= Diaacutemetro medio para el tramo anclado m
Dp = Diaacutemetro perforado para el tramo anclado mLb= Longitud del tramo anclado m
P = Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten qs= Resistencia al cizallamiento o cortante Mpa
ldquoDeterminadoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo de anclajerdquoBachiller Jraeacute Antonio Paredes Oliws
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Cuadro Ndeg 15 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BUSTAMANTE DOIX 1985
p Dp
(m)De(m)
Lb(m)
qs
(Mpa)
T (max)
(TN)130 011 0149 40 025 4759130 011 0149 50 02 4759130 011 0149 60 02 5710
423 Meacutetodo Costa Nunes 1985
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada necesarios son la
longitud de la parte anclada 40 50 y 60m el diaacutemetro perforado para el tramo
anclado 0114m ademaacutes el coeficiente de reduccioacuten por la presioacuten no uniforme
ni el coeficiente de aumento de diaacutemetro nd por la presioacuten de inyeccioacuten estos
dos uacuteltimos coeficientes toman valores de 1 otro dato de entrada importante
seguacuten Costa Nunes es la resistencia cortante t que es calculada con la
expresioacuten
T f = c + (c rsquo+CT rsquo 0 SUELOSGRANUWRES
r f = c + (y chnh +CTr )tan0 SUELOS COHESIVOS
C = Cohesioacuten del suelo KNm2yc= Peso especifico del suelo a una profundidad al centro del bulbo KNm3 h = Profundidad al centro del bulbo m
nh = Factorde correccioacuten cuando esta a una superior a 9m 0 = Angulo de friccioacuten
or= 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten KNm2
Para mayoriade asos nh = nb = nd = 10 De acuerdo a Costa Nunes
Cuadro Ndeg 16 RESISTENCIA CORTANTE SEGUacuteN DATOS
C ye h nh 0 OT T
(KNm2) (KNm3) (m) (0 ) (KNm2) (KNm2)
00 148 70 10 287 4000 2756
00 148 65 10 287 4000 2715
00 148 60 10 287 4000 2675
techlllerJtoeacute Antonio Parces Oliws 4 8
Deteminadoacuten del (E fic ien te de resistencia al corte unitario ende la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquo
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
La resistencia cortante hallada de esta ecuacioacuten depende de los paraacutemetros
mostrados en la figura superior asiacute como la presioacuten de inyeccioacuten que se usa no
supera los 8 a 10 Kgcm2 con estos datos se halla el esfuerzo cortante que es
un valor de 3924 KNm2 El diaacutemetro medio de la perforacioacuten es de 0137m
1- METODO DE COSTA NUNES
T(max) = C a pa c idad d e ca rga l im i te o u l t im a TN
D e = D ia m e tro m e d io d e l b u lb o m
nd= C o e f ic ie n te d e a u m e n to d e l d ia m e tro d e b id o a la p re s ioacute n d e in y e c c ioacute n
^ = L o n g itu d d e l t ra m o a n c la d o m
nl = C o e f ic ie n te d e re d u c c ioacute n d e lo n g itu d p o r la p re s ioacute n n o u n ifo rm e
x = R e s is te n c ia al c iz a lla m ie n to e n la In te r fa s e b u lb o s u e lo K N m 2
Cuadro Ndeg17 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO COSTA NUNES 1985
ni Lb nd De Tmax(m) (m) (TN)
10 40 10 011 403
10 50 10 011 497
10 60 10 011 587
Aplicado estos tres meacutetodos para calcular la capacidad de carga uacuteltima podemos elaborar el siguiente cuadro Ndeg 18
Cuadro Ndeg 18 CUADRO RESUMEN PARA LAS DIFERENTES LONGITUDES DE BULBOS
ANCLAJE METODO NBR-5629 BUSTAMANTE Y DOIX COSTA NUNES
BULBO T (Max) T (Max) T (Max)
(m) (TN) (TN) (TN)
40 27-23I M t 4759 4030
50 3161 4759 4970
60 3501 5710 5870
D e t^m ito a oacute n del ^laquo fic ien te de resistencia al to rte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 49
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
43 RESISTENCIA ENTRE EL BULBO Y EL SUELO
La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las
propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y
la presioacuten de inyeccioacuten (Cuadro N0 11)
El esfuerzo al cortante en el anclaje puede ser calculado por la expresioacuten
(Littlejohn y Bruce 1975)
Ecuacioacuten (10)
Doacutende
T = Fuerza de tensioacuten de disentildeo
D h = Diaacutemetro del hueco
r a = Esfuerzo de cortante permitido
Lb = Longitud cementada del bulbo
Determ l^raoacuten del ctoficiente de resistencia al torte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje Bachiller Jraeacute Antonio Partoes O lilaquo s 50
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Cuadro N0 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuerzos en bulbos de diaacutemetro
pequentildeo (Sabatini y otros 1999)
Tipo de SueloFactor Suelo Granular Suelo Cohesivo
Propiedades del sueloAngulo de friccioacuten tamantildeo y distribucioacuten de los agriados Mheslon Indice plastico
l^todo de perforacioacuten El uso de tuberiacutea de revestimiento aumenta los esfuereos normales y de friccioacuten
El uso de lodos en la ^rforacioacuten disminuye la capacidad
Longitud del bulto
La resistencia aumenta al aumentar la longitud del bulbo hasta los 6 metros con incrementos moderados hasta los 12 metros y muy ^co Incremento despueacutes de los 12 m
Incrementos continuos en suelos con resistencia no drenada menor de 96 kPa
1 ----mdash r
Aumenta la resistencia hasta un diaacutemetro de 30 centiacutemetros
Diaacutemetro del bulboAumenta la resistencia al aumentarel diaacutemetro hasta 10 centiacutemetros y muy poco a partir de ese diaacutemetro
i
La capacidad del ancla aumenta al aumentar la presioacuten de inyeccioacutenPresioacuten de Inyeccioacuten
La capacidad del ancla aumenta solamente con inyeccioacuten por etapas Presiones iniciales muy altas deben evltarse
En el Cuadro N0 20 se muestran algunos valores del esfuerzo de cortante permitido para anclajes en roca y en suelos Los tendones deben separarse
entre siacute utilizando espaciadores para asegurar la adherencia total de cada uno
de ellos a la mezcla cementante en toda la longitud del bulbo Adicionalmente
deben colocarse centralizadores para garantizar que existe un cubrimiento de mezcla de miacutenimo 10mm
Determinadoacuten del cw ficlente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliras 51
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Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo
interface a lo largo del bulbo (Modificado de PTI
de anclaje y el material en la
1996)
R esistencia Uacute ltim a al C ortan te R es is tenc ia Uacute ltim a alen tre el Bulbo y el ^ t e r ia l en la C ortan te entre el B u lto y el
T ipo de ^ t e r ia l In tertace P eriacutem etra l del B u lto ^ t e r i a l en la Interfacepara Iny toc ione s por P eriacutem etra l del B u lto para
G ravedad Inyecciones a P resioacuten
Kpa Kpa
G ranito y basa lto 1700 a 3100
C aliza do lom fflca 1 4 0 0 a 2 1 0 0
C aliza blanda 1000 a 1ltW0
P izarras y lutitas duras 800 a 1400
Lutrias blandas 200 a 800
Aren iscas 800 a 1700
Aren iscas m e tto riza d a s 700 a 800
C reta 200 a 1100
^ r g a m eteorizada 150 a 250
C oncre to 1400 a 2 8 0 0
Arcilla lim osa blanda30 a 70
Arcilla lim osa30 a 70
Arcilla dura de p lastic idad m edia a alta
30 a 70 30 a 100
Arcilla m uy dura de p lastic idad m edia a alta
70 a 170
Arcilla m u y dura lim osa de p lastic idad m edia
270 a 370
Arena de grano m edio a fino dens idad m edia a alta
80 a 370
Arena de grano grueso con grava densidad media
100 a 600
Arena de grano g rueso con grava densidad densa a m uy densa
70 a 140 250 a 900
Arenas lim osas170 a 400
D etritos g lac ia les densos300 a 500
Grava arenosa densidad m edia200 a 1300
Grava arenosa densa a m uy densa 270 a 1300
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario en te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 52
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga en bulbos de anclas preshy
tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatini y otros 1999)
Tipo de Suelo
DensidadRelativa
(SPT)
Transferencia Estirada en
kNmmdashf---------------------- 1
Suelta 145^ en a y l^d ia densa 220grava Densa 290
Suelta 100^ en a l^dia densa 145
Densa 190
Suelta 70^ en a y l^d ia densa 100limos Densa 130
I^zcla de arenay arcilla Dura 30de baja l^ y Dura 60plasticidad
Suelta SPT = 4 a 15^ d ia densa SPT = 15 a 30
Densa SPT = mas de 30
431 Calculo de la adherencia
La resistencia a la adherencia muy raramente se mide en el laboratorio y no existe un procedimiento estaacutendar para calcularla La mayoriacutea de los disentildeos se basan en estimativos ldquocrudosrdquo de la resistencia entre el suelo o roca y el bulbo
por correlacioacuten con casos similares tablas de resistencias tiacutepicas o por la
experiencia local
La carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar SPT como se
indica en la Cuadro Ndeg 20 (Sabatini y otros 1999) El factor de seguridad recomendado debe ser mayor de 20
La suposicioacuten de la resistencia entre el bulbo y el suelo genera una gran incertidumbre en el disentildeo y en ocasiones se ha llegado a fracasos
Determlnaaoacuten del cw fic iente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 53
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILM EL SALVADOR
Como solucioacuten a la incertidumbre generada por la suposicioacuten de la adherencia
entre el bulbo y el suelo se acostumbra a realizar pruebas de carga de anclajes
con el objeto de verificar en campo los valores supuestos y si es necesario
modificar las longitudes del bulbo o las cargas aplicadas
Estos ensayos son muy importantes al inicio del proceso de construccioacuten de los
anclajes Despueacutes de realizados los ensayos de carga se procede a revisar y
actualizar el disentildeo en lo relacionado con los bulbos de anclaje especialmente
cuando se requiere aumentar su longitud
44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE EL BULBO Y EL
SUELO EN VILLA EL SALVADOR
441 Tensado de anclajes
Los anclajes han sido tensados hasta llegar al arranque del bulbo para esto se
detalla a continuacioacuten los resultados de la prueba de tensado
Cuadro Ndeg 22 CARGA DE ARRANQUE DE BULBOS EN VILLA EL SALVADOR
Anclaje Longitud Bulbo (m) Carga Tesado (TN)
A-I 40 3646
A-ll 50 4215
A-lll () 60 4404
() Para el anclaje A-lll no se llegoacute al arranque
Con los datos obtenidos procedemos a calcular el esfuerzo de corte en la
interaccioacuten bulbo - suelo para esto nos apoyamos con la Ecuacioacuten (10)
Seguacuten la ecuacioacuten se tiene
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller J toeacute Antonio Paredes OHtos 54
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
T
nDhLb
Cuadro Ndeg 23 ESFUERZO DE CORTE ENTRE BULBO - SUELO EN VILLA EL SALVADOR
ANCLAJE T(TN) Dh (m) Lb(m) T a (KNm2)
A-I 3646 01143 40 24902
A-ll 4215 01143 50 23030
A-lll () 4404 01143 60 20053
lsquo to te rm in^oacuten del ctoficlente de resistencia al torte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 55
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Ciril OBTENIDOS
CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS
51 Capacidad de Carga Ultima Obtenido
La capacidad de carga ultima obtenida en campo para los anclajes A-I y A-ll se
verifica cuando el bulbo falla por arrancamiento mientras que para el anclaje A- III el bulbo no falla por arrancamiento sin embargo se ensaya hasta llegar al
liacutemite de fluencia
De acuerdo al cuadro N0 22 para los anclajes A-I y A-ll se ha llegado a la carga
ultima mientras que para el anclaje A-lll se ha llegado a la carga miacutenima de
fluencia
El cuadro N0 23 nos indica el esfuerzo de corte real que existe entre el bulbo y
el suelo de la zona en estudio los valores de ^ a para los anclajes A-I y A-ll son
calculados de acuerdo a la Ecuacioacuten (10)
52 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido
De los valores obtenidos con referencia a los anclajes A-I y A-ll se puede
comparar con los valores del Cuadro Ndeg 20 por consiguiente para las arenas
limosas se tiene un rango de valores que pudiera tomar ^ a (170 KNm2 - 400
KNm2) el cual estaacute dentro de ese rango nuestros valores hallados para nuestro
tipo de suelo en estudio seguacuten el Cuadro Ndeg 23
Haciendo un graacutefico comparativo con los resultados obtenidos del Cuadro Ndeg 23
y los datos que nos brinda el Cuadro Ndeg 20 de acuerdo al rango de valores se
tiene el Figura Ndeg 16
En la Figura Ndeg 16 podemos visualizar los valores obtenidos que se encuentran
dentro del rango de valores de Resistencia Uacuteltima al Cortante entre el Bulbo y el
suelo arenoso
Determinacioacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 56
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Civil OBTENIDOS
Figura Ndeg 16 Valores resistencia uacuteltima
Tambieacuten se pudo observar que los diaacutemetros reales fueron mayores en
comparacioacuten con el diaacutemetro de perforacioacuten tal como se muestra en el cuadro
N0 24 -
Cuadro Ndeg 24 DIAacuteMETROS REALES EN CAMPO Y EL EN AUMENTO
ANCLAJE D Teoacuterico (m)D Real de
Anclaje (m)() Aumento
A-I 01143 0141 2336
A-ll 01143 0147 2860
A-lll () 01143 0151 3211
lsquo Deteroinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte uniterio e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jw eacute Antonio Paredes O liw s 57
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
61 CONCLUSIONES
1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de
valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se
realizoacute la prueba (Villa el Salvador)
2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de
resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso
para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar
en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de
suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador
3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada
4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)
debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo
previamente calibrado
5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo
tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de
Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros
meacutetodos estimativos
6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga
requerida
7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten
8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58
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Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi c o n c l u s io n e s y r e c o m e n d a c io n e s
62 RECOMENDACIONES
1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de
verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del
comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio
2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con
precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las
longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea
evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de
perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria
de los anclajes
3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en
cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser
mayores
4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable
controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten
los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos
lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil B IB L IO G R A F IA
BIBLIOGRAFIacuteA
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Determlnatiacuteoacuten del c iacutec le n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de anclajetachlller Jraeacute Antonio Paredes Oliws 60
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Figura 15 Inyeccioacuten de anclaje de cable
d) Tensado
Todos los anclajes fueron tesados una vez que la lechada de cemento del
anclaje obtuvo la resistencia adecuada (210 kgcm2) se estimoacute en 7 diacuteas como miacutenimo en cada caso
El tesado de los anclajes se realizoacute con gato hidraacuteulico de hasta 100Tn de carga
de trabajo y con una carrera en el pistoacuten de hasta 10rdquo ademaacutes permitioacute tesar
los cables del anclaje en conjunto el tesado se realizoacute hasta llegar al arranque del bulbo
4112 Equipos y Materiales
Relacioacuten de equipos y materiales utilizados
Determinacioacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Antonio Paredes O liw s 44
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Cuadro Ndeg 12 EQUIPOS UTILIZADOS
ITEM DESCRIPCION CANTIDAD
1 B O M B A DE LO D O S C M O T O R L IS TE R P E T TE R 100
2 B O M B A P A R A TE N S A D O E N E R P A C 100
3 G A T A H ID R A U L IC A E N E R P A C DE 10000 PSI 100
4 E Q U IP O DE P E R F O R A C IO N R O T A T IV O D IA M A N TIN O 100
5 B O M B A DE IN Y E C C IO N DE C E M E N T O 100
6 TU B E R IA DE P E R F O R A C IO N HQ y H W 100
7 TU B E R IA DE IN Y E C C IO N C O N O B T U R A D O R 100
8 E Q U IP O DE SPT 100
42 ESTIMACIOacuteN DE LA CAPACIDAD DE CARGA SEGUacuteN LOS DATOS OBTENIDOS EN EL ESTUDIO DE MECAacuteNICA DE SUELOS
De acuerdo a los datos obtenidos en el estudio de mecaacutenica de suelos se tiene
lo siguiente
Cuadro Ndeg 13 DATOS REALES DEL ESTUDIO
DATOS
Del estudio de mecaacutenica de suelos De los anclajes
Paraacutemetros Unidad Paraacutemetros Unidad
Cohesioacuten 0 Carga de Anclaje NA
Angulo de friccioacuten 2870o Profundidad del bulbo de anclaje 950m
Peso Unitario 1476 KNm3 Diaacutemetro del bulbo 0114m
Clasificacioacuten SUCS Arena limosa gradada SP-SM
Longitud del Bulbo de Anclaje 40 50 y 60m
Factor de seguridad Presioacuten de iny^cioacuten 60 kgcm2
Habiendo obtenido todos los paraacutemetros necesarios se puede estimar las capacidades de cargas de acuerdo a los meacutetodos mencionados en el capiacutetulo anterior(Capiexcltulo III 323)
Deterrntoadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 45
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gt Norma Brasilera NBR 5629
gt Bustamante y Doix 1985
gt Meacutetodo Costa Nunes 1985
421 Norma Brasilera NBR 5629
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son las longitudes
ancladas que 40 50 y 60m asiacute como el valor Itf igual a 15 valor que se
obtiene del tipo de suelo del cuadro Ndeg 10
Cuadro Ndeg 10 - Coeficiente Kf de suelos granulares NBR-5629
Suelo Compacidad
Suelta Compacta Muy Compacta
Limo 010 040 100
Arena Fina 020 060 150
Arena Media 050 120 200
Gruesa y Pedr^ones 100 200 300
2 - M C T O D O D E L A N O R M A B R A S I L E R A - 5 6 2 9
_ J 7 -T = 0 -7 U t L r K s Para suelos granularesmax Z b f
T (max) =
az =
Capacidad de carga limite o ultima TN
Esfuerzo vertical efectivo en el punto medio del anclaje KNm2
O
CIl
II II Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje m
Longitud del bulbo del anclaje m
coeficiente de anclaje dado en la Tabla Ndeg M
Cuadro Ndeg 14 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BR-5629
y e
(K N m 2 )
z
iexclm )
D
(m )
a z
(K N m 2 )
U
( m )
Lb
(m )
K f T ( m a x )
lt trade l
14 8 7 0 01 103 32 0 4 3 4 0 9 15 27 23 _
14 8 65 0 1 9 5 9 4 0 4 3 5 0 15 V 3 1 6 1 ___
14 8 6 0 H 0 1 8 8 5 6 0 4 3 6 0 B U 15 35 01
Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de arolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes Ouumltos 46
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422 Meacutetodo Bustamante y Doix 1985
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son la parte anclada
40 50 y 60m el diaacutemetro perforado 0114m el coeficiente p que es el
coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo seguacuten el tipo de inyeccioacuten para
nuestro caso es el 14 derivaacutendose este valor del estudio de suelo (Cuadro Ndeg
11) El coeficiente qs (resistencia cortante) toma valores de 02 y 025 Mpa
Cuadro Ndeg 11 - Coeficiente p para suelos
Tipo de Suelo Coeficiente P
Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten
Grava 180 13 -14
Grava Arenosa 1 6 -1 8 12 -14
Arena con Grava 1 5 -1 6 12-13
Arena Gruesa 14- 15 11 - 12
Arena Media 1 4 -1 5 11 - 12
Arena Fina 14 -1 5 11 -12
Arena Limosa 14- 15 1 1 -1 2
Limo 14- 16 1 1-1 2
Arcilla 1 8 -2 0 12
Marga 18- 21 11 - 12
Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11
3- METODO DE BUSTAMANTE Y DOIX 1985
T(max) = Capacidad de carga limite o ultima TN
De= Diaacutemetro medio para el tramo anclado m
Dp = Diaacutemetro perforado para el tramo anclado mLb= Longitud del tramo anclado m
P = Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten qs= Resistencia al cizallamiento o cortante Mpa
ldquoDeterminadoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo de anclajerdquoBachiller Jraeacute Antonio Paredes Oliws
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Cuadro Ndeg 15 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BUSTAMANTE DOIX 1985
p Dp
(m)De(m)
Lb(m)
qs
(Mpa)
T (max)
(TN)130 011 0149 40 025 4759130 011 0149 50 02 4759130 011 0149 60 02 5710
423 Meacutetodo Costa Nunes 1985
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada necesarios son la
longitud de la parte anclada 40 50 y 60m el diaacutemetro perforado para el tramo
anclado 0114m ademaacutes el coeficiente de reduccioacuten por la presioacuten no uniforme
ni el coeficiente de aumento de diaacutemetro nd por la presioacuten de inyeccioacuten estos
dos uacuteltimos coeficientes toman valores de 1 otro dato de entrada importante
seguacuten Costa Nunes es la resistencia cortante t que es calculada con la
expresioacuten
T f = c + (c rsquo+CT rsquo 0 SUELOSGRANUWRES
r f = c + (y chnh +CTr )tan0 SUELOS COHESIVOS
C = Cohesioacuten del suelo KNm2yc= Peso especifico del suelo a una profundidad al centro del bulbo KNm3 h = Profundidad al centro del bulbo m
nh = Factorde correccioacuten cuando esta a una superior a 9m 0 = Angulo de friccioacuten
or= 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten KNm2
Para mayoriade asos nh = nb = nd = 10 De acuerdo a Costa Nunes
Cuadro Ndeg 16 RESISTENCIA CORTANTE SEGUacuteN DATOS
C ye h nh 0 OT T
(KNm2) (KNm3) (m) (0 ) (KNm2) (KNm2)
00 148 70 10 287 4000 2756
00 148 65 10 287 4000 2715
00 148 60 10 287 4000 2675
techlllerJtoeacute Antonio Parces Oliws 4 8
Deteminadoacuten del (E fic ien te de resistencia al corte unitario ende la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquo
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La resistencia cortante hallada de esta ecuacioacuten depende de los paraacutemetros
mostrados en la figura superior asiacute como la presioacuten de inyeccioacuten que se usa no
supera los 8 a 10 Kgcm2 con estos datos se halla el esfuerzo cortante que es
un valor de 3924 KNm2 El diaacutemetro medio de la perforacioacuten es de 0137m
1- METODO DE COSTA NUNES
T(max) = C a pa c idad d e ca rga l im i te o u l t im a TN
D e = D ia m e tro m e d io d e l b u lb o m
nd= C o e f ic ie n te d e a u m e n to d e l d ia m e tro d e b id o a la p re s ioacute n d e in y e c c ioacute n
^ = L o n g itu d d e l t ra m o a n c la d o m
nl = C o e f ic ie n te d e re d u c c ioacute n d e lo n g itu d p o r la p re s ioacute n n o u n ifo rm e
x = R e s is te n c ia al c iz a lla m ie n to e n la In te r fa s e b u lb o s u e lo K N m 2
Cuadro Ndeg17 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO COSTA NUNES 1985
ni Lb nd De Tmax(m) (m) (TN)
10 40 10 011 403
10 50 10 011 497
10 60 10 011 587
Aplicado estos tres meacutetodos para calcular la capacidad de carga uacuteltima podemos elaborar el siguiente cuadro Ndeg 18
Cuadro Ndeg 18 CUADRO RESUMEN PARA LAS DIFERENTES LONGITUDES DE BULBOS
ANCLAJE METODO NBR-5629 BUSTAMANTE Y DOIX COSTA NUNES
BULBO T (Max) T (Max) T (Max)
(m) (TN) (TN) (TN)
40 27-23I M t 4759 4030
50 3161 4759 4970
60 3501 5710 5870
D e t^m ito a oacute n del ^laquo fic ien te de resistencia al to rte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 49
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43 RESISTENCIA ENTRE EL BULBO Y EL SUELO
La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las
propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y
la presioacuten de inyeccioacuten (Cuadro N0 11)
El esfuerzo al cortante en el anclaje puede ser calculado por la expresioacuten
(Littlejohn y Bruce 1975)
Ecuacioacuten (10)
Doacutende
T = Fuerza de tensioacuten de disentildeo
D h = Diaacutemetro del hueco
r a = Esfuerzo de cortante permitido
Lb = Longitud cementada del bulbo
Determ l^raoacuten del ctoficiente de resistencia al torte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje Bachiller Jraeacute Antonio Partoes O lilaquo s 50
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Cuadro N0 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuerzos en bulbos de diaacutemetro
pequentildeo (Sabatini y otros 1999)
Tipo de SueloFactor Suelo Granular Suelo Cohesivo
Propiedades del sueloAngulo de friccioacuten tamantildeo y distribucioacuten de los agriados Mheslon Indice plastico
l^todo de perforacioacuten El uso de tuberiacutea de revestimiento aumenta los esfuereos normales y de friccioacuten
El uso de lodos en la ^rforacioacuten disminuye la capacidad
Longitud del bulto
La resistencia aumenta al aumentar la longitud del bulbo hasta los 6 metros con incrementos moderados hasta los 12 metros y muy ^co Incremento despueacutes de los 12 m
Incrementos continuos en suelos con resistencia no drenada menor de 96 kPa
1 ----mdash r
Aumenta la resistencia hasta un diaacutemetro de 30 centiacutemetros
Diaacutemetro del bulboAumenta la resistencia al aumentarel diaacutemetro hasta 10 centiacutemetros y muy poco a partir de ese diaacutemetro
i
La capacidad del ancla aumenta al aumentar la presioacuten de inyeccioacutenPresioacuten de Inyeccioacuten
La capacidad del ancla aumenta solamente con inyeccioacuten por etapas Presiones iniciales muy altas deben evltarse
En el Cuadro N0 20 se muestran algunos valores del esfuerzo de cortante permitido para anclajes en roca y en suelos Los tendones deben separarse
entre siacute utilizando espaciadores para asegurar la adherencia total de cada uno
de ellos a la mezcla cementante en toda la longitud del bulbo Adicionalmente
deben colocarse centralizadores para garantizar que existe un cubrimiento de mezcla de miacutenimo 10mm
Determinadoacuten del cw ficlente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliras 51
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Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo
interface a lo largo del bulbo (Modificado de PTI
de anclaje y el material en la
1996)
R esistencia Uacute ltim a al C ortan te R es is tenc ia Uacute ltim a alen tre el Bulbo y el ^ t e r ia l en la C ortan te entre el B u lto y el
T ipo de ^ t e r ia l In tertace P eriacutem etra l del B u lto ^ t e r i a l en la Interfacepara Iny toc ione s por P eriacutem etra l del B u lto para
G ravedad Inyecciones a P resioacuten
Kpa Kpa
G ranito y basa lto 1700 a 3100
C aliza do lom fflca 1 4 0 0 a 2 1 0 0
C aliza blanda 1000 a 1ltW0
P izarras y lutitas duras 800 a 1400
Lutrias blandas 200 a 800
Aren iscas 800 a 1700
Aren iscas m e tto riza d a s 700 a 800
C reta 200 a 1100
^ r g a m eteorizada 150 a 250
C oncre to 1400 a 2 8 0 0
Arcilla lim osa blanda30 a 70
Arcilla lim osa30 a 70
Arcilla dura de p lastic idad m edia a alta
30 a 70 30 a 100
Arcilla m uy dura de p lastic idad m edia a alta
70 a 170
Arcilla m u y dura lim osa de p lastic idad m edia
270 a 370
Arena de grano m edio a fino dens idad m edia a alta
80 a 370
Arena de grano grueso con grava densidad media
100 a 600
Arena de grano g rueso con grava densidad densa a m uy densa
70 a 140 250 a 900
Arenas lim osas170 a 400
D etritos g lac ia les densos300 a 500
Grava arenosa densidad m edia200 a 1300
Grava arenosa densa a m uy densa 270 a 1300
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario en te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 52
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Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga en bulbos de anclas preshy
tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatini y otros 1999)
Tipo de Suelo
DensidadRelativa
(SPT)
Transferencia Estirada en
kNmmdashf---------------------- 1
Suelta 145^ en a y l^d ia densa 220grava Densa 290
Suelta 100^ en a l^dia densa 145
Densa 190
Suelta 70^ en a y l^d ia densa 100limos Densa 130
I^zcla de arenay arcilla Dura 30de baja l^ y Dura 60plasticidad
Suelta SPT = 4 a 15^ d ia densa SPT = 15 a 30
Densa SPT = mas de 30
431 Calculo de la adherencia
La resistencia a la adherencia muy raramente se mide en el laboratorio y no existe un procedimiento estaacutendar para calcularla La mayoriacutea de los disentildeos se basan en estimativos ldquocrudosrdquo de la resistencia entre el suelo o roca y el bulbo
por correlacioacuten con casos similares tablas de resistencias tiacutepicas o por la
experiencia local
La carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar SPT como se
indica en la Cuadro Ndeg 20 (Sabatini y otros 1999) El factor de seguridad recomendado debe ser mayor de 20
La suposicioacuten de la resistencia entre el bulbo y el suelo genera una gran incertidumbre en el disentildeo y en ocasiones se ha llegado a fracasos
Determlnaaoacuten del cw fic iente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 53
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILM EL SALVADOR
Como solucioacuten a la incertidumbre generada por la suposicioacuten de la adherencia
entre el bulbo y el suelo se acostumbra a realizar pruebas de carga de anclajes
con el objeto de verificar en campo los valores supuestos y si es necesario
modificar las longitudes del bulbo o las cargas aplicadas
Estos ensayos son muy importantes al inicio del proceso de construccioacuten de los
anclajes Despueacutes de realizados los ensayos de carga se procede a revisar y
actualizar el disentildeo en lo relacionado con los bulbos de anclaje especialmente
cuando se requiere aumentar su longitud
44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE EL BULBO Y EL
SUELO EN VILLA EL SALVADOR
441 Tensado de anclajes
Los anclajes han sido tensados hasta llegar al arranque del bulbo para esto se
detalla a continuacioacuten los resultados de la prueba de tensado
Cuadro Ndeg 22 CARGA DE ARRANQUE DE BULBOS EN VILLA EL SALVADOR
Anclaje Longitud Bulbo (m) Carga Tesado (TN)
A-I 40 3646
A-ll 50 4215
A-lll () 60 4404
() Para el anclaje A-lll no se llegoacute al arranque
Con los datos obtenidos procedemos a calcular el esfuerzo de corte en la
interaccioacuten bulbo - suelo para esto nos apoyamos con la Ecuacioacuten (10)
Seguacuten la ecuacioacuten se tiene
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller J toeacute Antonio Paredes OHtos 54
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
T
nDhLb
Cuadro Ndeg 23 ESFUERZO DE CORTE ENTRE BULBO - SUELO EN VILLA EL SALVADOR
ANCLAJE T(TN) Dh (m) Lb(m) T a (KNm2)
A-I 3646 01143 40 24902
A-ll 4215 01143 50 23030
A-lll () 4404 01143 60 20053
lsquo to te rm in^oacuten del ctoficlente de resistencia al torte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 55
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Ciril OBTENIDOS
CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS
51 Capacidad de Carga Ultima Obtenido
La capacidad de carga ultima obtenida en campo para los anclajes A-I y A-ll se
verifica cuando el bulbo falla por arrancamiento mientras que para el anclaje A- III el bulbo no falla por arrancamiento sin embargo se ensaya hasta llegar al
liacutemite de fluencia
De acuerdo al cuadro N0 22 para los anclajes A-I y A-ll se ha llegado a la carga
ultima mientras que para el anclaje A-lll se ha llegado a la carga miacutenima de
fluencia
El cuadro N0 23 nos indica el esfuerzo de corte real que existe entre el bulbo y
el suelo de la zona en estudio los valores de ^ a para los anclajes A-I y A-ll son
calculados de acuerdo a la Ecuacioacuten (10)
52 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido
De los valores obtenidos con referencia a los anclajes A-I y A-ll se puede
comparar con los valores del Cuadro Ndeg 20 por consiguiente para las arenas
limosas se tiene un rango de valores que pudiera tomar ^ a (170 KNm2 - 400
KNm2) el cual estaacute dentro de ese rango nuestros valores hallados para nuestro
tipo de suelo en estudio seguacuten el Cuadro Ndeg 23
Haciendo un graacutefico comparativo con los resultados obtenidos del Cuadro Ndeg 23
y los datos que nos brinda el Cuadro Ndeg 20 de acuerdo al rango de valores se
tiene el Figura Ndeg 16
En la Figura Ndeg 16 podemos visualizar los valores obtenidos que se encuentran
dentro del rango de valores de Resistencia Uacuteltima al Cortante entre el Bulbo y el
suelo arenoso
Determinacioacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 56
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Civil OBTENIDOS
Figura Ndeg 16 Valores resistencia uacuteltima
Tambieacuten se pudo observar que los diaacutemetros reales fueron mayores en
comparacioacuten con el diaacutemetro de perforacioacuten tal como se muestra en el cuadro
N0 24 -
Cuadro Ndeg 24 DIAacuteMETROS REALES EN CAMPO Y EL EN AUMENTO
ANCLAJE D Teoacuterico (m)D Real de
Anclaje (m)() Aumento
A-I 01143 0141 2336
A-ll 01143 0147 2860
A-lll () 01143 0151 3211
lsquo Deteroinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte uniterio e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jw eacute Antonio Paredes O liw s 57
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
61 CONCLUSIONES
1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de
valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se
realizoacute la prueba (Villa el Salvador)
2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de
resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso
para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar
en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de
suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador
3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada
4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)
debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo
previamente calibrado
5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo
tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de
Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros
meacutetodos estimativos
6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga
requerida
7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten
8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58
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Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi c o n c l u s io n e s y r e c o m e n d a c io n e s
62 RECOMENDACIONES
1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de
verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del
comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio
2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con
precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las
longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea
evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de
perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria
de los anclajes
3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en
cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser
mayores
4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable
controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten
los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos
lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil B IB L IO G R A F IA
BIBLIOGRAFIacuteA
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Determlnatiacuteoacuten del c iacutec le n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de anclajetachlller Jraeacute Antonio Paredes Oliws 60
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Cuadro Ndeg 12 EQUIPOS UTILIZADOS
ITEM DESCRIPCION CANTIDAD
1 B O M B A DE LO D O S C M O T O R L IS TE R P E T TE R 100
2 B O M B A P A R A TE N S A D O E N E R P A C 100
3 G A T A H ID R A U L IC A E N E R P A C DE 10000 PSI 100
4 E Q U IP O DE P E R F O R A C IO N R O T A T IV O D IA M A N TIN O 100
5 B O M B A DE IN Y E C C IO N DE C E M E N T O 100
6 TU B E R IA DE P E R F O R A C IO N HQ y H W 100
7 TU B E R IA DE IN Y E C C IO N C O N O B T U R A D O R 100
8 E Q U IP O DE SPT 100
42 ESTIMACIOacuteN DE LA CAPACIDAD DE CARGA SEGUacuteN LOS DATOS OBTENIDOS EN EL ESTUDIO DE MECAacuteNICA DE SUELOS
De acuerdo a los datos obtenidos en el estudio de mecaacutenica de suelos se tiene
lo siguiente
Cuadro Ndeg 13 DATOS REALES DEL ESTUDIO
DATOS
Del estudio de mecaacutenica de suelos De los anclajes
Paraacutemetros Unidad Paraacutemetros Unidad
Cohesioacuten 0 Carga de Anclaje NA
Angulo de friccioacuten 2870o Profundidad del bulbo de anclaje 950m
Peso Unitario 1476 KNm3 Diaacutemetro del bulbo 0114m
Clasificacioacuten SUCS Arena limosa gradada SP-SM
Longitud del Bulbo de Anclaje 40 50 y 60m
Factor de seguridad Presioacuten de iny^cioacuten 60 kgcm2
Habiendo obtenido todos los paraacutemetros necesarios se puede estimar las capacidades de cargas de acuerdo a los meacutetodos mencionados en el capiacutetulo anterior(Capiexcltulo III 323)
Deterrntoadoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de atolajeBachiller Jreeacute Antonio Paredes O liw s 45
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
gt Norma Brasilera NBR 5629
gt Bustamante y Doix 1985
gt Meacutetodo Costa Nunes 1985
421 Norma Brasilera NBR 5629
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son las longitudes
ancladas que 40 50 y 60m asiacute como el valor Itf igual a 15 valor que se
obtiene del tipo de suelo del cuadro Ndeg 10
Cuadro Ndeg 10 - Coeficiente Kf de suelos granulares NBR-5629
Suelo Compacidad
Suelta Compacta Muy Compacta
Limo 010 040 100
Arena Fina 020 060 150
Arena Media 050 120 200
Gruesa y Pedr^ones 100 200 300
2 - M C T O D O D E L A N O R M A B R A S I L E R A - 5 6 2 9
_ J 7 -T = 0 -7 U t L r K s Para suelos granularesmax Z b f
T (max) =
az =
Capacidad de carga limite o ultima TN
Esfuerzo vertical efectivo en el punto medio del anclaje KNm2
O
CIl
II II Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje m
Longitud del bulbo del anclaje m
coeficiente de anclaje dado en la Tabla Ndeg M
Cuadro Ndeg 14 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BR-5629
y e
(K N m 2 )
z
iexclm )
D
(m )
a z
(K N m 2 )
U
( m )
Lb
(m )
K f T ( m a x )
lt trade l
14 8 7 0 01 103 32 0 4 3 4 0 9 15 27 23 _
14 8 65 0 1 9 5 9 4 0 4 3 5 0 15 V 3 1 6 1 ___
14 8 6 0 H 0 1 8 8 5 6 0 4 3 6 0 B U 15 35 01
Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de arolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes Ouumltos 46
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
422 Meacutetodo Bustamante y Doix 1985
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son la parte anclada
40 50 y 60m el diaacutemetro perforado 0114m el coeficiente p que es el
coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo seguacuten el tipo de inyeccioacuten para
nuestro caso es el 14 derivaacutendose este valor del estudio de suelo (Cuadro Ndeg
11) El coeficiente qs (resistencia cortante) toma valores de 02 y 025 Mpa
Cuadro Ndeg 11 - Coeficiente p para suelos
Tipo de Suelo Coeficiente P
Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten
Grava 180 13 -14
Grava Arenosa 1 6 -1 8 12 -14
Arena con Grava 1 5 -1 6 12-13
Arena Gruesa 14- 15 11 - 12
Arena Media 1 4 -1 5 11 - 12
Arena Fina 14 -1 5 11 -12
Arena Limosa 14- 15 1 1 -1 2
Limo 14- 16 1 1-1 2
Arcilla 1 8 -2 0 12
Marga 18- 21 11 - 12
Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11
3- METODO DE BUSTAMANTE Y DOIX 1985
T(max) = Capacidad de carga limite o ultima TN
De= Diaacutemetro medio para el tramo anclado m
Dp = Diaacutemetro perforado para el tramo anclado mLb= Longitud del tramo anclado m
P = Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten qs= Resistencia al cizallamiento o cortante Mpa
ldquoDeterminadoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo de anclajerdquoBachiller Jraeacute Antonio Paredes Oliws
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Cuadro Ndeg 15 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BUSTAMANTE DOIX 1985
p Dp
(m)De(m)
Lb(m)
qs
(Mpa)
T (max)
(TN)130 011 0149 40 025 4759130 011 0149 50 02 4759130 011 0149 60 02 5710
423 Meacutetodo Costa Nunes 1985
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada necesarios son la
longitud de la parte anclada 40 50 y 60m el diaacutemetro perforado para el tramo
anclado 0114m ademaacutes el coeficiente de reduccioacuten por la presioacuten no uniforme
ni el coeficiente de aumento de diaacutemetro nd por la presioacuten de inyeccioacuten estos
dos uacuteltimos coeficientes toman valores de 1 otro dato de entrada importante
seguacuten Costa Nunes es la resistencia cortante t que es calculada con la
expresioacuten
T f = c + (c rsquo+CT rsquo 0 SUELOSGRANUWRES
r f = c + (y chnh +CTr )tan0 SUELOS COHESIVOS
C = Cohesioacuten del suelo KNm2yc= Peso especifico del suelo a una profundidad al centro del bulbo KNm3 h = Profundidad al centro del bulbo m
nh = Factorde correccioacuten cuando esta a una superior a 9m 0 = Angulo de friccioacuten
or= 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten KNm2
Para mayoriade asos nh = nb = nd = 10 De acuerdo a Costa Nunes
Cuadro Ndeg 16 RESISTENCIA CORTANTE SEGUacuteN DATOS
C ye h nh 0 OT T
(KNm2) (KNm3) (m) (0 ) (KNm2) (KNm2)
00 148 70 10 287 4000 2756
00 148 65 10 287 4000 2715
00 148 60 10 287 4000 2675
techlllerJtoeacute Antonio Parces Oliws 4 8
Deteminadoacuten del (E fic ien te de resistencia al corte unitario ende la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquo
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La resistencia cortante hallada de esta ecuacioacuten depende de los paraacutemetros
mostrados en la figura superior asiacute como la presioacuten de inyeccioacuten que se usa no
supera los 8 a 10 Kgcm2 con estos datos se halla el esfuerzo cortante que es
un valor de 3924 KNm2 El diaacutemetro medio de la perforacioacuten es de 0137m
1- METODO DE COSTA NUNES
T(max) = C a pa c idad d e ca rga l im i te o u l t im a TN
D e = D ia m e tro m e d io d e l b u lb o m
nd= C o e f ic ie n te d e a u m e n to d e l d ia m e tro d e b id o a la p re s ioacute n d e in y e c c ioacute n
^ = L o n g itu d d e l t ra m o a n c la d o m
nl = C o e f ic ie n te d e re d u c c ioacute n d e lo n g itu d p o r la p re s ioacute n n o u n ifo rm e
x = R e s is te n c ia al c iz a lla m ie n to e n la In te r fa s e b u lb o s u e lo K N m 2
Cuadro Ndeg17 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO COSTA NUNES 1985
ni Lb nd De Tmax(m) (m) (TN)
10 40 10 011 403
10 50 10 011 497
10 60 10 011 587
Aplicado estos tres meacutetodos para calcular la capacidad de carga uacuteltima podemos elaborar el siguiente cuadro Ndeg 18
Cuadro Ndeg 18 CUADRO RESUMEN PARA LAS DIFERENTES LONGITUDES DE BULBOS
ANCLAJE METODO NBR-5629 BUSTAMANTE Y DOIX COSTA NUNES
BULBO T (Max) T (Max) T (Max)
(m) (TN) (TN) (TN)
40 27-23I M t 4759 4030
50 3161 4759 4970
60 3501 5710 5870
D e t^m ito a oacute n del ^laquo fic ien te de resistencia al to rte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 49
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
43 RESISTENCIA ENTRE EL BULBO Y EL SUELO
La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las
propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y
la presioacuten de inyeccioacuten (Cuadro N0 11)
El esfuerzo al cortante en el anclaje puede ser calculado por la expresioacuten
(Littlejohn y Bruce 1975)
Ecuacioacuten (10)
Doacutende
T = Fuerza de tensioacuten de disentildeo
D h = Diaacutemetro del hueco
r a = Esfuerzo de cortante permitido
Lb = Longitud cementada del bulbo
Determ l^raoacuten del ctoficiente de resistencia al torte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje Bachiller Jraeacute Antonio Partoes O lilaquo s 50
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Cuadro N0 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuerzos en bulbos de diaacutemetro
pequentildeo (Sabatini y otros 1999)
Tipo de SueloFactor Suelo Granular Suelo Cohesivo
Propiedades del sueloAngulo de friccioacuten tamantildeo y distribucioacuten de los agriados Mheslon Indice plastico
l^todo de perforacioacuten El uso de tuberiacutea de revestimiento aumenta los esfuereos normales y de friccioacuten
El uso de lodos en la ^rforacioacuten disminuye la capacidad
Longitud del bulto
La resistencia aumenta al aumentar la longitud del bulbo hasta los 6 metros con incrementos moderados hasta los 12 metros y muy ^co Incremento despueacutes de los 12 m
Incrementos continuos en suelos con resistencia no drenada menor de 96 kPa
1 ----mdash r
Aumenta la resistencia hasta un diaacutemetro de 30 centiacutemetros
Diaacutemetro del bulboAumenta la resistencia al aumentarel diaacutemetro hasta 10 centiacutemetros y muy poco a partir de ese diaacutemetro
i
La capacidad del ancla aumenta al aumentar la presioacuten de inyeccioacutenPresioacuten de Inyeccioacuten
La capacidad del ancla aumenta solamente con inyeccioacuten por etapas Presiones iniciales muy altas deben evltarse
En el Cuadro N0 20 se muestran algunos valores del esfuerzo de cortante permitido para anclajes en roca y en suelos Los tendones deben separarse
entre siacute utilizando espaciadores para asegurar la adherencia total de cada uno
de ellos a la mezcla cementante en toda la longitud del bulbo Adicionalmente
deben colocarse centralizadores para garantizar que existe un cubrimiento de mezcla de miacutenimo 10mm
Determinadoacuten del cw ficlente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliras 51
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo
interface a lo largo del bulbo (Modificado de PTI
de anclaje y el material en la
1996)
R esistencia Uacute ltim a al C ortan te R es is tenc ia Uacute ltim a alen tre el Bulbo y el ^ t e r ia l en la C ortan te entre el B u lto y el
T ipo de ^ t e r ia l In tertace P eriacutem etra l del B u lto ^ t e r i a l en la Interfacepara Iny toc ione s por P eriacutem etra l del B u lto para
G ravedad Inyecciones a P resioacuten
Kpa Kpa
G ranito y basa lto 1700 a 3100
C aliza do lom fflca 1 4 0 0 a 2 1 0 0
C aliza blanda 1000 a 1ltW0
P izarras y lutitas duras 800 a 1400
Lutrias blandas 200 a 800
Aren iscas 800 a 1700
Aren iscas m e tto riza d a s 700 a 800
C reta 200 a 1100
^ r g a m eteorizada 150 a 250
C oncre to 1400 a 2 8 0 0
Arcilla lim osa blanda30 a 70
Arcilla lim osa30 a 70
Arcilla dura de p lastic idad m edia a alta
30 a 70 30 a 100
Arcilla m uy dura de p lastic idad m edia a alta
70 a 170
Arcilla m u y dura lim osa de p lastic idad m edia
270 a 370
Arena de grano m edio a fino dens idad m edia a alta
80 a 370
Arena de grano grueso con grava densidad media
100 a 600
Arena de grano g rueso con grava densidad densa a m uy densa
70 a 140 250 a 900
Arenas lim osas170 a 400
D etritos g lac ia les densos300 a 500
Grava arenosa densidad m edia200 a 1300
Grava arenosa densa a m uy densa 270 a 1300
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario en te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 52
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga en bulbos de anclas preshy
tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatini y otros 1999)
Tipo de Suelo
DensidadRelativa
(SPT)
Transferencia Estirada en
kNmmdashf---------------------- 1
Suelta 145^ en a y l^d ia densa 220grava Densa 290
Suelta 100^ en a l^dia densa 145
Densa 190
Suelta 70^ en a y l^d ia densa 100limos Densa 130
I^zcla de arenay arcilla Dura 30de baja l^ y Dura 60plasticidad
Suelta SPT = 4 a 15^ d ia densa SPT = 15 a 30
Densa SPT = mas de 30
431 Calculo de la adherencia
La resistencia a la adherencia muy raramente se mide en el laboratorio y no existe un procedimiento estaacutendar para calcularla La mayoriacutea de los disentildeos se basan en estimativos ldquocrudosrdquo de la resistencia entre el suelo o roca y el bulbo
por correlacioacuten con casos similares tablas de resistencias tiacutepicas o por la
experiencia local
La carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar SPT como se
indica en la Cuadro Ndeg 20 (Sabatini y otros 1999) El factor de seguridad recomendado debe ser mayor de 20
La suposicioacuten de la resistencia entre el bulbo y el suelo genera una gran incertidumbre en el disentildeo y en ocasiones se ha llegado a fracasos
Determlnaaoacuten del cw fic iente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 53
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILM EL SALVADOR
Como solucioacuten a la incertidumbre generada por la suposicioacuten de la adherencia
entre el bulbo y el suelo se acostumbra a realizar pruebas de carga de anclajes
con el objeto de verificar en campo los valores supuestos y si es necesario
modificar las longitudes del bulbo o las cargas aplicadas
Estos ensayos son muy importantes al inicio del proceso de construccioacuten de los
anclajes Despueacutes de realizados los ensayos de carga se procede a revisar y
actualizar el disentildeo en lo relacionado con los bulbos de anclaje especialmente
cuando se requiere aumentar su longitud
44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE EL BULBO Y EL
SUELO EN VILLA EL SALVADOR
441 Tensado de anclajes
Los anclajes han sido tensados hasta llegar al arranque del bulbo para esto se
detalla a continuacioacuten los resultados de la prueba de tensado
Cuadro Ndeg 22 CARGA DE ARRANQUE DE BULBOS EN VILLA EL SALVADOR
Anclaje Longitud Bulbo (m) Carga Tesado (TN)
A-I 40 3646
A-ll 50 4215
A-lll () 60 4404
() Para el anclaje A-lll no se llegoacute al arranque
Con los datos obtenidos procedemos a calcular el esfuerzo de corte en la
interaccioacuten bulbo - suelo para esto nos apoyamos con la Ecuacioacuten (10)
Seguacuten la ecuacioacuten se tiene
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller J toeacute Antonio Paredes OHtos 54
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
T
nDhLb
Cuadro Ndeg 23 ESFUERZO DE CORTE ENTRE BULBO - SUELO EN VILLA EL SALVADOR
ANCLAJE T(TN) Dh (m) Lb(m) T a (KNm2)
A-I 3646 01143 40 24902
A-ll 4215 01143 50 23030
A-lll () 4404 01143 60 20053
lsquo to te rm in^oacuten del ctoficlente de resistencia al torte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 55
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Ciril OBTENIDOS
CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS
51 Capacidad de Carga Ultima Obtenido
La capacidad de carga ultima obtenida en campo para los anclajes A-I y A-ll se
verifica cuando el bulbo falla por arrancamiento mientras que para el anclaje A- III el bulbo no falla por arrancamiento sin embargo se ensaya hasta llegar al
liacutemite de fluencia
De acuerdo al cuadro N0 22 para los anclajes A-I y A-ll se ha llegado a la carga
ultima mientras que para el anclaje A-lll se ha llegado a la carga miacutenima de
fluencia
El cuadro N0 23 nos indica el esfuerzo de corte real que existe entre el bulbo y
el suelo de la zona en estudio los valores de ^ a para los anclajes A-I y A-ll son
calculados de acuerdo a la Ecuacioacuten (10)
52 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido
De los valores obtenidos con referencia a los anclajes A-I y A-ll se puede
comparar con los valores del Cuadro Ndeg 20 por consiguiente para las arenas
limosas se tiene un rango de valores que pudiera tomar ^ a (170 KNm2 - 400
KNm2) el cual estaacute dentro de ese rango nuestros valores hallados para nuestro
tipo de suelo en estudio seguacuten el Cuadro Ndeg 23
Haciendo un graacutefico comparativo con los resultados obtenidos del Cuadro Ndeg 23
y los datos que nos brinda el Cuadro Ndeg 20 de acuerdo al rango de valores se
tiene el Figura Ndeg 16
En la Figura Ndeg 16 podemos visualizar los valores obtenidos que se encuentran
dentro del rango de valores de Resistencia Uacuteltima al Cortante entre el Bulbo y el
suelo arenoso
Determinacioacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 56
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Civil OBTENIDOS
Figura Ndeg 16 Valores resistencia uacuteltima
Tambieacuten se pudo observar que los diaacutemetros reales fueron mayores en
comparacioacuten con el diaacutemetro de perforacioacuten tal como se muestra en el cuadro
N0 24 -
Cuadro Ndeg 24 DIAacuteMETROS REALES EN CAMPO Y EL EN AUMENTO
ANCLAJE D Teoacuterico (m)D Real de
Anclaje (m)() Aumento
A-I 01143 0141 2336
A-ll 01143 0147 2860
A-lll () 01143 0151 3211
lsquo Deteroinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte uniterio e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jw eacute Antonio Paredes O liw s 57
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Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
61 CONCLUSIONES
1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de
valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se
realizoacute la prueba (Villa el Salvador)
2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de
resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso
para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar
en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de
suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador
3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada
4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)
debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo
previamente calibrado
5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo
tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de
Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros
meacutetodos estimativos
6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga
requerida
7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten
8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58
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Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi c o n c l u s io n e s y r e c o m e n d a c io n e s
62 RECOMENDACIONES
1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de
verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del
comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio
2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con
precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las
longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea
evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de
perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria
de los anclajes
3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en
cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser
mayores
4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable
controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten
los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos
lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil B IB L IO G R A F IA
BIBLIOGRAFIacuteA
Cema Diacuteaz Alfonso A ldquoAnaacutelisis y disentildeo de muros anclados para
estabilizacioacuten de excavaciones profundasrdquo Tesis UNI - FIC Civil 2011
James Warner PE Practical Handbook of Grouting Soil Rock and
Structures Copyright copy 2004 by John Wiley amp Sons Inc Haboken New
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Suarez Jaime Deslizamientos Teacutecnicas de Remediacioacuten Volumen II
Copyrightcopy 2013 Geotecnologiacutea SAS httpw^erosioncomco 2013
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Politeacutecnica de Madrid Madrid Espantildea 2004
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Systemsrdquo Geotechnical Engineering circular Ndeg 4 June 1999
Determlnatiacuteoacuten del c iacutec le n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de anclajetachlller Jraeacute Antonio Paredes Oliws 60
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
gt Norma Brasilera NBR 5629
gt Bustamante y Doix 1985
gt Meacutetodo Costa Nunes 1985
421 Norma Brasilera NBR 5629
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son las longitudes
ancladas que 40 50 y 60m asiacute como el valor Itf igual a 15 valor que se
obtiene del tipo de suelo del cuadro Ndeg 10
Cuadro Ndeg 10 - Coeficiente Kf de suelos granulares NBR-5629
Suelo Compacidad
Suelta Compacta Muy Compacta
Limo 010 040 100
Arena Fina 020 060 150
Arena Media 050 120 200
Gruesa y Pedr^ones 100 200 300
2 - M C T O D O D E L A N O R M A B R A S I L E R A - 5 6 2 9
_ J 7 -T = 0 -7 U t L r K s Para suelos granularesmax Z b f
T (max) =
az =
Capacidad de carga limite o ultima TN
Esfuerzo vertical efectivo en el punto medio del anclaje KNm2
O
CIl
II II Periacutemetro promedio de la seccioacuten transversal del bulbo del anclaje m
Longitud del bulbo del anclaje m
coeficiente de anclaje dado en la Tabla Ndeg M
Cuadro Ndeg 14 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BR-5629
y e
(K N m 2 )
z
iexclm )
D
(m )
a z
(K N m 2 )
U
( m )
Lb
(m )
K f T ( m a x )
lt trade l
14 8 7 0 01 103 32 0 4 3 4 0 9 15 27 23 _
14 8 65 0 1 9 5 9 4 0 4 3 5 0 15 V 3 1 6 1 ___
14 8 6 0 H 0 1 8 8 5 6 0 4 3 6 0 B U 15 35 01
Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de arolajebachiller Jraeacute Antonio Partoes Ouumltos 46
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
422 Meacutetodo Bustamante y Doix 1985
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son la parte anclada
40 50 y 60m el diaacutemetro perforado 0114m el coeficiente p que es el
coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo seguacuten el tipo de inyeccioacuten para
nuestro caso es el 14 derivaacutendose este valor del estudio de suelo (Cuadro Ndeg
11) El coeficiente qs (resistencia cortante) toma valores de 02 y 025 Mpa
Cuadro Ndeg 11 - Coeficiente p para suelos
Tipo de Suelo Coeficiente P
Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten
Grava 180 13 -14
Grava Arenosa 1 6 -1 8 12 -14
Arena con Grava 1 5 -1 6 12-13
Arena Gruesa 14- 15 11 - 12
Arena Media 1 4 -1 5 11 - 12
Arena Fina 14 -1 5 11 -12
Arena Limosa 14- 15 1 1 -1 2
Limo 14- 16 1 1-1 2
Arcilla 1 8 -2 0 12
Marga 18- 21 11 - 12
Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11
3- METODO DE BUSTAMANTE Y DOIX 1985
T(max) = Capacidad de carga limite o ultima TN
De= Diaacutemetro medio para el tramo anclado m
Dp = Diaacutemetro perforado para el tramo anclado mLb= Longitud del tramo anclado m
P = Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten qs= Resistencia al cizallamiento o cortante Mpa
ldquoDeterminadoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo de anclajerdquoBachiller Jraeacute Antonio Paredes Oliws
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Cuadro Ndeg 15 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BUSTAMANTE DOIX 1985
p Dp
(m)De(m)
Lb(m)
qs
(Mpa)
T (max)
(TN)130 011 0149 40 025 4759130 011 0149 50 02 4759130 011 0149 60 02 5710
423 Meacutetodo Costa Nunes 1985
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada necesarios son la
longitud de la parte anclada 40 50 y 60m el diaacutemetro perforado para el tramo
anclado 0114m ademaacutes el coeficiente de reduccioacuten por la presioacuten no uniforme
ni el coeficiente de aumento de diaacutemetro nd por la presioacuten de inyeccioacuten estos
dos uacuteltimos coeficientes toman valores de 1 otro dato de entrada importante
seguacuten Costa Nunes es la resistencia cortante t que es calculada con la
expresioacuten
T f = c + (c rsquo+CT rsquo 0 SUELOSGRANUWRES
r f = c + (y chnh +CTr )tan0 SUELOS COHESIVOS
C = Cohesioacuten del suelo KNm2yc= Peso especifico del suelo a una profundidad al centro del bulbo KNm3 h = Profundidad al centro del bulbo m
nh = Factorde correccioacuten cuando esta a una superior a 9m 0 = Angulo de friccioacuten
or= 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten KNm2
Para mayoriade asos nh = nb = nd = 10 De acuerdo a Costa Nunes
Cuadro Ndeg 16 RESISTENCIA CORTANTE SEGUacuteN DATOS
C ye h nh 0 OT T
(KNm2) (KNm3) (m) (0 ) (KNm2) (KNm2)
00 148 70 10 287 4000 2756
00 148 65 10 287 4000 2715
00 148 60 10 287 4000 2675
techlllerJtoeacute Antonio Parces Oliws 4 8
Deteminadoacuten del (E fic ien te de resistencia al corte unitario ende la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquo
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
La resistencia cortante hallada de esta ecuacioacuten depende de los paraacutemetros
mostrados en la figura superior asiacute como la presioacuten de inyeccioacuten que se usa no
supera los 8 a 10 Kgcm2 con estos datos se halla el esfuerzo cortante que es
un valor de 3924 KNm2 El diaacutemetro medio de la perforacioacuten es de 0137m
1- METODO DE COSTA NUNES
T(max) = C a pa c idad d e ca rga l im i te o u l t im a TN
D e = D ia m e tro m e d io d e l b u lb o m
nd= C o e f ic ie n te d e a u m e n to d e l d ia m e tro d e b id o a la p re s ioacute n d e in y e c c ioacute n
^ = L o n g itu d d e l t ra m o a n c la d o m
nl = C o e f ic ie n te d e re d u c c ioacute n d e lo n g itu d p o r la p re s ioacute n n o u n ifo rm e
x = R e s is te n c ia al c iz a lla m ie n to e n la In te r fa s e b u lb o s u e lo K N m 2
Cuadro Ndeg17 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO COSTA NUNES 1985
ni Lb nd De Tmax(m) (m) (TN)
10 40 10 011 403
10 50 10 011 497
10 60 10 011 587
Aplicado estos tres meacutetodos para calcular la capacidad de carga uacuteltima podemos elaborar el siguiente cuadro Ndeg 18
Cuadro Ndeg 18 CUADRO RESUMEN PARA LAS DIFERENTES LONGITUDES DE BULBOS
ANCLAJE METODO NBR-5629 BUSTAMANTE Y DOIX COSTA NUNES
BULBO T (Max) T (Max) T (Max)
(m) (TN) (TN) (TN)
40 27-23I M t 4759 4030
50 3161 4759 4970
60 3501 5710 5870
D e t^m ito a oacute n del ^laquo fic ien te de resistencia al to rte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 49
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
43 RESISTENCIA ENTRE EL BULBO Y EL SUELO
La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las
propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y
la presioacuten de inyeccioacuten (Cuadro N0 11)
El esfuerzo al cortante en el anclaje puede ser calculado por la expresioacuten
(Littlejohn y Bruce 1975)
Ecuacioacuten (10)
Doacutende
T = Fuerza de tensioacuten de disentildeo
D h = Diaacutemetro del hueco
r a = Esfuerzo de cortante permitido
Lb = Longitud cementada del bulbo
Determ l^raoacuten del ctoficiente de resistencia al torte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje Bachiller Jraeacute Antonio Partoes O lilaquo s 50
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Cuadro N0 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuerzos en bulbos de diaacutemetro
pequentildeo (Sabatini y otros 1999)
Tipo de SueloFactor Suelo Granular Suelo Cohesivo
Propiedades del sueloAngulo de friccioacuten tamantildeo y distribucioacuten de los agriados Mheslon Indice plastico
l^todo de perforacioacuten El uso de tuberiacutea de revestimiento aumenta los esfuereos normales y de friccioacuten
El uso de lodos en la ^rforacioacuten disminuye la capacidad
Longitud del bulto
La resistencia aumenta al aumentar la longitud del bulbo hasta los 6 metros con incrementos moderados hasta los 12 metros y muy ^co Incremento despueacutes de los 12 m
Incrementos continuos en suelos con resistencia no drenada menor de 96 kPa
1 ----mdash r
Aumenta la resistencia hasta un diaacutemetro de 30 centiacutemetros
Diaacutemetro del bulboAumenta la resistencia al aumentarel diaacutemetro hasta 10 centiacutemetros y muy poco a partir de ese diaacutemetro
i
La capacidad del ancla aumenta al aumentar la presioacuten de inyeccioacutenPresioacuten de Inyeccioacuten
La capacidad del ancla aumenta solamente con inyeccioacuten por etapas Presiones iniciales muy altas deben evltarse
En el Cuadro N0 20 se muestran algunos valores del esfuerzo de cortante permitido para anclajes en roca y en suelos Los tendones deben separarse
entre siacute utilizando espaciadores para asegurar la adherencia total de cada uno
de ellos a la mezcla cementante en toda la longitud del bulbo Adicionalmente
deben colocarse centralizadores para garantizar que existe un cubrimiento de mezcla de miacutenimo 10mm
Determinadoacuten del cw ficlente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliras 51
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo
interface a lo largo del bulbo (Modificado de PTI
de anclaje y el material en la
1996)
R esistencia Uacute ltim a al C ortan te R es is tenc ia Uacute ltim a alen tre el Bulbo y el ^ t e r ia l en la C ortan te entre el B u lto y el
T ipo de ^ t e r ia l In tertace P eriacutem etra l del B u lto ^ t e r i a l en la Interfacepara Iny toc ione s por P eriacutem etra l del B u lto para
G ravedad Inyecciones a P resioacuten
Kpa Kpa
G ranito y basa lto 1700 a 3100
C aliza do lom fflca 1 4 0 0 a 2 1 0 0
C aliza blanda 1000 a 1ltW0
P izarras y lutitas duras 800 a 1400
Lutrias blandas 200 a 800
Aren iscas 800 a 1700
Aren iscas m e tto riza d a s 700 a 800
C reta 200 a 1100
^ r g a m eteorizada 150 a 250
C oncre to 1400 a 2 8 0 0
Arcilla lim osa blanda30 a 70
Arcilla lim osa30 a 70
Arcilla dura de p lastic idad m edia a alta
30 a 70 30 a 100
Arcilla m uy dura de p lastic idad m edia a alta
70 a 170
Arcilla m u y dura lim osa de p lastic idad m edia
270 a 370
Arena de grano m edio a fino dens idad m edia a alta
80 a 370
Arena de grano grueso con grava densidad media
100 a 600
Arena de grano g rueso con grava densidad densa a m uy densa
70 a 140 250 a 900
Arenas lim osas170 a 400
D etritos g lac ia les densos300 a 500
Grava arenosa densidad m edia200 a 1300
Grava arenosa densa a m uy densa 270 a 1300
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario en te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 52
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Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga en bulbos de anclas preshy
tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatini y otros 1999)
Tipo de Suelo
DensidadRelativa
(SPT)
Transferencia Estirada en
kNmmdashf---------------------- 1
Suelta 145^ en a y l^d ia densa 220grava Densa 290
Suelta 100^ en a l^dia densa 145
Densa 190
Suelta 70^ en a y l^d ia densa 100limos Densa 130
I^zcla de arenay arcilla Dura 30de baja l^ y Dura 60plasticidad
Suelta SPT = 4 a 15^ d ia densa SPT = 15 a 30
Densa SPT = mas de 30
431 Calculo de la adherencia
La resistencia a la adherencia muy raramente se mide en el laboratorio y no existe un procedimiento estaacutendar para calcularla La mayoriacutea de los disentildeos se basan en estimativos ldquocrudosrdquo de la resistencia entre el suelo o roca y el bulbo
por correlacioacuten con casos similares tablas de resistencias tiacutepicas o por la
experiencia local
La carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar SPT como se
indica en la Cuadro Ndeg 20 (Sabatini y otros 1999) El factor de seguridad recomendado debe ser mayor de 20
La suposicioacuten de la resistencia entre el bulbo y el suelo genera una gran incertidumbre en el disentildeo y en ocasiones se ha llegado a fracasos
Determlnaaoacuten del cw fic iente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 53
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILM EL SALVADOR
Como solucioacuten a la incertidumbre generada por la suposicioacuten de la adherencia
entre el bulbo y el suelo se acostumbra a realizar pruebas de carga de anclajes
con el objeto de verificar en campo los valores supuestos y si es necesario
modificar las longitudes del bulbo o las cargas aplicadas
Estos ensayos son muy importantes al inicio del proceso de construccioacuten de los
anclajes Despueacutes de realizados los ensayos de carga se procede a revisar y
actualizar el disentildeo en lo relacionado con los bulbos de anclaje especialmente
cuando se requiere aumentar su longitud
44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE EL BULBO Y EL
SUELO EN VILLA EL SALVADOR
441 Tensado de anclajes
Los anclajes han sido tensados hasta llegar al arranque del bulbo para esto se
detalla a continuacioacuten los resultados de la prueba de tensado
Cuadro Ndeg 22 CARGA DE ARRANQUE DE BULBOS EN VILLA EL SALVADOR
Anclaje Longitud Bulbo (m) Carga Tesado (TN)
A-I 40 3646
A-ll 50 4215
A-lll () 60 4404
() Para el anclaje A-lll no se llegoacute al arranque
Con los datos obtenidos procedemos a calcular el esfuerzo de corte en la
interaccioacuten bulbo - suelo para esto nos apoyamos con la Ecuacioacuten (10)
Seguacuten la ecuacioacuten se tiene
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller J toeacute Antonio Paredes OHtos 54
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
T
nDhLb
Cuadro Ndeg 23 ESFUERZO DE CORTE ENTRE BULBO - SUELO EN VILLA EL SALVADOR
ANCLAJE T(TN) Dh (m) Lb(m) T a (KNm2)
A-I 3646 01143 40 24902
A-ll 4215 01143 50 23030
A-lll () 4404 01143 60 20053
lsquo to te rm in^oacuten del ctoficlente de resistencia al torte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 55
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Ciril OBTENIDOS
CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS
51 Capacidad de Carga Ultima Obtenido
La capacidad de carga ultima obtenida en campo para los anclajes A-I y A-ll se
verifica cuando el bulbo falla por arrancamiento mientras que para el anclaje A- III el bulbo no falla por arrancamiento sin embargo se ensaya hasta llegar al
liacutemite de fluencia
De acuerdo al cuadro N0 22 para los anclajes A-I y A-ll se ha llegado a la carga
ultima mientras que para el anclaje A-lll se ha llegado a la carga miacutenima de
fluencia
El cuadro N0 23 nos indica el esfuerzo de corte real que existe entre el bulbo y
el suelo de la zona en estudio los valores de ^ a para los anclajes A-I y A-ll son
calculados de acuerdo a la Ecuacioacuten (10)
52 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido
De los valores obtenidos con referencia a los anclajes A-I y A-ll se puede
comparar con los valores del Cuadro Ndeg 20 por consiguiente para las arenas
limosas se tiene un rango de valores que pudiera tomar ^ a (170 KNm2 - 400
KNm2) el cual estaacute dentro de ese rango nuestros valores hallados para nuestro
tipo de suelo en estudio seguacuten el Cuadro Ndeg 23
Haciendo un graacutefico comparativo con los resultados obtenidos del Cuadro Ndeg 23
y los datos que nos brinda el Cuadro Ndeg 20 de acuerdo al rango de valores se
tiene el Figura Ndeg 16
En la Figura Ndeg 16 podemos visualizar los valores obtenidos que se encuentran
dentro del rango de valores de Resistencia Uacuteltima al Cortante entre el Bulbo y el
suelo arenoso
Determinacioacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 56
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Civil OBTENIDOS
Figura Ndeg 16 Valores resistencia uacuteltima
Tambieacuten se pudo observar que los diaacutemetros reales fueron mayores en
comparacioacuten con el diaacutemetro de perforacioacuten tal como se muestra en el cuadro
N0 24 -
Cuadro Ndeg 24 DIAacuteMETROS REALES EN CAMPO Y EL EN AUMENTO
ANCLAJE D Teoacuterico (m)D Real de
Anclaje (m)() Aumento
A-I 01143 0141 2336
A-ll 01143 0147 2860
A-lll () 01143 0151 3211
lsquo Deteroinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte uniterio e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jw eacute Antonio Paredes O liw s 57
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
61 CONCLUSIONES
1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de
valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se
realizoacute la prueba (Villa el Salvador)
2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de
resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso
para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar
en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de
suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador
3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada
4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)
debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo
previamente calibrado
5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo
tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de
Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros
meacutetodos estimativos
6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga
requerida
7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten
8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi c o n c l u s io n e s y r e c o m e n d a c io n e s
62 RECOMENDACIONES
1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de
verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del
comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio
2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con
precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las
longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea
evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de
perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria
de los anclajes
3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en
cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser
mayores
4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable
controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten
los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos
lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil B IB L IO G R A F IA
BIBLIOGRAFIacuteA
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estabilizacioacuten de excavaciones profundasrdquo Tesis UNI - FIC Civil 2011
James Warner PE Practical Handbook of Grouting Soil Rock and
Structures Copyright copy 2004 by John Wiley amp Sons Inc Haboken New
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Copyrightcopy 2013 Geotecnologiacutea SAS httpw^erosioncomco 2013
Ucar Navarro Roberto ldquoManual de Anclajes en Ingenieriacutea Civilrdquo Universidad
Politeacutecnica de Madrid Madrid Espantildea 2004
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Systemsrdquo Geotechnical Engineering circular Ndeg 4 June 1999
Determlnatiacuteoacuten del c iacutec le n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de anclajetachlller Jraeacute Antonio Paredes Oliws 60
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
422 Meacutetodo Bustamante y Doix 1985
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada son la parte anclada
40 50 y 60m el diaacutemetro perforado 0114m el coeficiente p que es el
coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo seguacuten el tipo de inyeccioacuten para
nuestro caso es el 14 derivaacutendose este valor del estudio de suelo (Cuadro Ndeg
11) El coeficiente qs (resistencia cortante) toma valores de 02 y 025 Mpa
Cuadro Ndeg 11 - Coeficiente p para suelos
Tipo de Suelo Coeficiente P
Con Inyeccioacuten Sin Inyeccioacuten
Grava 180 13 -14
Grava Arenosa 1 6 -1 8 12 -14
Arena con Grava 1 5 -1 6 12-13
Arena Gruesa 14- 15 11 - 12
Arena Media 1 4 -1 5 11 - 12
Arena Fina 14 -1 5 11 -12
Arena Limosa 14- 15 1 1 -1 2
Limo 14- 16 1 1-1 2
Arcilla 1 8 -2 0 12
Marga 18- 21 11 - 12
Roca alterada o Fragmentada 1 2 -1 8 11
3- METODO DE BUSTAMANTE Y DOIX 1985
T(max) = Capacidad de carga limite o ultima TN
De= Diaacutemetro medio para el tramo anclado m
Dp = Diaacutemetro perforado para el tramo anclado mLb= Longitud del tramo anclado m
P = Coeficiente de aumento del diaacutemetro del bulbo debido a la inyeccioacuten qs= Resistencia al cizallamiento o cortante Mpa
ldquoDeterminadoacuten del coeficiente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo de anclajerdquoBachiller Jraeacute Antonio Paredes Oliws
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Cuadro Ndeg 15 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BUSTAMANTE DOIX 1985
p Dp
(m)De(m)
Lb(m)
qs
(Mpa)
T (max)
(TN)130 011 0149 40 025 4759130 011 0149 50 02 4759130 011 0149 60 02 5710
423 Meacutetodo Costa Nunes 1985
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada necesarios son la
longitud de la parte anclada 40 50 y 60m el diaacutemetro perforado para el tramo
anclado 0114m ademaacutes el coeficiente de reduccioacuten por la presioacuten no uniforme
ni el coeficiente de aumento de diaacutemetro nd por la presioacuten de inyeccioacuten estos
dos uacuteltimos coeficientes toman valores de 1 otro dato de entrada importante
seguacuten Costa Nunes es la resistencia cortante t que es calculada con la
expresioacuten
T f = c + (c rsquo+CT rsquo 0 SUELOSGRANUWRES
r f = c + (y chnh +CTr )tan0 SUELOS COHESIVOS
C = Cohesioacuten del suelo KNm2yc= Peso especifico del suelo a una profundidad al centro del bulbo KNm3 h = Profundidad al centro del bulbo m
nh = Factorde correccioacuten cuando esta a una superior a 9m 0 = Angulo de friccioacuten
or= 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten KNm2
Para mayoriade asos nh = nb = nd = 10 De acuerdo a Costa Nunes
Cuadro Ndeg 16 RESISTENCIA CORTANTE SEGUacuteN DATOS
C ye h nh 0 OT T
(KNm2) (KNm3) (m) (0 ) (KNm2) (KNm2)
00 148 70 10 287 4000 2756
00 148 65 10 287 4000 2715
00 148 60 10 287 4000 2675
techlllerJtoeacute Antonio Parces Oliws 4 8
Deteminadoacuten del (E fic ien te de resistencia al corte unitario ende la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquo
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
La resistencia cortante hallada de esta ecuacioacuten depende de los paraacutemetros
mostrados en la figura superior asiacute como la presioacuten de inyeccioacuten que se usa no
supera los 8 a 10 Kgcm2 con estos datos se halla el esfuerzo cortante que es
un valor de 3924 KNm2 El diaacutemetro medio de la perforacioacuten es de 0137m
1- METODO DE COSTA NUNES
T(max) = C a pa c idad d e ca rga l im i te o u l t im a TN
D e = D ia m e tro m e d io d e l b u lb o m
nd= C o e f ic ie n te d e a u m e n to d e l d ia m e tro d e b id o a la p re s ioacute n d e in y e c c ioacute n
^ = L o n g itu d d e l t ra m o a n c la d o m
nl = C o e f ic ie n te d e re d u c c ioacute n d e lo n g itu d p o r la p re s ioacute n n o u n ifo rm e
x = R e s is te n c ia al c iz a lla m ie n to e n la In te r fa s e b u lb o s u e lo K N m 2
Cuadro Ndeg17 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO COSTA NUNES 1985
ni Lb nd De Tmax(m) (m) (TN)
10 40 10 011 403
10 50 10 011 497
10 60 10 011 587
Aplicado estos tres meacutetodos para calcular la capacidad de carga uacuteltima podemos elaborar el siguiente cuadro Ndeg 18
Cuadro Ndeg 18 CUADRO RESUMEN PARA LAS DIFERENTES LONGITUDES DE BULBOS
ANCLAJE METODO NBR-5629 BUSTAMANTE Y DOIX COSTA NUNES
BULBO T (Max) T (Max) T (Max)
(m) (TN) (TN) (TN)
40 27-23I M t 4759 4030
50 3161 4759 4970
60 3501 5710 5870
D e t^m ito a oacute n del ^laquo fic ien te de resistencia al to rte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 49
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil
CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
43 RESISTENCIA ENTRE EL BULBO Y EL SUELO
La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las
propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y
la presioacuten de inyeccioacuten (Cuadro N0 11)
El esfuerzo al cortante en el anclaje puede ser calculado por la expresioacuten
(Littlejohn y Bruce 1975)
Ecuacioacuten (10)
Doacutende
T = Fuerza de tensioacuten de disentildeo
D h = Diaacutemetro del hueco
r a = Esfuerzo de cortante permitido
Lb = Longitud cementada del bulbo
Determ l^raoacuten del ctoficiente de resistencia al torte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje Bachiller Jraeacute Antonio Partoes O lilaquo s 50
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Cuadro N0 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuerzos en bulbos de diaacutemetro
pequentildeo (Sabatini y otros 1999)
Tipo de SueloFactor Suelo Granular Suelo Cohesivo
Propiedades del sueloAngulo de friccioacuten tamantildeo y distribucioacuten de los agriados Mheslon Indice plastico
l^todo de perforacioacuten El uso de tuberiacutea de revestimiento aumenta los esfuereos normales y de friccioacuten
El uso de lodos en la ^rforacioacuten disminuye la capacidad
Longitud del bulto
La resistencia aumenta al aumentar la longitud del bulbo hasta los 6 metros con incrementos moderados hasta los 12 metros y muy ^co Incremento despueacutes de los 12 m
Incrementos continuos en suelos con resistencia no drenada menor de 96 kPa
1 ----mdash r
Aumenta la resistencia hasta un diaacutemetro de 30 centiacutemetros
Diaacutemetro del bulboAumenta la resistencia al aumentarel diaacutemetro hasta 10 centiacutemetros y muy poco a partir de ese diaacutemetro
i
La capacidad del ancla aumenta al aumentar la presioacuten de inyeccioacutenPresioacuten de Inyeccioacuten
La capacidad del ancla aumenta solamente con inyeccioacuten por etapas Presiones iniciales muy altas deben evltarse
En el Cuadro N0 20 se muestran algunos valores del esfuerzo de cortante permitido para anclajes en roca y en suelos Los tendones deben separarse
entre siacute utilizando espaciadores para asegurar la adherencia total de cada uno
de ellos a la mezcla cementante en toda la longitud del bulbo Adicionalmente
deben colocarse centralizadores para garantizar que existe un cubrimiento de mezcla de miacutenimo 10mm
Determinadoacuten del cw ficlente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliras 51
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Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo
interface a lo largo del bulbo (Modificado de PTI
de anclaje y el material en la
1996)
R esistencia Uacute ltim a al C ortan te R es is tenc ia Uacute ltim a alen tre el Bulbo y el ^ t e r ia l en la C ortan te entre el B u lto y el
T ipo de ^ t e r ia l In tertace P eriacutem etra l del B u lto ^ t e r i a l en la Interfacepara Iny toc ione s por P eriacutem etra l del B u lto para
G ravedad Inyecciones a P resioacuten
Kpa Kpa
G ranito y basa lto 1700 a 3100
C aliza do lom fflca 1 4 0 0 a 2 1 0 0
C aliza blanda 1000 a 1ltW0
P izarras y lutitas duras 800 a 1400
Lutrias blandas 200 a 800
Aren iscas 800 a 1700
Aren iscas m e tto riza d a s 700 a 800
C reta 200 a 1100
^ r g a m eteorizada 150 a 250
C oncre to 1400 a 2 8 0 0
Arcilla lim osa blanda30 a 70
Arcilla lim osa30 a 70
Arcilla dura de p lastic idad m edia a alta
30 a 70 30 a 100
Arcilla m uy dura de p lastic idad m edia a alta
70 a 170
Arcilla m u y dura lim osa de p lastic idad m edia
270 a 370
Arena de grano m edio a fino dens idad m edia a alta
80 a 370
Arena de grano grueso con grava densidad media
100 a 600
Arena de grano g rueso con grava densidad densa a m uy densa
70 a 140 250 a 900
Arenas lim osas170 a 400
D etritos g lac ia les densos300 a 500
Grava arenosa densidad m edia200 a 1300
Grava arenosa densa a m uy densa 270 a 1300
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario en te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 52
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Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga en bulbos de anclas preshy
tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatini y otros 1999)
Tipo de Suelo
DensidadRelativa
(SPT)
Transferencia Estirada en
kNmmdashf---------------------- 1
Suelta 145^ en a y l^d ia densa 220grava Densa 290
Suelta 100^ en a l^dia densa 145
Densa 190
Suelta 70^ en a y l^d ia densa 100limos Densa 130
I^zcla de arenay arcilla Dura 30de baja l^ y Dura 60plasticidad
Suelta SPT = 4 a 15^ d ia densa SPT = 15 a 30
Densa SPT = mas de 30
431 Calculo de la adherencia
La resistencia a la adherencia muy raramente se mide en el laboratorio y no existe un procedimiento estaacutendar para calcularla La mayoriacutea de los disentildeos se basan en estimativos ldquocrudosrdquo de la resistencia entre el suelo o roca y el bulbo
por correlacioacuten con casos similares tablas de resistencias tiacutepicas o por la
experiencia local
La carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar SPT como se
indica en la Cuadro Ndeg 20 (Sabatini y otros 1999) El factor de seguridad recomendado debe ser mayor de 20
La suposicioacuten de la resistencia entre el bulbo y el suelo genera una gran incertidumbre en el disentildeo y en ocasiones se ha llegado a fracasos
Determlnaaoacuten del cw fic iente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 53
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILM EL SALVADOR
Como solucioacuten a la incertidumbre generada por la suposicioacuten de la adherencia
entre el bulbo y el suelo se acostumbra a realizar pruebas de carga de anclajes
con el objeto de verificar en campo los valores supuestos y si es necesario
modificar las longitudes del bulbo o las cargas aplicadas
Estos ensayos son muy importantes al inicio del proceso de construccioacuten de los
anclajes Despueacutes de realizados los ensayos de carga se procede a revisar y
actualizar el disentildeo en lo relacionado con los bulbos de anclaje especialmente
cuando se requiere aumentar su longitud
44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE EL BULBO Y EL
SUELO EN VILLA EL SALVADOR
441 Tensado de anclajes
Los anclajes han sido tensados hasta llegar al arranque del bulbo para esto se
detalla a continuacioacuten los resultados de la prueba de tensado
Cuadro Ndeg 22 CARGA DE ARRANQUE DE BULBOS EN VILLA EL SALVADOR
Anclaje Longitud Bulbo (m) Carga Tesado (TN)
A-I 40 3646
A-ll 50 4215
A-lll () 60 4404
() Para el anclaje A-lll no se llegoacute al arranque
Con los datos obtenidos procedemos a calcular el esfuerzo de corte en la
interaccioacuten bulbo - suelo para esto nos apoyamos con la Ecuacioacuten (10)
Seguacuten la ecuacioacuten se tiene
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller J toeacute Antonio Paredes OHtos 54
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T
nDhLb
Cuadro Ndeg 23 ESFUERZO DE CORTE ENTRE BULBO - SUELO EN VILLA EL SALVADOR
ANCLAJE T(TN) Dh (m) Lb(m) T a (KNm2)
A-I 3646 01143 40 24902
A-ll 4215 01143 50 23030
A-lll () 4404 01143 60 20053
lsquo to te rm in^oacuten del ctoficlente de resistencia al torte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 55
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CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS
51 Capacidad de Carga Ultima Obtenido
La capacidad de carga ultima obtenida en campo para los anclajes A-I y A-ll se
verifica cuando el bulbo falla por arrancamiento mientras que para el anclaje A- III el bulbo no falla por arrancamiento sin embargo se ensaya hasta llegar al
liacutemite de fluencia
De acuerdo al cuadro N0 22 para los anclajes A-I y A-ll se ha llegado a la carga
ultima mientras que para el anclaje A-lll se ha llegado a la carga miacutenima de
fluencia
El cuadro N0 23 nos indica el esfuerzo de corte real que existe entre el bulbo y
el suelo de la zona en estudio los valores de ^ a para los anclajes A-I y A-ll son
calculados de acuerdo a la Ecuacioacuten (10)
52 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido
De los valores obtenidos con referencia a los anclajes A-I y A-ll se puede
comparar con los valores del Cuadro Ndeg 20 por consiguiente para las arenas
limosas se tiene un rango de valores que pudiera tomar ^ a (170 KNm2 - 400
KNm2) el cual estaacute dentro de ese rango nuestros valores hallados para nuestro
tipo de suelo en estudio seguacuten el Cuadro Ndeg 23
Haciendo un graacutefico comparativo con los resultados obtenidos del Cuadro Ndeg 23
y los datos que nos brinda el Cuadro Ndeg 20 de acuerdo al rango de valores se
tiene el Figura Ndeg 16
En la Figura Ndeg 16 podemos visualizar los valores obtenidos que se encuentran
dentro del rango de valores de Resistencia Uacuteltima al Cortante entre el Bulbo y el
suelo arenoso
Determinacioacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 56
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Figura Ndeg 16 Valores resistencia uacuteltima
Tambieacuten se pudo observar que los diaacutemetros reales fueron mayores en
comparacioacuten con el diaacutemetro de perforacioacuten tal como se muestra en el cuadro
N0 24 -
Cuadro Ndeg 24 DIAacuteMETROS REALES EN CAMPO Y EL EN AUMENTO
ANCLAJE D Teoacuterico (m)D Real de
Anclaje (m)() Aumento
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lsquo Deteroinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte uniterio e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jw eacute Antonio Paredes O liw s 57
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CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
61 CONCLUSIONES
1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de
valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se
realizoacute la prueba (Villa el Salvador)
2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de
resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso
para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar
en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de
suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador
3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada
4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)
debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo
previamente calibrado
5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo
tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de
Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros
meacutetodos estimativos
6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga
requerida
7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten
8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58
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62 RECOMENDACIONES
1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de
verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del
comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio
2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con
precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las
longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea
evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de
perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria
de los anclajes
3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en
cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser
mayores
4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable
controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten
los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos
lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil B IB L IO G R A F IA
BIBLIOGRAFIacuteA
Cema Diacuteaz Alfonso A ldquoAnaacutelisis y disentildeo de muros anclados para
estabilizacioacuten de excavaciones profundasrdquo Tesis UNI - FIC Civil 2011
James Warner PE Practical Handbook of Grouting Soil Rock and
Structures Copyright copy 2004 by John Wiley amp Sons Inc Haboken New
Jersey EEUU
Suarez Jaime Deslizamientos Teacutecnicas de Remediacioacuten Volumen II
Copyrightcopy 2013 Geotecnologiacutea SAS httpw^erosioncomco 2013
Ucar Navarro Roberto ldquoManual de Anclajes en Ingenieriacutea Civilrdquo Universidad
Politeacutecnica de Madrid Madrid Espantildea 2004
US Department of Transportations FHWA ldquoGround Anchors and Anchored
Systemsrdquo Geotechnical Engineering circular Ndeg 4 June 1999
Determlnatiacuteoacuten del c iacutec le n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de anclajetachlller Jraeacute Antonio Paredes Oliws 60
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Cuadro Ndeg 15 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO BUSTAMANTE DOIX 1985
p Dp
(m)De(m)
Lb(m)
qs
(Mpa)
T (max)
(TN)130 011 0149 40 025 4759130 011 0149 50 02 4759130 011 0149 60 02 5710
423 Meacutetodo Costa Nunes 1985
Para el caacutelculo mediante este meacutetodo los datos de entrada necesarios son la
longitud de la parte anclada 40 50 y 60m el diaacutemetro perforado para el tramo
anclado 0114m ademaacutes el coeficiente de reduccioacuten por la presioacuten no uniforme
ni el coeficiente de aumento de diaacutemetro nd por la presioacuten de inyeccioacuten estos
dos uacuteltimos coeficientes toman valores de 1 otro dato de entrada importante
seguacuten Costa Nunes es la resistencia cortante t que es calculada con la
expresioacuten
T f = c + (c rsquo+CT rsquo 0 SUELOSGRANUWRES
r f = c + (y chnh +CTr )tan0 SUELOS COHESIVOS
C = Cohesioacuten del suelo KNm2yc= Peso especifico del suelo a una profundidad al centro del bulbo KNm3 h = Profundidad al centro del bulbo m
nh = Factorde correccioacuten cuando esta a una superior a 9m 0 = Angulo de friccioacuten
or= 50 por ciento de la presioacuten de inyeccioacuten KNm2
Para mayoriade asos nh = nb = nd = 10 De acuerdo a Costa Nunes
Cuadro Ndeg 16 RESISTENCIA CORTANTE SEGUacuteN DATOS
C ye h nh 0 OT T
(KNm2) (KNm3) (m) (0 ) (KNm2) (KNm2)
00 148 70 10 287 4000 2756
00 148 65 10 287 4000 2715
00 148 60 10 287 4000 2675
techlllerJtoeacute Antonio Parces Oliws 4 8
Deteminadoacuten del (E fic ien te de resistencia al corte unitario ende la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquo
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
La resistencia cortante hallada de esta ecuacioacuten depende de los paraacutemetros
mostrados en la figura superior asiacute como la presioacuten de inyeccioacuten que se usa no
supera los 8 a 10 Kgcm2 con estos datos se halla el esfuerzo cortante que es
un valor de 3924 KNm2 El diaacutemetro medio de la perforacioacuten es de 0137m
1- METODO DE COSTA NUNES
T(max) = C a pa c idad d e ca rga l im i te o u l t im a TN
D e = D ia m e tro m e d io d e l b u lb o m
nd= C o e f ic ie n te d e a u m e n to d e l d ia m e tro d e b id o a la p re s ioacute n d e in y e c c ioacute n
^ = L o n g itu d d e l t ra m o a n c la d o m
nl = C o e f ic ie n te d e re d u c c ioacute n d e lo n g itu d p o r la p re s ioacute n n o u n ifo rm e
x = R e s is te n c ia al c iz a lla m ie n to e n la In te r fa s e b u lb o s u e lo K N m 2
Cuadro Ndeg17 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO COSTA NUNES 1985
ni Lb nd De Tmax(m) (m) (TN)
10 40 10 011 403
10 50 10 011 497
10 60 10 011 587
Aplicado estos tres meacutetodos para calcular la capacidad de carga uacuteltima podemos elaborar el siguiente cuadro Ndeg 18
Cuadro Ndeg 18 CUADRO RESUMEN PARA LAS DIFERENTES LONGITUDES DE BULBOS
ANCLAJE METODO NBR-5629 BUSTAMANTE Y DOIX COSTA NUNES
BULBO T (Max) T (Max) T (Max)
(m) (TN) (TN) (TN)
40 27-23I M t 4759 4030
50 3161 4759 4970
60 3501 5710 5870
D e t^m ito a oacute n del ^laquo fic ien te de resistencia al to rte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 49
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
43 RESISTENCIA ENTRE EL BULBO Y EL SUELO
La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las
propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y
la presioacuten de inyeccioacuten (Cuadro N0 11)
El esfuerzo al cortante en el anclaje puede ser calculado por la expresioacuten
(Littlejohn y Bruce 1975)
Ecuacioacuten (10)
Doacutende
T = Fuerza de tensioacuten de disentildeo
D h = Diaacutemetro del hueco
r a = Esfuerzo de cortante permitido
Lb = Longitud cementada del bulbo
Determ l^raoacuten del ctoficiente de resistencia al torte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje Bachiller Jraeacute Antonio Partoes O lilaquo s 50
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Cuadro N0 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuerzos en bulbos de diaacutemetro
pequentildeo (Sabatini y otros 1999)
Tipo de SueloFactor Suelo Granular Suelo Cohesivo
Propiedades del sueloAngulo de friccioacuten tamantildeo y distribucioacuten de los agriados Mheslon Indice plastico
l^todo de perforacioacuten El uso de tuberiacutea de revestimiento aumenta los esfuereos normales y de friccioacuten
El uso de lodos en la ^rforacioacuten disminuye la capacidad
Longitud del bulto
La resistencia aumenta al aumentar la longitud del bulbo hasta los 6 metros con incrementos moderados hasta los 12 metros y muy ^co Incremento despueacutes de los 12 m
Incrementos continuos en suelos con resistencia no drenada menor de 96 kPa
1 ----mdash r
Aumenta la resistencia hasta un diaacutemetro de 30 centiacutemetros
Diaacutemetro del bulboAumenta la resistencia al aumentarel diaacutemetro hasta 10 centiacutemetros y muy poco a partir de ese diaacutemetro
i
La capacidad del ancla aumenta al aumentar la presioacuten de inyeccioacutenPresioacuten de Inyeccioacuten
La capacidad del ancla aumenta solamente con inyeccioacuten por etapas Presiones iniciales muy altas deben evltarse
En el Cuadro N0 20 se muestran algunos valores del esfuerzo de cortante permitido para anclajes en roca y en suelos Los tendones deben separarse
entre siacute utilizando espaciadores para asegurar la adherencia total de cada uno
de ellos a la mezcla cementante en toda la longitud del bulbo Adicionalmente
deben colocarse centralizadores para garantizar que existe un cubrimiento de mezcla de miacutenimo 10mm
Determinadoacuten del cw ficlente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliras 51
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo
interface a lo largo del bulbo (Modificado de PTI
de anclaje y el material en la
1996)
R esistencia Uacute ltim a al C ortan te R es is tenc ia Uacute ltim a alen tre el Bulbo y el ^ t e r ia l en la C ortan te entre el B u lto y el
T ipo de ^ t e r ia l In tertace P eriacutem etra l del B u lto ^ t e r i a l en la Interfacepara Iny toc ione s por P eriacutem etra l del B u lto para
G ravedad Inyecciones a P resioacuten
Kpa Kpa
G ranito y basa lto 1700 a 3100
C aliza do lom fflca 1 4 0 0 a 2 1 0 0
C aliza blanda 1000 a 1ltW0
P izarras y lutitas duras 800 a 1400
Lutrias blandas 200 a 800
Aren iscas 800 a 1700
Aren iscas m e tto riza d a s 700 a 800
C reta 200 a 1100
^ r g a m eteorizada 150 a 250
C oncre to 1400 a 2 8 0 0
Arcilla lim osa blanda30 a 70
Arcilla lim osa30 a 70
Arcilla dura de p lastic idad m edia a alta
30 a 70 30 a 100
Arcilla m uy dura de p lastic idad m edia a alta
70 a 170
Arcilla m u y dura lim osa de p lastic idad m edia
270 a 370
Arena de grano m edio a fino dens idad m edia a alta
80 a 370
Arena de grano grueso con grava densidad media
100 a 600
Arena de grano g rueso con grava densidad densa a m uy densa
70 a 140 250 a 900
Arenas lim osas170 a 400
D etritos g lac ia les densos300 a 500
Grava arenosa densidad m edia200 a 1300
Grava arenosa densa a m uy densa 270 a 1300
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario en te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 52
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga en bulbos de anclas preshy
tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatini y otros 1999)
Tipo de Suelo
DensidadRelativa
(SPT)
Transferencia Estirada en
kNmmdashf---------------------- 1
Suelta 145^ en a y l^d ia densa 220grava Densa 290
Suelta 100^ en a l^dia densa 145
Densa 190
Suelta 70^ en a y l^d ia densa 100limos Densa 130
I^zcla de arenay arcilla Dura 30de baja l^ y Dura 60plasticidad
Suelta SPT = 4 a 15^ d ia densa SPT = 15 a 30
Densa SPT = mas de 30
431 Calculo de la adherencia
La resistencia a la adherencia muy raramente se mide en el laboratorio y no existe un procedimiento estaacutendar para calcularla La mayoriacutea de los disentildeos se basan en estimativos ldquocrudosrdquo de la resistencia entre el suelo o roca y el bulbo
por correlacioacuten con casos similares tablas de resistencias tiacutepicas o por la
experiencia local
La carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar SPT como se
indica en la Cuadro Ndeg 20 (Sabatini y otros 1999) El factor de seguridad recomendado debe ser mayor de 20
La suposicioacuten de la resistencia entre el bulbo y el suelo genera una gran incertidumbre en el disentildeo y en ocasiones se ha llegado a fracasos
Determlnaaoacuten del cw fic iente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 53
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILM EL SALVADOR
Como solucioacuten a la incertidumbre generada por la suposicioacuten de la adherencia
entre el bulbo y el suelo se acostumbra a realizar pruebas de carga de anclajes
con el objeto de verificar en campo los valores supuestos y si es necesario
modificar las longitudes del bulbo o las cargas aplicadas
Estos ensayos son muy importantes al inicio del proceso de construccioacuten de los
anclajes Despueacutes de realizados los ensayos de carga se procede a revisar y
actualizar el disentildeo en lo relacionado con los bulbos de anclaje especialmente
cuando se requiere aumentar su longitud
44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE EL BULBO Y EL
SUELO EN VILLA EL SALVADOR
441 Tensado de anclajes
Los anclajes han sido tensados hasta llegar al arranque del bulbo para esto se
detalla a continuacioacuten los resultados de la prueba de tensado
Cuadro Ndeg 22 CARGA DE ARRANQUE DE BULBOS EN VILLA EL SALVADOR
Anclaje Longitud Bulbo (m) Carga Tesado (TN)
A-I 40 3646
A-ll 50 4215
A-lll () 60 4404
() Para el anclaje A-lll no se llegoacute al arranque
Con los datos obtenidos procedemos a calcular el esfuerzo de corte en la
interaccioacuten bulbo - suelo para esto nos apoyamos con la Ecuacioacuten (10)
Seguacuten la ecuacioacuten se tiene
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller J toeacute Antonio Paredes OHtos 54
NIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA Facultad de Ingenieriacutea Civil
CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
T
nDhLb
Cuadro Ndeg 23 ESFUERZO DE CORTE ENTRE BULBO - SUELO EN VILLA EL SALVADOR
ANCLAJE T(TN) Dh (m) Lb(m) T a (KNm2)
A-I 3646 01143 40 24902
A-ll 4215 01143 50 23030
A-lll () 4404 01143 60 20053
lsquo to te rm in^oacuten del ctoficlente de resistencia al torte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 55
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Ciril OBTENIDOS
CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS
51 Capacidad de Carga Ultima Obtenido
La capacidad de carga ultima obtenida en campo para los anclajes A-I y A-ll se
verifica cuando el bulbo falla por arrancamiento mientras que para el anclaje A- III el bulbo no falla por arrancamiento sin embargo se ensaya hasta llegar al
liacutemite de fluencia
De acuerdo al cuadro N0 22 para los anclajes A-I y A-ll se ha llegado a la carga
ultima mientras que para el anclaje A-lll se ha llegado a la carga miacutenima de
fluencia
El cuadro N0 23 nos indica el esfuerzo de corte real que existe entre el bulbo y
el suelo de la zona en estudio los valores de ^ a para los anclajes A-I y A-ll son
calculados de acuerdo a la Ecuacioacuten (10)
52 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido
De los valores obtenidos con referencia a los anclajes A-I y A-ll se puede
comparar con los valores del Cuadro Ndeg 20 por consiguiente para las arenas
limosas se tiene un rango de valores que pudiera tomar ^ a (170 KNm2 - 400
KNm2) el cual estaacute dentro de ese rango nuestros valores hallados para nuestro
tipo de suelo en estudio seguacuten el Cuadro Ndeg 23
Haciendo un graacutefico comparativo con los resultados obtenidos del Cuadro Ndeg 23
y los datos que nos brinda el Cuadro Ndeg 20 de acuerdo al rango de valores se
tiene el Figura Ndeg 16
En la Figura Ndeg 16 podemos visualizar los valores obtenidos que se encuentran
dentro del rango de valores de Resistencia Uacuteltima al Cortante entre el Bulbo y el
suelo arenoso
Determinacioacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 56
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Civil OBTENIDOS
Figura Ndeg 16 Valores resistencia uacuteltima
Tambieacuten se pudo observar que los diaacutemetros reales fueron mayores en
comparacioacuten con el diaacutemetro de perforacioacuten tal como se muestra en el cuadro
N0 24 -
Cuadro Ndeg 24 DIAacuteMETROS REALES EN CAMPO Y EL EN AUMENTO
ANCLAJE D Teoacuterico (m)D Real de
Anclaje (m)() Aumento
A-I 01143 0141 2336
A-ll 01143 0147 2860
A-lll () 01143 0151 3211
lsquo Deteroinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte uniterio e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jw eacute Antonio Paredes O liw s 57
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Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
61 CONCLUSIONES
1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de
valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se
realizoacute la prueba (Villa el Salvador)
2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de
resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso
para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar
en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de
suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador
3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada
4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)
debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo
previamente calibrado
5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo
tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de
Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros
meacutetodos estimativos
6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga
requerida
7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten
8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi c o n c l u s io n e s y r e c o m e n d a c io n e s
62 RECOMENDACIONES
1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de
verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del
comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio
2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con
precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las
longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea
evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de
perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria
de los anclajes
3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en
cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser
mayores
4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable
controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten
los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos
lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59
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Cema Diacuteaz Alfonso A ldquoAnaacutelisis y disentildeo de muros anclados para
estabilizacioacuten de excavaciones profundasrdquo Tesis UNI - FIC Civil 2011
James Warner PE Practical Handbook of Grouting Soil Rock and
Structures Copyright copy 2004 by John Wiley amp Sons Inc Haboken New
Jersey EEUU
Suarez Jaime Deslizamientos Teacutecnicas de Remediacioacuten Volumen II
Copyrightcopy 2013 Geotecnologiacutea SAS httpw^erosioncomco 2013
Ucar Navarro Roberto ldquoManual de Anclajes en Ingenieriacutea Civilrdquo Universidad
Politeacutecnica de Madrid Madrid Espantildea 2004
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Systemsrdquo Geotechnical Engineering circular Ndeg 4 June 1999
Determlnatiacuteoacuten del c iacutec le n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de anclajetachlller Jraeacute Antonio Paredes Oliws 60
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
La resistencia cortante hallada de esta ecuacioacuten depende de los paraacutemetros
mostrados en la figura superior asiacute como la presioacuten de inyeccioacuten que se usa no
supera los 8 a 10 Kgcm2 con estos datos se halla el esfuerzo cortante que es
un valor de 3924 KNm2 El diaacutemetro medio de la perforacioacuten es de 0137m
1- METODO DE COSTA NUNES
T(max) = C a pa c idad d e ca rga l im i te o u l t im a TN
D e = D ia m e tro m e d io d e l b u lb o m
nd= C o e f ic ie n te d e a u m e n to d e l d ia m e tro d e b id o a la p re s ioacute n d e in y e c c ioacute n
^ = L o n g itu d d e l t ra m o a n c la d o m
nl = C o e f ic ie n te d e re d u c c ioacute n d e lo n g itu d p o r la p re s ioacute n n o u n ifo rm e
x = R e s is te n c ia al c iz a lla m ie n to e n la In te r fa s e b u lb o s u e lo K N m 2
Cuadro Ndeg17 FUERZAS TENSORAS MAacuteXIMAS POR MEacuteTODO COSTA NUNES 1985
ni Lb nd De Tmax(m) (m) (TN)
10 40 10 011 403
10 50 10 011 497
10 60 10 011 587
Aplicado estos tres meacutetodos para calcular la capacidad de carga uacuteltima podemos elaborar el siguiente cuadro Ndeg 18
Cuadro Ndeg 18 CUADRO RESUMEN PARA LAS DIFERENTES LONGITUDES DE BULBOS
ANCLAJE METODO NBR-5629 BUSTAMANTE Y DOIX COSTA NUNES
BULBO T (Max) T (Max) T (Max)
(m) (TN) (TN) (TN)
40 27-23I M t 4759 4030
50 3161 4759 4970
60 3501 5710 5870
D e t^m ito a oacute n del ^laquo fic ien te de resistencia al to rte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 49
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43 RESISTENCIA ENTRE EL BULBO Y EL SUELO
La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las
propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y
la presioacuten de inyeccioacuten (Cuadro N0 11)
El esfuerzo al cortante en el anclaje puede ser calculado por la expresioacuten
(Littlejohn y Bruce 1975)
Ecuacioacuten (10)
Doacutende
T = Fuerza de tensioacuten de disentildeo
D h = Diaacutemetro del hueco
r a = Esfuerzo de cortante permitido
Lb = Longitud cementada del bulbo
Determ l^raoacuten del ctoficiente de resistencia al torte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje Bachiller Jraeacute Antonio Partoes O lilaquo s 50
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CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Cuadro N0 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuerzos en bulbos de diaacutemetro
pequentildeo (Sabatini y otros 1999)
Tipo de SueloFactor Suelo Granular Suelo Cohesivo
Propiedades del sueloAngulo de friccioacuten tamantildeo y distribucioacuten de los agriados Mheslon Indice plastico
l^todo de perforacioacuten El uso de tuberiacutea de revestimiento aumenta los esfuereos normales y de friccioacuten
El uso de lodos en la ^rforacioacuten disminuye la capacidad
Longitud del bulto
La resistencia aumenta al aumentar la longitud del bulbo hasta los 6 metros con incrementos moderados hasta los 12 metros y muy ^co Incremento despueacutes de los 12 m
Incrementos continuos en suelos con resistencia no drenada menor de 96 kPa
1 ----mdash r
Aumenta la resistencia hasta un diaacutemetro de 30 centiacutemetros
Diaacutemetro del bulboAumenta la resistencia al aumentarel diaacutemetro hasta 10 centiacutemetros y muy poco a partir de ese diaacutemetro
i
La capacidad del ancla aumenta al aumentar la presioacuten de inyeccioacutenPresioacuten de Inyeccioacuten
La capacidad del ancla aumenta solamente con inyeccioacuten por etapas Presiones iniciales muy altas deben evltarse
En el Cuadro N0 20 se muestran algunos valores del esfuerzo de cortante permitido para anclajes en roca y en suelos Los tendones deben separarse
entre siacute utilizando espaciadores para asegurar la adherencia total de cada uno
de ellos a la mezcla cementante en toda la longitud del bulbo Adicionalmente
deben colocarse centralizadores para garantizar que existe un cubrimiento de mezcla de miacutenimo 10mm
Determinadoacuten del cw ficlente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliras 51
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad da Ingenieriacutea Civil
CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo
interface a lo largo del bulbo (Modificado de PTI
de anclaje y el material en la
1996)
R esistencia Uacute ltim a al C ortan te R es is tenc ia Uacute ltim a alen tre el Bulbo y el ^ t e r ia l en la C ortan te entre el B u lto y el
T ipo de ^ t e r ia l In tertace P eriacutem etra l del B u lto ^ t e r i a l en la Interfacepara Iny toc ione s por P eriacutem etra l del B u lto para
G ravedad Inyecciones a P resioacuten
Kpa Kpa
G ranito y basa lto 1700 a 3100
C aliza do lom fflca 1 4 0 0 a 2 1 0 0
C aliza blanda 1000 a 1ltW0
P izarras y lutitas duras 800 a 1400
Lutrias blandas 200 a 800
Aren iscas 800 a 1700
Aren iscas m e tto riza d a s 700 a 800
C reta 200 a 1100
^ r g a m eteorizada 150 a 250
C oncre to 1400 a 2 8 0 0
Arcilla lim osa blanda30 a 70
Arcilla lim osa30 a 70
Arcilla dura de p lastic idad m edia a alta
30 a 70 30 a 100
Arcilla m uy dura de p lastic idad m edia a alta
70 a 170
Arcilla m u y dura lim osa de p lastic idad m edia
270 a 370
Arena de grano m edio a fino dens idad m edia a alta
80 a 370
Arena de grano grueso con grava densidad media
100 a 600
Arena de grano g rueso con grava densidad densa a m uy densa
70 a 140 250 a 900
Arenas lim osas170 a 400
D etritos g lac ia les densos300 a 500
Grava arenosa densidad m edia200 a 1300
Grava arenosa densa a m uy densa 270 a 1300
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario en te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 52
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga en bulbos de anclas preshy
tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatini y otros 1999)
Tipo de Suelo
DensidadRelativa
(SPT)
Transferencia Estirada en
kNmmdashf---------------------- 1
Suelta 145^ en a y l^d ia densa 220grava Densa 290
Suelta 100^ en a l^dia densa 145
Densa 190
Suelta 70^ en a y l^d ia densa 100limos Densa 130
I^zcla de arenay arcilla Dura 30de baja l^ y Dura 60plasticidad
Suelta SPT = 4 a 15^ d ia densa SPT = 15 a 30
Densa SPT = mas de 30
431 Calculo de la adherencia
La resistencia a la adherencia muy raramente se mide en el laboratorio y no existe un procedimiento estaacutendar para calcularla La mayoriacutea de los disentildeos se basan en estimativos ldquocrudosrdquo de la resistencia entre el suelo o roca y el bulbo
por correlacioacuten con casos similares tablas de resistencias tiacutepicas o por la
experiencia local
La carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar SPT como se
indica en la Cuadro Ndeg 20 (Sabatini y otros 1999) El factor de seguridad recomendado debe ser mayor de 20
La suposicioacuten de la resistencia entre el bulbo y el suelo genera una gran incertidumbre en el disentildeo y en ocasiones se ha llegado a fracasos
Determlnaaoacuten del cw fic iente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 53
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILM EL SALVADOR
Como solucioacuten a la incertidumbre generada por la suposicioacuten de la adherencia
entre el bulbo y el suelo se acostumbra a realizar pruebas de carga de anclajes
con el objeto de verificar en campo los valores supuestos y si es necesario
modificar las longitudes del bulbo o las cargas aplicadas
Estos ensayos son muy importantes al inicio del proceso de construccioacuten de los
anclajes Despueacutes de realizados los ensayos de carga se procede a revisar y
actualizar el disentildeo en lo relacionado con los bulbos de anclaje especialmente
cuando se requiere aumentar su longitud
44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE EL BULBO Y EL
SUELO EN VILLA EL SALVADOR
441 Tensado de anclajes
Los anclajes han sido tensados hasta llegar al arranque del bulbo para esto se
detalla a continuacioacuten los resultados de la prueba de tensado
Cuadro Ndeg 22 CARGA DE ARRANQUE DE BULBOS EN VILLA EL SALVADOR
Anclaje Longitud Bulbo (m) Carga Tesado (TN)
A-I 40 3646
A-ll 50 4215
A-lll () 60 4404
() Para el anclaje A-lll no se llegoacute al arranque
Con los datos obtenidos procedemos a calcular el esfuerzo de corte en la
interaccioacuten bulbo - suelo para esto nos apoyamos con la Ecuacioacuten (10)
Seguacuten la ecuacioacuten se tiene
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller J toeacute Antonio Paredes OHtos 54
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
T
nDhLb
Cuadro Ndeg 23 ESFUERZO DE CORTE ENTRE BULBO - SUELO EN VILLA EL SALVADOR
ANCLAJE T(TN) Dh (m) Lb(m) T a (KNm2)
A-I 3646 01143 40 24902
A-ll 4215 01143 50 23030
A-lll () 4404 01143 60 20053
lsquo to te rm in^oacuten del ctoficlente de resistencia al torte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 55
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Ciril OBTENIDOS
CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS
51 Capacidad de Carga Ultima Obtenido
La capacidad de carga ultima obtenida en campo para los anclajes A-I y A-ll se
verifica cuando el bulbo falla por arrancamiento mientras que para el anclaje A- III el bulbo no falla por arrancamiento sin embargo se ensaya hasta llegar al
liacutemite de fluencia
De acuerdo al cuadro N0 22 para los anclajes A-I y A-ll se ha llegado a la carga
ultima mientras que para el anclaje A-lll se ha llegado a la carga miacutenima de
fluencia
El cuadro N0 23 nos indica el esfuerzo de corte real que existe entre el bulbo y
el suelo de la zona en estudio los valores de ^ a para los anclajes A-I y A-ll son
calculados de acuerdo a la Ecuacioacuten (10)
52 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido
De los valores obtenidos con referencia a los anclajes A-I y A-ll se puede
comparar con los valores del Cuadro Ndeg 20 por consiguiente para las arenas
limosas se tiene un rango de valores que pudiera tomar ^ a (170 KNm2 - 400
KNm2) el cual estaacute dentro de ese rango nuestros valores hallados para nuestro
tipo de suelo en estudio seguacuten el Cuadro Ndeg 23
Haciendo un graacutefico comparativo con los resultados obtenidos del Cuadro Ndeg 23
y los datos que nos brinda el Cuadro Ndeg 20 de acuerdo al rango de valores se
tiene el Figura Ndeg 16
En la Figura Ndeg 16 podemos visualizar los valores obtenidos que se encuentran
dentro del rango de valores de Resistencia Uacuteltima al Cortante entre el Bulbo y el
suelo arenoso
Determinacioacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 56
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Civil OBTENIDOS
Figura Ndeg 16 Valores resistencia uacuteltima
Tambieacuten se pudo observar que los diaacutemetros reales fueron mayores en
comparacioacuten con el diaacutemetro de perforacioacuten tal como se muestra en el cuadro
N0 24 -
Cuadro Ndeg 24 DIAacuteMETROS REALES EN CAMPO Y EL EN AUMENTO
ANCLAJE D Teoacuterico (m)D Real de
Anclaje (m)() Aumento
A-I 01143 0141 2336
A-ll 01143 0147 2860
A-lll () 01143 0151 3211
lsquo Deteroinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte uniterio e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jw eacute Antonio Paredes O liw s 57
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
61 CONCLUSIONES
1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de
valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se
realizoacute la prueba (Villa el Salvador)
2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de
resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso
para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar
en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de
suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador
3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada
4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)
debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo
previamente calibrado
5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo
tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de
Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros
meacutetodos estimativos
6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga
requerida
7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten
8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58
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Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi c o n c l u s io n e s y r e c o m e n d a c io n e s
62 RECOMENDACIONES
1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de
verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del
comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio
2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con
precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las
longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea
evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de
perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria
de los anclajes
3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en
cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser
mayores
4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable
controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten
los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos
lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil B IB L IO G R A F IA
BIBLIOGRAFIacuteA
Cema Diacuteaz Alfonso A ldquoAnaacutelisis y disentildeo de muros anclados para
estabilizacioacuten de excavaciones profundasrdquo Tesis UNI - FIC Civil 2011
James Warner PE Practical Handbook of Grouting Soil Rock and
Structures Copyright copy 2004 by John Wiley amp Sons Inc Haboken New
Jersey EEUU
Suarez Jaime Deslizamientos Teacutecnicas de Remediacioacuten Volumen II
Copyrightcopy 2013 Geotecnologiacutea SAS httpw^erosioncomco 2013
Ucar Navarro Roberto ldquoManual de Anclajes en Ingenieriacutea Civilrdquo Universidad
Politeacutecnica de Madrid Madrid Espantildea 2004
US Department of Transportations FHWA ldquoGround Anchors and Anchored
Systemsrdquo Geotechnical Engineering circular Ndeg 4 June 1999
Determlnatiacuteoacuten del c iacutec le n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de anclajetachlller Jraeacute Antonio Paredes Oliws 60
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil
CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
43 RESISTENCIA ENTRE EL BULBO Y EL SUELO
La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las
propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y
la presioacuten de inyeccioacuten (Cuadro N0 11)
El esfuerzo al cortante en el anclaje puede ser calculado por la expresioacuten
(Littlejohn y Bruce 1975)
Ecuacioacuten (10)
Doacutende
T = Fuerza de tensioacuten de disentildeo
D h = Diaacutemetro del hueco
r a = Esfuerzo de cortante permitido
Lb = Longitud cementada del bulbo
Determ l^raoacuten del ctoficiente de resistencia al torte unitario enbe la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deato laje Bachiller Jraeacute Antonio Partoes O lilaquo s 50
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Cm I
CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Cuadro N0 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuerzos en bulbos de diaacutemetro
pequentildeo (Sabatini y otros 1999)
Tipo de SueloFactor Suelo Granular Suelo Cohesivo
Propiedades del sueloAngulo de friccioacuten tamantildeo y distribucioacuten de los agriados Mheslon Indice plastico
l^todo de perforacioacuten El uso de tuberiacutea de revestimiento aumenta los esfuereos normales y de friccioacuten
El uso de lodos en la ^rforacioacuten disminuye la capacidad
Longitud del bulto
La resistencia aumenta al aumentar la longitud del bulbo hasta los 6 metros con incrementos moderados hasta los 12 metros y muy ^co Incremento despueacutes de los 12 m
Incrementos continuos en suelos con resistencia no drenada menor de 96 kPa
1 ----mdash r
Aumenta la resistencia hasta un diaacutemetro de 30 centiacutemetros
Diaacutemetro del bulboAumenta la resistencia al aumentarel diaacutemetro hasta 10 centiacutemetros y muy poco a partir de ese diaacutemetro
i
La capacidad del ancla aumenta al aumentar la presioacuten de inyeccioacutenPresioacuten de Inyeccioacuten
La capacidad del ancla aumenta solamente con inyeccioacuten por etapas Presiones iniciales muy altas deben evltarse
En el Cuadro N0 20 se muestran algunos valores del esfuerzo de cortante permitido para anclajes en roca y en suelos Los tendones deben separarse
entre siacute utilizando espaciadores para asegurar la adherencia total de cada uno
de ellos a la mezcla cementante en toda la longitud del bulbo Adicionalmente
deben colocarse centralizadores para garantizar que existe un cubrimiento de mezcla de miacutenimo 10mm
Determinadoacuten del cw ficlente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliras 51
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo
interface a lo largo del bulbo (Modificado de PTI
de anclaje y el material en la
1996)
R esistencia Uacute ltim a al C ortan te R es is tenc ia Uacute ltim a alen tre el Bulbo y el ^ t e r ia l en la C ortan te entre el B u lto y el
T ipo de ^ t e r ia l In tertace P eriacutem etra l del B u lto ^ t e r i a l en la Interfacepara Iny toc ione s por P eriacutem etra l del B u lto para
G ravedad Inyecciones a P resioacuten
Kpa Kpa
G ranito y basa lto 1700 a 3100
C aliza do lom fflca 1 4 0 0 a 2 1 0 0
C aliza blanda 1000 a 1ltW0
P izarras y lutitas duras 800 a 1400
Lutrias blandas 200 a 800
Aren iscas 800 a 1700
Aren iscas m e tto riza d a s 700 a 800
C reta 200 a 1100
^ r g a m eteorizada 150 a 250
C oncre to 1400 a 2 8 0 0
Arcilla lim osa blanda30 a 70
Arcilla lim osa30 a 70
Arcilla dura de p lastic idad m edia a alta
30 a 70 30 a 100
Arcilla m uy dura de p lastic idad m edia a alta
70 a 170
Arcilla m u y dura lim osa de p lastic idad m edia
270 a 370
Arena de grano m edio a fino dens idad m edia a alta
80 a 370
Arena de grano grueso con grava densidad media
100 a 600
Arena de grano g rueso con grava densidad densa a m uy densa
70 a 140 250 a 900
Arenas lim osas170 a 400
D etritos g lac ia les densos300 a 500
Grava arenosa densidad m edia200 a 1300
Grava arenosa densa a m uy densa 270 a 1300
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario en te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 52
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Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga en bulbos de anclas preshy
tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatini y otros 1999)
Tipo de Suelo
DensidadRelativa
(SPT)
Transferencia Estirada en
kNmmdashf---------------------- 1
Suelta 145^ en a y l^d ia densa 220grava Densa 290
Suelta 100^ en a l^dia densa 145
Densa 190
Suelta 70^ en a y l^d ia densa 100limos Densa 130
I^zcla de arenay arcilla Dura 30de baja l^ y Dura 60plasticidad
Suelta SPT = 4 a 15^ d ia densa SPT = 15 a 30
Densa SPT = mas de 30
431 Calculo de la adherencia
La resistencia a la adherencia muy raramente se mide en el laboratorio y no existe un procedimiento estaacutendar para calcularla La mayoriacutea de los disentildeos se basan en estimativos ldquocrudosrdquo de la resistencia entre el suelo o roca y el bulbo
por correlacioacuten con casos similares tablas de resistencias tiacutepicas o por la
experiencia local
La carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar SPT como se
indica en la Cuadro Ndeg 20 (Sabatini y otros 1999) El factor de seguridad recomendado debe ser mayor de 20
La suposicioacuten de la resistencia entre el bulbo y el suelo genera una gran incertidumbre en el disentildeo y en ocasiones se ha llegado a fracasos
Determlnaaoacuten del cw fic iente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 53
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Como solucioacuten a la incertidumbre generada por la suposicioacuten de la adherencia
entre el bulbo y el suelo se acostumbra a realizar pruebas de carga de anclajes
con el objeto de verificar en campo los valores supuestos y si es necesario
modificar las longitudes del bulbo o las cargas aplicadas
Estos ensayos son muy importantes al inicio del proceso de construccioacuten de los
anclajes Despueacutes de realizados los ensayos de carga se procede a revisar y
actualizar el disentildeo en lo relacionado con los bulbos de anclaje especialmente
cuando se requiere aumentar su longitud
44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE EL BULBO Y EL
SUELO EN VILLA EL SALVADOR
441 Tensado de anclajes
Los anclajes han sido tensados hasta llegar al arranque del bulbo para esto se
detalla a continuacioacuten los resultados de la prueba de tensado
Cuadro Ndeg 22 CARGA DE ARRANQUE DE BULBOS EN VILLA EL SALVADOR
Anclaje Longitud Bulbo (m) Carga Tesado (TN)
A-I 40 3646
A-ll 50 4215
A-lll () 60 4404
() Para el anclaje A-lll no se llegoacute al arranque
Con los datos obtenidos procedemos a calcular el esfuerzo de corte en la
interaccioacuten bulbo - suelo para esto nos apoyamos con la Ecuacioacuten (10)
Seguacuten la ecuacioacuten se tiene
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller J toeacute Antonio Paredes OHtos 54
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T
nDhLb
Cuadro Ndeg 23 ESFUERZO DE CORTE ENTRE BULBO - SUELO EN VILLA EL SALVADOR
ANCLAJE T(TN) Dh (m) Lb(m) T a (KNm2)
A-I 3646 01143 40 24902
A-ll 4215 01143 50 23030
A-lll () 4404 01143 60 20053
lsquo to te rm in^oacuten del ctoficlente de resistencia al torte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 55
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Ciril OBTENIDOS
CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS
51 Capacidad de Carga Ultima Obtenido
La capacidad de carga ultima obtenida en campo para los anclajes A-I y A-ll se
verifica cuando el bulbo falla por arrancamiento mientras que para el anclaje A- III el bulbo no falla por arrancamiento sin embargo se ensaya hasta llegar al
liacutemite de fluencia
De acuerdo al cuadro N0 22 para los anclajes A-I y A-ll se ha llegado a la carga
ultima mientras que para el anclaje A-lll se ha llegado a la carga miacutenima de
fluencia
El cuadro N0 23 nos indica el esfuerzo de corte real que existe entre el bulbo y
el suelo de la zona en estudio los valores de ^ a para los anclajes A-I y A-ll son
calculados de acuerdo a la Ecuacioacuten (10)
52 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido
De los valores obtenidos con referencia a los anclajes A-I y A-ll se puede
comparar con los valores del Cuadro Ndeg 20 por consiguiente para las arenas
limosas se tiene un rango de valores que pudiera tomar ^ a (170 KNm2 - 400
KNm2) el cual estaacute dentro de ese rango nuestros valores hallados para nuestro
tipo de suelo en estudio seguacuten el Cuadro Ndeg 23
Haciendo un graacutefico comparativo con los resultados obtenidos del Cuadro Ndeg 23
y los datos que nos brinda el Cuadro Ndeg 20 de acuerdo al rango de valores se
tiene el Figura Ndeg 16
En la Figura Ndeg 16 podemos visualizar los valores obtenidos que se encuentran
dentro del rango de valores de Resistencia Uacuteltima al Cortante entre el Bulbo y el
suelo arenoso
Determinacioacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 56
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Civil OBTENIDOS
Figura Ndeg 16 Valores resistencia uacuteltima
Tambieacuten se pudo observar que los diaacutemetros reales fueron mayores en
comparacioacuten con el diaacutemetro de perforacioacuten tal como se muestra en el cuadro
N0 24 -
Cuadro Ndeg 24 DIAacuteMETROS REALES EN CAMPO Y EL EN AUMENTO
ANCLAJE D Teoacuterico (m)D Real de
Anclaje (m)() Aumento
A-I 01143 0141 2336
A-ll 01143 0147 2860
A-lll () 01143 0151 3211
lsquo Deteroinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte uniterio e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jw eacute Antonio Paredes O liw s 57
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Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
61 CONCLUSIONES
1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de
valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se
realizoacute la prueba (Villa el Salvador)
2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de
resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso
para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar
en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de
suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador
3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada
4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)
debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo
previamente calibrado
5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo
tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de
Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros
meacutetodos estimativos
6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga
requerida
7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten
8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi c o n c l u s io n e s y r e c o m e n d a c io n e s
62 RECOMENDACIONES
1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de
verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del
comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio
2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con
precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las
longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea
evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de
perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria
de los anclajes
3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en
cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser
mayores
4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable
controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten
los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos
lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil B IB L IO G R A F IA
BIBLIOGRAFIacuteA
Cema Diacuteaz Alfonso A ldquoAnaacutelisis y disentildeo de muros anclados para
estabilizacioacuten de excavaciones profundasrdquo Tesis UNI - FIC Civil 2011
James Warner PE Practical Handbook of Grouting Soil Rock and
Structures Copyright copy 2004 by John Wiley amp Sons Inc Haboken New
Jersey EEUU
Suarez Jaime Deslizamientos Teacutecnicas de Remediacioacuten Volumen II
Copyrightcopy 2013 Geotecnologiacutea SAS httpw^erosioncomco 2013
Ucar Navarro Roberto ldquoManual de Anclajes en Ingenieriacutea Civilrdquo Universidad
Politeacutecnica de Madrid Madrid Espantildea 2004
US Department of Transportations FHWA ldquoGround Anchors and Anchored
Systemsrdquo Geotechnical Engineering circular Ndeg 4 June 1999
Determlnatiacuteoacuten del c iacutec le n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de anclajetachlller Jraeacute Antonio Paredes Oliws 60
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Cm I
CAPITULO IV CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Cuadro N0 19 Factores tiacutepicos que afectan la transferencia de esfuerzos en bulbos de diaacutemetro
pequentildeo (Sabatini y otros 1999)
Tipo de SueloFactor Suelo Granular Suelo Cohesivo
Propiedades del sueloAngulo de friccioacuten tamantildeo y distribucioacuten de los agriados Mheslon Indice plastico
l^todo de perforacioacuten El uso de tuberiacutea de revestimiento aumenta los esfuereos normales y de friccioacuten
El uso de lodos en la ^rforacioacuten disminuye la capacidad
Longitud del bulto
La resistencia aumenta al aumentar la longitud del bulbo hasta los 6 metros con incrementos moderados hasta los 12 metros y muy ^co Incremento despueacutes de los 12 m
Incrementos continuos en suelos con resistencia no drenada menor de 96 kPa
1 ----mdash r
Aumenta la resistencia hasta un diaacutemetro de 30 centiacutemetros
Diaacutemetro del bulboAumenta la resistencia al aumentarel diaacutemetro hasta 10 centiacutemetros y muy poco a partir de ese diaacutemetro
i
La capacidad del ancla aumenta al aumentar la presioacuten de inyeccioacutenPresioacuten de Inyeccioacuten
La capacidad del ancla aumenta solamente con inyeccioacuten por etapas Presiones iniciales muy altas deben evltarse
En el Cuadro N0 20 se muestran algunos valores del esfuerzo de cortante permitido para anclajes en roca y en suelos Los tendones deben separarse
entre siacute utilizando espaciadores para asegurar la adherencia total de cada uno
de ellos a la mezcla cementante en toda la longitud del bulbo Adicionalmente
deben colocarse centralizadores para garantizar que existe un cubrimiento de mezcla de miacutenimo 10mm
Determinadoacuten del cw ficlente de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo andado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jraeacute Antonio P a rce s Oliras 51
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad da Ingenieriacutea Civil
CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo
interface a lo largo del bulbo (Modificado de PTI
de anclaje y el material en la
1996)
R esistencia Uacute ltim a al C ortan te R es is tenc ia Uacute ltim a alen tre el Bulbo y el ^ t e r ia l en la C ortan te entre el B u lto y el
T ipo de ^ t e r ia l In tertace P eriacutem etra l del B u lto ^ t e r i a l en la Interfacepara Iny toc ione s por P eriacutem etra l del B u lto para
G ravedad Inyecciones a P resioacuten
Kpa Kpa
G ranito y basa lto 1700 a 3100
C aliza do lom fflca 1 4 0 0 a 2 1 0 0
C aliza blanda 1000 a 1ltW0
P izarras y lutitas duras 800 a 1400
Lutrias blandas 200 a 800
Aren iscas 800 a 1700
Aren iscas m e tto riza d a s 700 a 800
C reta 200 a 1100
^ r g a m eteorizada 150 a 250
C oncre to 1400 a 2 8 0 0
Arcilla lim osa blanda30 a 70
Arcilla lim osa30 a 70
Arcilla dura de p lastic idad m edia a alta
30 a 70 30 a 100
Arcilla m uy dura de p lastic idad m edia a alta
70 a 170
Arcilla m u y dura lim osa de p lastic idad m edia
270 a 370
Arena de grano m edio a fino dens idad m edia a alta
80 a 370
Arena de grano grueso con grava densidad media
100 a 600
Arena de grano g rueso con grava densidad densa a m uy densa
70 a 140 250 a 900
Arenas lim osas170 a 400
D etritos g lac ia les densos300 a 500
Grava arenosa densidad m edia200 a 1300
Grava arenosa densa a m uy densa 270 a 1300
Determinaaoacuten del ctoficiente de resistencia al corte unitario en te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deatolajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 52
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil
CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga en bulbos de anclas preshy
tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatini y otros 1999)
Tipo de Suelo
DensidadRelativa
(SPT)
Transferencia Estirada en
kNmmdashf---------------------- 1
Suelta 145^ en a y l^d ia densa 220grava Densa 290
Suelta 100^ en a l^dia densa 145
Densa 190
Suelta 70^ en a y l^d ia densa 100limos Densa 130
I^zcla de arenay arcilla Dura 30de baja l^ y Dura 60plasticidad
Suelta SPT = 4 a 15^ d ia densa SPT = 15 a 30
Densa SPT = mas de 30
431 Calculo de la adherencia
La resistencia a la adherencia muy raramente se mide en el laboratorio y no existe un procedimiento estaacutendar para calcularla La mayoriacutea de los disentildeos se basan en estimativos ldquocrudosrdquo de la resistencia entre el suelo o roca y el bulbo
por correlacioacuten con casos similares tablas de resistencias tiacutepicas o por la
experiencia local
La carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar SPT como se
indica en la Cuadro Ndeg 20 (Sabatini y otros 1999) El factor de seguridad recomendado debe ser mayor de 20
La suposicioacuten de la resistencia entre el bulbo y el suelo genera una gran incertidumbre en el disentildeo y en ocasiones se ha llegado a fracasos
Determlnaaoacuten del cw fic iente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 53
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil
CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILM EL SALVADOR
Como solucioacuten a la incertidumbre generada por la suposicioacuten de la adherencia
entre el bulbo y el suelo se acostumbra a realizar pruebas de carga de anclajes
con el objeto de verificar en campo los valores supuestos y si es necesario
modificar las longitudes del bulbo o las cargas aplicadas
Estos ensayos son muy importantes al inicio del proceso de construccioacuten de los
anclajes Despueacutes de realizados los ensayos de carga se procede a revisar y
actualizar el disentildeo en lo relacionado con los bulbos de anclaje especialmente
cuando se requiere aumentar su longitud
44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE EL BULBO Y EL
SUELO EN VILLA EL SALVADOR
441 Tensado de anclajes
Los anclajes han sido tensados hasta llegar al arranque del bulbo para esto se
detalla a continuacioacuten los resultados de la prueba de tensado
Cuadro Ndeg 22 CARGA DE ARRANQUE DE BULBOS EN VILLA EL SALVADOR
Anclaje Longitud Bulbo (m) Carga Tesado (TN)
A-I 40 3646
A-ll 50 4215
A-lll () 60 4404
() Para el anclaje A-lll no se llegoacute al arranque
Con los datos obtenidos procedemos a calcular el esfuerzo de corte en la
interaccioacuten bulbo - suelo para esto nos apoyamos con la Ecuacioacuten (10)
Seguacuten la ecuacioacuten se tiene
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller J toeacute Antonio Paredes OHtos 54
NIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA Facultad de Ingenieriacutea Civil
CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
T
nDhLb
Cuadro Ndeg 23 ESFUERZO DE CORTE ENTRE BULBO - SUELO EN VILLA EL SALVADOR
ANCLAJE T(TN) Dh (m) Lb(m) T a (KNm2)
A-I 3646 01143 40 24902
A-ll 4215 01143 50 23030
A-lll () 4404 01143 60 20053
lsquo to te rm in^oacuten del ctoficlente de resistencia al torte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 55
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Ciril OBTENIDOS
CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS
51 Capacidad de Carga Ultima Obtenido
La capacidad de carga ultima obtenida en campo para los anclajes A-I y A-ll se
verifica cuando el bulbo falla por arrancamiento mientras que para el anclaje A- III el bulbo no falla por arrancamiento sin embargo se ensaya hasta llegar al
liacutemite de fluencia
De acuerdo al cuadro N0 22 para los anclajes A-I y A-ll se ha llegado a la carga
ultima mientras que para el anclaje A-lll se ha llegado a la carga miacutenima de
fluencia
El cuadro N0 23 nos indica el esfuerzo de corte real que existe entre el bulbo y
el suelo de la zona en estudio los valores de ^ a para los anclajes A-I y A-ll son
calculados de acuerdo a la Ecuacioacuten (10)
52 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido
De los valores obtenidos con referencia a los anclajes A-I y A-ll se puede
comparar con los valores del Cuadro Ndeg 20 por consiguiente para las arenas
limosas se tiene un rango de valores que pudiera tomar ^ a (170 KNm2 - 400
KNm2) el cual estaacute dentro de ese rango nuestros valores hallados para nuestro
tipo de suelo en estudio seguacuten el Cuadro Ndeg 23
Haciendo un graacutefico comparativo con los resultados obtenidos del Cuadro Ndeg 23
y los datos que nos brinda el Cuadro Ndeg 20 de acuerdo al rango de valores se
tiene el Figura Ndeg 16
En la Figura Ndeg 16 podemos visualizar los valores obtenidos que se encuentran
dentro del rango de valores de Resistencia Uacuteltima al Cortante entre el Bulbo y el
suelo arenoso
Determinacioacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 56
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Civil OBTENIDOS
Figura Ndeg 16 Valores resistencia uacuteltima
Tambieacuten se pudo observar que los diaacutemetros reales fueron mayores en
comparacioacuten con el diaacutemetro de perforacioacuten tal como se muestra en el cuadro
N0 24 -
Cuadro Ndeg 24 DIAacuteMETROS REALES EN CAMPO Y EL EN AUMENTO
ANCLAJE D Teoacuterico (m)D Real de
Anclaje (m)() Aumento
A-I 01143 0141 2336
A-ll 01143 0147 2860
A-lll () 01143 0151 3211
lsquo Deteroinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte uniterio e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jw eacute Antonio Paredes O liw s 57
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
61 CONCLUSIONES
1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de
valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se
realizoacute la prueba (Villa el Salvador)
2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de
resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso
para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar
en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de
suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador
3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada
4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)
debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo
previamente calibrado
5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo
tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de
Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros
meacutetodos estimativos
6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga
requerida
7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten
8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58
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Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi c o n c l u s io n e s y r e c o m e n d a c io n e s
62 RECOMENDACIONES
1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de
verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del
comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio
2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con
precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las
longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea
evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de
perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria
de los anclajes
3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en
cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser
mayores
4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable
controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten
los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos
lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil B IB L IO G R A F IA
BIBLIOGRAFIacuteA
Cema Diacuteaz Alfonso A ldquoAnaacutelisis y disentildeo de muros anclados para
estabilizacioacuten de excavaciones profundasrdquo Tesis UNI - FIC Civil 2011
James Warner PE Practical Handbook of Grouting Soil Rock and
Structures Copyright copy 2004 by John Wiley amp Sons Inc Haboken New
Jersey EEUU
Suarez Jaime Deslizamientos Teacutecnicas de Remediacioacuten Volumen II
Copyrightcopy 2013 Geotecnologiacutea SAS httpw^erosioncomco 2013
Ucar Navarro Roberto ldquoManual de Anclajes en Ingenieriacutea Civilrdquo Universidad
Politeacutecnica de Madrid Madrid Espantildea 2004
US Department of Transportations FHWA ldquoGround Anchors and Anchored
Systemsrdquo Geotechnical Engineering circular Ndeg 4 June 1999
Determlnatiacuteoacuten del c iacutec le n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de anclajetachlller Jraeacute Antonio Paredes Oliws 60
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Cuadro Ndeg 20 Resistencia uacuteltima al esfuerzo cortante entre el bulbo
interface a lo largo del bulbo (Modificado de PTI
de anclaje y el material en la
1996)
R esistencia Uacute ltim a al C ortan te R es is tenc ia Uacute ltim a alen tre el Bulbo y el ^ t e r ia l en la C ortan te entre el B u lto y el
T ipo de ^ t e r ia l In tertace P eriacutem etra l del B u lto ^ t e r i a l en la Interfacepara Iny toc ione s por P eriacutem etra l del B u lto para
G ravedad Inyecciones a P resioacuten
Kpa Kpa
G ranito y basa lto 1700 a 3100
C aliza do lom fflca 1 4 0 0 a 2 1 0 0
C aliza blanda 1000 a 1ltW0
P izarras y lutitas duras 800 a 1400
Lutrias blandas 200 a 800
Aren iscas 800 a 1700
Aren iscas m e tto riza d a s 700 a 800
C reta 200 a 1100
^ r g a m eteorizada 150 a 250
C oncre to 1400 a 2 8 0 0
Arcilla lim osa blanda30 a 70
Arcilla lim osa30 a 70
Arcilla dura de p lastic idad m edia a alta
30 a 70 30 a 100
Arcilla m uy dura de p lastic idad m edia a alta
70 a 170
Arcilla m u y dura lim osa de p lastic idad m edia
270 a 370
Arena de grano m edio a fino dens idad m edia a alta
80 a 370
Arena de grano grueso con grava densidad media
100 a 600
Arena de grano g rueso con grava densidad densa a m uy densa
70 a 140 250 a 900
Arenas lim osas170 a 400
D etritos g lac ia les densos300 a 500
Grava arenosa densidad m edia200 a 1300
Grava arenosa densa a m uy densa 270 a 1300
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Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga en bulbos de anclas preshy
tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatini y otros 1999)
Tipo de Suelo
DensidadRelativa
(SPT)
Transferencia Estirada en
kNmmdashf---------------------- 1
Suelta 145^ en a y l^d ia densa 220grava Densa 290
Suelta 100^ en a l^dia densa 145
Densa 190
Suelta 70^ en a y l^d ia densa 100limos Densa 130
I^zcla de arenay arcilla Dura 30de baja l^ y Dura 60plasticidad
Suelta SPT = 4 a 15^ d ia densa SPT = 15 a 30
Densa SPT = mas de 30
431 Calculo de la adherencia
La resistencia a la adherencia muy raramente se mide en el laboratorio y no existe un procedimiento estaacutendar para calcularla La mayoriacutea de los disentildeos se basan en estimativos ldquocrudosrdquo de la resistencia entre el suelo o roca y el bulbo
por correlacioacuten con casos similares tablas de resistencias tiacutepicas o por la
experiencia local
La carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar SPT como se
indica en la Cuadro Ndeg 20 (Sabatini y otros 1999) El factor de seguridad recomendado debe ser mayor de 20
La suposicioacuten de la resistencia entre el bulbo y el suelo genera una gran incertidumbre en el disentildeo y en ocasiones se ha llegado a fracasos
Determlnaaoacuten del cw fic iente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 53
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil
CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILM EL SALVADOR
Como solucioacuten a la incertidumbre generada por la suposicioacuten de la adherencia
entre el bulbo y el suelo se acostumbra a realizar pruebas de carga de anclajes
con el objeto de verificar en campo los valores supuestos y si es necesario
modificar las longitudes del bulbo o las cargas aplicadas
Estos ensayos son muy importantes al inicio del proceso de construccioacuten de los
anclajes Despueacutes de realizados los ensayos de carga se procede a revisar y
actualizar el disentildeo en lo relacionado con los bulbos de anclaje especialmente
cuando se requiere aumentar su longitud
44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE EL BULBO Y EL
SUELO EN VILLA EL SALVADOR
441 Tensado de anclajes
Los anclajes han sido tensados hasta llegar al arranque del bulbo para esto se
detalla a continuacioacuten los resultados de la prueba de tensado
Cuadro Ndeg 22 CARGA DE ARRANQUE DE BULBOS EN VILLA EL SALVADOR
Anclaje Longitud Bulbo (m) Carga Tesado (TN)
A-I 40 3646
A-ll 50 4215
A-lll () 60 4404
() Para el anclaje A-lll no se llegoacute al arranque
Con los datos obtenidos procedemos a calcular el esfuerzo de corte en la
interaccioacuten bulbo - suelo para esto nos apoyamos con la Ecuacioacuten (10)
Seguacuten la ecuacioacuten se tiene
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller J toeacute Antonio Paredes OHtos 54
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
T
nDhLb
Cuadro Ndeg 23 ESFUERZO DE CORTE ENTRE BULBO - SUELO EN VILLA EL SALVADOR
ANCLAJE T(TN) Dh (m) Lb(m) T a (KNm2)
A-I 3646 01143 40 24902
A-ll 4215 01143 50 23030
A-lll () 4404 01143 60 20053
lsquo to te rm in^oacuten del ctoficlente de resistencia al torte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 55
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Ciril OBTENIDOS
CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS
51 Capacidad de Carga Ultima Obtenido
La capacidad de carga ultima obtenida en campo para los anclajes A-I y A-ll se
verifica cuando el bulbo falla por arrancamiento mientras que para el anclaje A- III el bulbo no falla por arrancamiento sin embargo se ensaya hasta llegar al
liacutemite de fluencia
De acuerdo al cuadro N0 22 para los anclajes A-I y A-ll se ha llegado a la carga
ultima mientras que para el anclaje A-lll se ha llegado a la carga miacutenima de
fluencia
El cuadro N0 23 nos indica el esfuerzo de corte real que existe entre el bulbo y
el suelo de la zona en estudio los valores de ^ a para los anclajes A-I y A-ll son
calculados de acuerdo a la Ecuacioacuten (10)
52 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido
De los valores obtenidos con referencia a los anclajes A-I y A-ll se puede
comparar con los valores del Cuadro Ndeg 20 por consiguiente para las arenas
limosas se tiene un rango de valores que pudiera tomar ^ a (170 KNm2 - 400
KNm2) el cual estaacute dentro de ese rango nuestros valores hallados para nuestro
tipo de suelo en estudio seguacuten el Cuadro Ndeg 23
Haciendo un graacutefico comparativo con los resultados obtenidos del Cuadro Ndeg 23
y los datos que nos brinda el Cuadro Ndeg 20 de acuerdo al rango de valores se
tiene el Figura Ndeg 16
En la Figura Ndeg 16 podemos visualizar los valores obtenidos que se encuentran
dentro del rango de valores de Resistencia Uacuteltima al Cortante entre el Bulbo y el
suelo arenoso
Determinacioacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 56
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Civil OBTENIDOS
Figura Ndeg 16 Valores resistencia uacuteltima
Tambieacuten se pudo observar que los diaacutemetros reales fueron mayores en
comparacioacuten con el diaacutemetro de perforacioacuten tal como se muestra en el cuadro
N0 24 -
Cuadro Ndeg 24 DIAacuteMETROS REALES EN CAMPO Y EL EN AUMENTO
ANCLAJE D Teoacuterico (m)D Real de
Anclaje (m)() Aumento
A-I 01143 0141 2336
A-ll 01143 0147 2860
A-lll () 01143 0151 3211
lsquo Deteroinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte uniterio e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jw eacute Antonio Paredes O liw s 57
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Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
61 CONCLUSIONES
1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de
valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se
realizoacute la prueba (Villa el Salvador)
2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de
resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso
para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar
en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de
suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador
3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada
4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)
debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo
previamente calibrado
5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo
tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de
Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros
meacutetodos estimativos
6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga
requerida
7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten
8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi c o n c l u s io n e s y r e c o m e n d a c io n e s
62 RECOMENDACIONES
1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de
verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del
comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio
2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con
precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las
longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea
evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de
perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria
de los anclajes
3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en
cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser
mayores
4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable
controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten
los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos
lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil B IB L IO G R A F IA
BIBLIOGRAFIacuteA
Cema Diacuteaz Alfonso A ldquoAnaacutelisis y disentildeo de muros anclados para
estabilizacioacuten de excavaciones profundasrdquo Tesis UNI - FIC Civil 2011
James Warner PE Practical Handbook of Grouting Soil Rock and
Structures Copyright copy 2004 by John Wiley amp Sons Inc Haboken New
Jersey EEUU
Suarez Jaime Deslizamientos Teacutecnicas de Remediacioacuten Volumen II
Copyrightcopy 2013 Geotecnologiacutea SAS httpw^erosioncomco 2013
Ucar Navarro Roberto ldquoManual de Anclajes en Ingenieriacutea Civilrdquo Universidad
Politeacutecnica de Madrid Madrid Espantildea 2004
US Department of Transportations FHWA ldquoGround Anchors and Anchored
Systemsrdquo Geotechnical Engineering circular Ndeg 4 June 1999
Determlnatiacuteoacuten del c iacutec le n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de anclajetachlller Jraeacute Antonio Paredes Oliws 60
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil
CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
Cuadro Ndeg 21 Valores aproximados de la transferencia de carga en bulbos de anclas preshy
tensadas de pequentildeo diaacutemetro (Sabatini y otros 1999)
Tipo de Suelo
DensidadRelativa
(SPT)
Transferencia Estirada en
kNmmdashf---------------------- 1
Suelta 145^ en a y l^d ia densa 220grava Densa 290
Suelta 100^ en a l^dia densa 145
Densa 190
Suelta 70^ en a y l^d ia densa 100limos Densa 130
I^zcla de arenay arcilla Dura 30de baja l^ y Dura 60plasticidad
Suelta SPT = 4 a 15^ d ia densa SPT = 15 a 30
Densa SPT = mas de 30
431 Calculo de la adherencia
La resistencia a la adherencia muy raramente se mide en el laboratorio y no existe un procedimiento estaacutendar para calcularla La mayoriacutea de los disentildeos se basan en estimativos ldquocrudosrdquo de la resistencia entre el suelo o roca y el bulbo
por correlacioacuten con casos similares tablas de resistencias tiacutepicas o por la
experiencia local
La carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de Penetracioacuten Estaacutendar SPT como se
indica en la Cuadro Ndeg 20 (Sabatini y otros 1999) El factor de seguridad recomendado debe ser mayor de 20
La suposicioacuten de la resistencia entre el bulbo y el suelo genera una gran incertidumbre en el disentildeo y en ocasiones se ha llegado a fracasos
Determlnaaoacuten del cw fic iente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajebachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 53
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil
CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILM EL SALVADOR
Como solucioacuten a la incertidumbre generada por la suposicioacuten de la adherencia
entre el bulbo y el suelo se acostumbra a realizar pruebas de carga de anclajes
con el objeto de verificar en campo los valores supuestos y si es necesario
modificar las longitudes del bulbo o las cargas aplicadas
Estos ensayos son muy importantes al inicio del proceso de construccioacuten de los
anclajes Despueacutes de realizados los ensayos de carga se procede a revisar y
actualizar el disentildeo en lo relacionado con los bulbos de anclaje especialmente
cuando se requiere aumentar su longitud
44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE EL BULBO Y EL
SUELO EN VILLA EL SALVADOR
441 Tensado de anclajes
Los anclajes han sido tensados hasta llegar al arranque del bulbo para esto se
detalla a continuacioacuten los resultados de la prueba de tensado
Cuadro Ndeg 22 CARGA DE ARRANQUE DE BULBOS EN VILLA EL SALVADOR
Anclaje Longitud Bulbo (m) Carga Tesado (TN)
A-I 40 3646
A-ll 50 4215
A-lll () 60 4404
() Para el anclaje A-lll no se llegoacute al arranque
Con los datos obtenidos procedemos a calcular el esfuerzo de corte en la
interaccioacuten bulbo - suelo para esto nos apoyamos con la Ecuacioacuten (10)
Seguacuten la ecuacioacuten se tiene
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller J toeacute Antonio Paredes OHtos 54
NIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA Facultad de Ingenieriacutea Civil
CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
T
nDhLb
Cuadro Ndeg 23 ESFUERZO DE CORTE ENTRE BULBO - SUELO EN VILLA EL SALVADOR
ANCLAJE T(TN) Dh (m) Lb(m) T a (KNm2)
A-I 3646 01143 40 24902
A-ll 4215 01143 50 23030
A-lll () 4404 01143 60 20053
lsquo to te rm in^oacuten del ctoficlente de resistencia al torte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 55
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Ciril OBTENIDOS
CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS
51 Capacidad de Carga Ultima Obtenido
La capacidad de carga ultima obtenida en campo para los anclajes A-I y A-ll se
verifica cuando el bulbo falla por arrancamiento mientras que para el anclaje A- III el bulbo no falla por arrancamiento sin embargo se ensaya hasta llegar al
liacutemite de fluencia
De acuerdo al cuadro N0 22 para los anclajes A-I y A-ll se ha llegado a la carga
ultima mientras que para el anclaje A-lll se ha llegado a la carga miacutenima de
fluencia
El cuadro N0 23 nos indica el esfuerzo de corte real que existe entre el bulbo y
el suelo de la zona en estudio los valores de ^ a para los anclajes A-I y A-ll son
calculados de acuerdo a la Ecuacioacuten (10)
52 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido
De los valores obtenidos con referencia a los anclajes A-I y A-ll se puede
comparar con los valores del Cuadro Ndeg 20 por consiguiente para las arenas
limosas se tiene un rango de valores que pudiera tomar ^ a (170 KNm2 - 400
KNm2) el cual estaacute dentro de ese rango nuestros valores hallados para nuestro
tipo de suelo en estudio seguacuten el Cuadro Ndeg 23
Haciendo un graacutefico comparativo con los resultados obtenidos del Cuadro Ndeg 23
y los datos que nos brinda el Cuadro Ndeg 20 de acuerdo al rango de valores se
tiene el Figura Ndeg 16
En la Figura Ndeg 16 podemos visualizar los valores obtenidos que se encuentran
dentro del rango de valores de Resistencia Uacuteltima al Cortante entre el Bulbo y el
suelo arenoso
Determinacioacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 56
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Civil OBTENIDOS
Figura Ndeg 16 Valores resistencia uacuteltima
Tambieacuten se pudo observar que los diaacutemetros reales fueron mayores en
comparacioacuten con el diaacutemetro de perforacioacuten tal como se muestra en el cuadro
N0 24 -
Cuadro Ndeg 24 DIAacuteMETROS REALES EN CAMPO Y EL EN AUMENTO
ANCLAJE D Teoacuterico (m)D Real de
Anclaje (m)() Aumento
A-I 01143 0141 2336
A-ll 01143 0147 2860
A-lll () 01143 0151 3211
lsquo Deteroinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte uniterio e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jw eacute Antonio Paredes O liw s 57
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
61 CONCLUSIONES
1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de
valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se
realizoacute la prueba (Villa el Salvador)
2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de
resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso
para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar
en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de
suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador
3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada
4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)
debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo
previamente calibrado
5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo
tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de
Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros
meacutetodos estimativos
6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga
requerida
7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten
8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi c o n c l u s io n e s y r e c o m e n d a c io n e s
62 RECOMENDACIONES
1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de
verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del
comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio
2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con
precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las
longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea
evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de
perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria
de los anclajes
3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en
cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser
mayores
4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable
controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten
los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos
lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil B IB L IO G R A F IA
BIBLIOGRAFIacuteA
Cema Diacuteaz Alfonso A ldquoAnaacutelisis y disentildeo de muros anclados para
estabilizacioacuten de excavaciones profundasrdquo Tesis UNI - FIC Civil 2011
James Warner PE Practical Handbook of Grouting Soil Rock and
Structures Copyright copy 2004 by John Wiley amp Sons Inc Haboken New
Jersey EEUU
Suarez Jaime Deslizamientos Teacutecnicas de Remediacioacuten Volumen II
Copyrightcopy 2013 Geotecnologiacutea SAS httpw^erosioncomco 2013
Ucar Navarro Roberto ldquoManual de Anclajes en Ingenieriacutea Civilrdquo Universidad
Politeacutecnica de Madrid Madrid Espantildea 2004
US Department of Transportations FHWA ldquoGround Anchors and Anchored
Systemsrdquo Geotechnical Engineering circular Ndeg 4 June 1999
Determlnatiacuteoacuten del c iacutec le n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de anclajetachlller Jraeacute Antonio Paredes Oliws 60
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILM EL SALVADOR
Como solucioacuten a la incertidumbre generada por la suposicioacuten de la adherencia
entre el bulbo y el suelo se acostumbra a realizar pruebas de carga de anclajes
con el objeto de verificar en campo los valores supuestos y si es necesario
modificar las longitudes del bulbo o las cargas aplicadas
Estos ensayos son muy importantes al inicio del proceso de construccioacuten de los
anclajes Despueacutes de realizados los ensayos de carga se procede a revisar y
actualizar el disentildeo en lo relacionado con los bulbos de anclaje especialmente
cuando se requiere aumentar su longitud
44 CALCULO REAL DEL ESFUERZO CORTANTE ENTRE EL BULBO Y EL
SUELO EN VILLA EL SALVADOR
441 Tensado de anclajes
Los anclajes han sido tensados hasta llegar al arranque del bulbo para esto se
detalla a continuacioacuten los resultados de la prueba de tensado
Cuadro Ndeg 22 CARGA DE ARRANQUE DE BULBOS EN VILLA EL SALVADOR
Anclaje Longitud Bulbo (m) Carga Tesado (TN)
A-I 40 3646
A-ll 50 4215
A-lll () 60 4404
() Para el anclaje A-lll no se llegoacute al arranque
Con los datos obtenidos procedemos a calcular el esfuerzo de corte en la
interaccioacuten bulbo - suelo para esto nos apoyamos con la Ecuacioacuten (10)
Seguacuten la ecuacioacuten se tiene
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario enfre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo deanclajeBachiller J toeacute Antonio Paredes OHtos 54
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T
nDhLb
Cuadro Ndeg 23 ESFUERZO DE CORTE ENTRE BULBO - SUELO EN VILLA EL SALVADOR
ANCLAJE T(TN) Dh (m) Lb(m) T a (KNm2)
A-I 3646 01143 40 24902
A-ll 4215 01143 50 23030
A-lll () 4404 01143 60 20053
lsquo to te rm in^oacuten del ctoficlente de resistencia al torte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 55
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Ciril OBTENIDOS
CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS
51 Capacidad de Carga Ultima Obtenido
La capacidad de carga ultima obtenida en campo para los anclajes A-I y A-ll se
verifica cuando el bulbo falla por arrancamiento mientras que para el anclaje A- III el bulbo no falla por arrancamiento sin embargo se ensaya hasta llegar al
liacutemite de fluencia
De acuerdo al cuadro N0 22 para los anclajes A-I y A-ll se ha llegado a la carga
ultima mientras que para el anclaje A-lll se ha llegado a la carga miacutenima de
fluencia
El cuadro N0 23 nos indica el esfuerzo de corte real que existe entre el bulbo y
el suelo de la zona en estudio los valores de ^ a para los anclajes A-I y A-ll son
calculados de acuerdo a la Ecuacioacuten (10)
52 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido
De los valores obtenidos con referencia a los anclajes A-I y A-ll se puede
comparar con los valores del Cuadro Ndeg 20 por consiguiente para las arenas
limosas se tiene un rango de valores que pudiera tomar ^ a (170 KNm2 - 400
KNm2) el cual estaacute dentro de ese rango nuestros valores hallados para nuestro
tipo de suelo en estudio seguacuten el Cuadro Ndeg 23
Haciendo un graacutefico comparativo con los resultados obtenidos del Cuadro Ndeg 23
y los datos que nos brinda el Cuadro Ndeg 20 de acuerdo al rango de valores se
tiene el Figura Ndeg 16
En la Figura Ndeg 16 podemos visualizar los valores obtenidos que se encuentran
dentro del rango de valores de Resistencia Uacuteltima al Cortante entre el Bulbo y el
suelo arenoso
Determinacioacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 56
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Civil OBTENIDOS
Figura Ndeg 16 Valores resistencia uacuteltima
Tambieacuten se pudo observar que los diaacutemetros reales fueron mayores en
comparacioacuten con el diaacutemetro de perforacioacuten tal como se muestra en el cuadro
N0 24 -
Cuadro Ndeg 24 DIAacuteMETROS REALES EN CAMPO Y EL EN AUMENTO
ANCLAJE D Teoacuterico (m)D Real de
Anclaje (m)() Aumento
A-I 01143 0141 2336
A-ll 01143 0147 2860
A-lll () 01143 0151 3211
lsquo Deteroinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte uniterio e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jw eacute Antonio Paredes O liw s 57
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Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
61 CONCLUSIONES
1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de
valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se
realizoacute la prueba (Villa el Salvador)
2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de
resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso
para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar
en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de
suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador
3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada
4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)
debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo
previamente calibrado
5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo
tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de
Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros
meacutetodos estimativos
6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga
requerida
7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten
8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58
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Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi c o n c l u s io n e s y r e c o m e n d a c io n e s
62 RECOMENDACIONES
1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de
verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del
comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio
2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con
precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las
longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea
evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de
perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria
de los anclajes
3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en
cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser
mayores
4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable
controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten
los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos
lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil B IB L IO G R A F IA
BIBLIOGRAFIacuteA
Cema Diacuteaz Alfonso A ldquoAnaacutelisis y disentildeo de muros anclados para
estabilizacioacuten de excavaciones profundasrdquo Tesis UNI - FIC Civil 2011
James Warner PE Practical Handbook of Grouting Soil Rock and
Structures Copyright copy 2004 by John Wiley amp Sons Inc Haboken New
Jersey EEUU
Suarez Jaime Deslizamientos Teacutecnicas de Remediacioacuten Volumen II
Copyrightcopy 2013 Geotecnologiacutea SAS httpw^erosioncomco 2013
Ucar Navarro Roberto ldquoManual de Anclajes en Ingenieriacutea Civilrdquo Universidad
Politeacutecnica de Madrid Madrid Espantildea 2004
US Department of Transportations FHWA ldquoGround Anchors and Anchored
Systemsrdquo Geotechnical Engineering circular Ndeg 4 June 1999
Determlnatiacuteoacuten del c iacutec le n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de anclajetachlller Jraeacute Antonio Paredes Oliws 60
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CAPITULO IV CALCULO DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA ALCORTE UNITARIO APLICADO EN VILLA EL SALVADOR
T
nDhLb
Cuadro Ndeg 23 ESFUERZO DE CORTE ENTRE BULBO - SUELO EN VILLA EL SALVADOR
ANCLAJE T(TN) Dh (m) Lb(m) T a (KNm2)
A-I 3646 01143 40 24902
A-ll 4215 01143 50 23030
A-lll () 4404 01143 60 20053
lsquo to te rm in^oacuten del ctoficlente de resistencia al torte unitario entre la unioacuten bulto anclado y suelo arenoso para disentildeo de aralajeBachiller Jreeacute Antonio Partoes O liw s 55
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Ciril OBTENIDOS
CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS
51 Capacidad de Carga Ultima Obtenido
La capacidad de carga ultima obtenida en campo para los anclajes A-I y A-ll se
verifica cuando el bulbo falla por arrancamiento mientras que para el anclaje A- III el bulbo no falla por arrancamiento sin embargo se ensaya hasta llegar al
liacutemite de fluencia
De acuerdo al cuadro N0 22 para los anclajes A-I y A-ll se ha llegado a la carga
ultima mientras que para el anclaje A-lll se ha llegado a la carga miacutenima de
fluencia
El cuadro N0 23 nos indica el esfuerzo de corte real que existe entre el bulbo y
el suelo de la zona en estudio los valores de ^ a para los anclajes A-I y A-ll son
calculados de acuerdo a la Ecuacioacuten (10)
52 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido
De los valores obtenidos con referencia a los anclajes A-I y A-ll se puede
comparar con los valores del Cuadro Ndeg 20 por consiguiente para las arenas
limosas se tiene un rango de valores que pudiera tomar ^ a (170 KNm2 - 400
KNm2) el cual estaacute dentro de ese rango nuestros valores hallados para nuestro
tipo de suelo en estudio seguacuten el Cuadro Ndeg 23
Haciendo un graacutefico comparativo con los resultados obtenidos del Cuadro Ndeg 23
y los datos que nos brinda el Cuadro Ndeg 20 de acuerdo al rango de valores se
tiene el Figura Ndeg 16
En la Figura Ndeg 16 podemos visualizar los valores obtenidos que se encuentran
dentro del rango de valores de Resistencia Uacuteltima al Cortante entre el Bulbo y el
suelo arenoso
Determinacioacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 56
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Civil OBTENIDOS
Figura Ndeg 16 Valores resistencia uacuteltima
Tambieacuten se pudo observar que los diaacutemetros reales fueron mayores en
comparacioacuten con el diaacutemetro de perforacioacuten tal como se muestra en el cuadro
N0 24 -
Cuadro Ndeg 24 DIAacuteMETROS REALES EN CAMPO Y EL EN AUMENTO
ANCLAJE D Teoacuterico (m)D Real de
Anclaje (m)() Aumento
A-I 01143 0141 2336
A-ll 01143 0147 2860
A-lll () 01143 0151 3211
lsquo Deteroinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte uniterio e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jw eacute Antonio Paredes O liw s 57
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Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
61 CONCLUSIONES
1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de
valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se
realizoacute la prueba (Villa el Salvador)
2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de
resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso
para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar
en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de
suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador
3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada
4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)
debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo
previamente calibrado
5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo
tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de
Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros
meacutetodos estimativos
6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga
requerida
7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten
8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi c o n c l u s io n e s y r e c o m e n d a c io n e s
62 RECOMENDACIONES
1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de
verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del
comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio
2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con
precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las
longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea
evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de
perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria
de los anclajes
3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en
cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser
mayores
4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable
controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten
los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos
lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil B IB L IO G R A F IA
BIBLIOGRAFIacuteA
Cema Diacuteaz Alfonso A ldquoAnaacutelisis y disentildeo de muros anclados para
estabilizacioacuten de excavaciones profundasrdquo Tesis UNI - FIC Civil 2011
James Warner PE Practical Handbook of Grouting Soil Rock and
Structures Copyright copy 2004 by John Wiley amp Sons Inc Haboken New
Jersey EEUU
Suarez Jaime Deslizamientos Teacutecnicas de Remediacioacuten Volumen II
Copyrightcopy 2013 Geotecnologiacutea SAS httpw^erosioncomco 2013
Ucar Navarro Roberto ldquoManual de Anclajes en Ingenieriacutea Civilrdquo Universidad
Politeacutecnica de Madrid Madrid Espantildea 2004
US Department of Transportations FHWA ldquoGround Anchors and Anchored
Systemsrdquo Geotechnical Engineering circular Ndeg 4 June 1999
Determlnatiacuteoacuten del c iacutec le n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de anclajetachlller Jraeacute Antonio Paredes Oliws 60
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Ciril OBTENIDOS
CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS
51 Capacidad de Carga Ultima Obtenido
La capacidad de carga ultima obtenida en campo para los anclajes A-I y A-ll se
verifica cuando el bulbo falla por arrancamiento mientras que para el anclaje A- III el bulbo no falla por arrancamiento sin embargo se ensaya hasta llegar al
liacutemite de fluencia
De acuerdo al cuadro N0 22 para los anclajes A-I y A-ll se ha llegado a la carga
ultima mientras que para el anclaje A-lll se ha llegado a la carga miacutenima de
fluencia
El cuadro N0 23 nos indica el esfuerzo de corte real que existe entre el bulbo y
el suelo de la zona en estudio los valores de ^ a para los anclajes A-I y A-ll son
calculados de acuerdo a la Ecuacioacuten (10)
52 Esfuerzo de Corte entre bulbo y Suelo Obtenido
De los valores obtenidos con referencia a los anclajes A-I y A-ll se puede
comparar con los valores del Cuadro Ndeg 20 por consiguiente para las arenas
limosas se tiene un rango de valores que pudiera tomar ^ a (170 KNm2 - 400
KNm2) el cual estaacute dentro de ese rango nuestros valores hallados para nuestro
tipo de suelo en estudio seguacuten el Cuadro Ndeg 23
Haciendo un graacutefico comparativo con los resultados obtenidos del Cuadro Ndeg 23
y los datos que nos brinda el Cuadro Ndeg 20 de acuerdo al rango de valores se
tiene el Figura Ndeg 16
En la Figura Ndeg 16 podemos visualizar los valores obtenidos que se encuentran
dentro del rango de valores de Resistencia Uacuteltima al Cortante entre el Bulbo y el
suelo arenoso
Determinacioacuten del cireficiente de resistencia al corte unitario entte la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajeBachiller Jtoeacute Antonio Partoes O liw s 56
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIacuteA CAPITULO V ANALISIS DE LOS RESULTADOSFacultad de Ingenieriacutea Civil OBTENIDOS
Figura Ndeg 16 Valores resistencia uacuteltima
Tambieacuten se pudo observar que los diaacutemetros reales fueron mayores en
comparacioacuten con el diaacutemetro de perforacioacuten tal como se muestra en el cuadro
N0 24 -
Cuadro Ndeg 24 DIAacuteMETROS REALES EN CAMPO Y EL EN AUMENTO
ANCLAJE D Teoacuterico (m)D Real de
Anclaje (m)() Aumento
A-I 01143 0141 2336
A-ll 01143 0147 2860
A-lll () 01143 0151 3211
lsquo Deteroinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte uniterio e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jw eacute Antonio Paredes O liw s 57
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
Facultad de Ingenieriacutea Civil CAPITULO vi CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
61 CONCLUSIONES
1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de
valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se
realizoacute la prueba (Villa el Salvador)
2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de
resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso
para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar
en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de
suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador
3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada
4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)
debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo
previamente calibrado
5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo
tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de
Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros
meacutetodos estimativos
6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga
requerida
7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten
8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58
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62 RECOMENDACIONES
1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de
verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del
comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio
2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con
precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las
longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea
evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de
perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria
de los anclajes
3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en
cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser
mayores
4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable
controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten
los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos
lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59
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Cema Diacuteaz Alfonso A ldquoAnaacutelisis y disentildeo de muros anclados para
estabilizacioacuten de excavaciones profundasrdquo Tesis UNI - FIC Civil 2011
James Warner PE Practical Handbook of Grouting Soil Rock and
Structures Copyright copy 2004 by John Wiley amp Sons Inc Haboken New
Jersey EEUU
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Copyrightcopy 2013 Geotecnologiacutea SAS httpw^erosioncomco 2013
Ucar Navarro Roberto ldquoManual de Anclajes en Ingenieriacutea Civilrdquo Universidad
Politeacutecnica de Madrid Madrid Espantildea 2004
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Systemsrdquo Geotechnical Engineering circular Ndeg 4 June 1999
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Figura Ndeg 16 Valores resistencia uacuteltima
Tambieacuten se pudo observar que los diaacutemetros reales fueron mayores en
comparacioacuten con el diaacutemetro de perforacioacuten tal como se muestra en el cuadro
N0 24 -
Cuadro Ndeg 24 DIAacuteMETROS REALES EN CAMPO Y EL EN AUMENTO
ANCLAJE D Teoacuterico (m)D Real de
Anclaje (m)() Aumento
A-I 01143 0141 2336
A-ll 01143 0147 2860
A-lll () 01143 0151 3211
lsquo Deteroinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte uniterio e n te la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearcla je Bachiller Jw eacute Antonio Paredes O liw s 57
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61 CONCLUSIONES
1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de
valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se
realizoacute la prueba (Villa el Salvador)
2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de
resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso
para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar
en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de
suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador
3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada
4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)
debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo
previamente calibrado
5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo
tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de
Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros
meacutetodos estimativos
6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga
requerida
7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten
8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58
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1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de
verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del
comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio
2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con
precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las
longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea
evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de
perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria
de los anclajes
3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en
cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser
mayores
4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable
controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten
los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos
lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59
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BIBLIOGRAFIacuteA
Cema Diacuteaz Alfonso A ldquoAnaacutelisis y disentildeo de muros anclados para
estabilizacioacuten de excavaciones profundasrdquo Tesis UNI - FIC Civil 2011
James Warner PE Practical Handbook of Grouting Soil Rock and
Structures Copyright copy 2004 by John Wiley amp Sons Inc Haboken New
Jersey EEUU
Suarez Jaime Deslizamientos Teacutecnicas de Remediacioacuten Volumen II
Copyrightcopy 2013 Geotecnologiacutea SAS httpw^erosioncomco 2013
Ucar Navarro Roberto ldquoManual de Anclajes en Ingenieriacutea Civilrdquo Universidad
Politeacutecnica de Madrid Madrid Espantildea 2004
US Department of Transportations FHWA ldquoGround Anchors and Anchored
Systemsrdquo Geotechnical Engineering circular Ndeg 4 June 1999
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CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
61 CONCLUSIONES
1 Los valores obtenidos en esta prueba se encuentran dentro del rango de
valores en la tabla Ndeg 07 para suelos areno limoso como es el caso donde se
realizoacute la prueba (Villa el Salvador)
2 De esta prueba realizada se puede comprobar que el coeficiente de
resistencia al corte unitario entre la unioacuten del bulbo anclado y el suelo arenoso
para el disentildeo de anclaje es relativamente bajo por consiguiente se debe tomar
en cuenta los factores de seguridad al trabajar con anclajes en este tipo de
suelos especialmente en el Distrito de Villa El Salvador
3 La capacidad de un anclaje instalado es funcioacuten del meacutetodo constructivo principalmente de la presioacuten de inyeccioacuten empleada
4 La capacidad estimada por medio de foacutermulas (Capacidad de carga teoacuterica)
debe comprobarse mediante una prueba de carga en campo con equipo
previamente calibrado
5 La capacidad de carga uacuteltima de transferencia entre el bulbo y el suelo
tambieacuten se puede estimar con base en el nuacutemero de golpes del ensayo de
Penetracioacuten Estaacutendar SPT sin embargo es recomendable comparar con otros
meacutetodos estimativos
6 El sistema de inyeccioacuten estaacute ligado al tipo de terreno y en funcioacuten de la carga
requerida
7 La inyeccioacuten realizada en el presente trabajo se hizo con una presioacuten de 6 bar y del tipo IU eso no quiere decir que el bulbo se ha inyectado a presioacuten
8 La resistencia entre el bulbo y el suelo depende principalmente de las propiedades del suelo meacutetodo de perforacioacuten la longitud y diaacutemetro del bulbo y la presioacuten de inyeccioacuten de alliacute la importancia de realizar una investigacioacuten in situ
Determinaaoacuten del e f ic ie n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bu lto anclado y suelo arenoso para disentildeo dearclajersquobachiller Jltraquoeacute Antonio Paredes O liw s 58
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1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de
verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del
comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio
2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con
precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las
longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea
evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de
perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria
de los anclajes
3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en
cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser
mayores
4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable
controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten
los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos
lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil B IB L IO G R A F IA
BIBLIOGRAFIacuteA
Cema Diacuteaz Alfonso A ldquoAnaacutelisis y disentildeo de muros anclados para
estabilizacioacuten de excavaciones profundasrdquo Tesis UNI - FIC Civil 2011
James Warner PE Practical Handbook of Grouting Soil Rock and
Structures Copyright copy 2004 by John Wiley amp Sons Inc Haboken New
Jersey EEUU
Suarez Jaime Deslizamientos Teacutecnicas de Remediacioacuten Volumen II
Copyrightcopy 2013 Geotecnologiacutea SAS httpw^erosioncomco 2013
Ucar Navarro Roberto ldquoManual de Anclajes en Ingenieriacutea Civilrdquo Universidad
Politeacutecnica de Madrid Madrid Espantildea 2004
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Determlnatiacuteoacuten del c iacutec le n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de anclajetachlller Jraeacute Antonio Paredes Oliws 60
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62 RECOMENDACIONES
1 Para el tipo de suelo arenoso se recomienda primero realizar ensayos de
verificacioacuten iexcln situ esto es debido a que se cuenta con poca informacioacuten del
comportamiento de los anclajes de cable en nuestro medio
2 Es razonable recomendar que en el disentildeo de anclajes se considere con
precaucioacuten la aplicacioacuten de hipoacutetesis de adherencia uniforme cuando las
longitudes de bulbos sean importantes (maacutes de 10 a 12 metros) Si se desea
evitar estas longitudes mayores se debe de considerar mayores diaacutemetros de
perforacioacuten seleccionar mejores sistema de inyeccioacuten disminuir la carga unitaria
de los anclajes
3 Para las cargas de trabajo de los anclajes en arenas deben tomarse en
cuenta que las arenas son deformables y los desplazamientos pueden ser
mayores
4 En estabilizaciones con anclas en este tipo de suelos es recomendable
controlar constantemente tanto la carga de trabajo en el tiempo como tambieacuten
los posibles desplazamientos del talud con levantamientos topograacuteficos
lsquo Determinacioacuten del creficiente de resistencia al corte unitario e n te la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo dearalajersquoBachiller Joacute Antonio P a rce s O liw s 59
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingenieriacutea Civil B IB L IO G R A F IA
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Cema Diacuteaz Alfonso A ldquoAnaacutelisis y disentildeo de muros anclados para
estabilizacioacuten de excavaciones profundasrdquo Tesis UNI - FIC Civil 2011
James Warner PE Practical Handbook of Grouting Soil Rock and
Structures Copyright copy 2004 by John Wiley amp Sons Inc Haboken New
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Copyrightcopy 2013 Geotecnologiacutea SAS httpw^erosioncomco 2013
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Politeacutecnica de Madrid Madrid Espantildea 2004
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Determlnatiacuteoacuten del c iacutec le n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de anclajetachlller Jraeacute Antonio Paredes Oliws 60
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Cema Diacuteaz Alfonso A ldquoAnaacutelisis y disentildeo de muros anclados para
estabilizacioacuten de excavaciones profundasrdquo Tesis UNI - FIC Civil 2011
James Warner PE Practical Handbook of Grouting Soil Rock and
Structures Copyright copy 2004 by John Wiley amp Sons Inc Haboken New
Jersey EEUU
Suarez Jaime Deslizamientos Teacutecnicas de Remediacioacuten Volumen II
Copyrightcopy 2013 Geotecnologiacutea SAS httpw^erosioncomco 2013
Ucar Navarro Roberto ldquoManual de Anclajes en Ingenieriacutea Civilrdquo Universidad
Politeacutecnica de Madrid Madrid Espantildea 2004
US Department of Transportations FHWA ldquoGround Anchors and Anchored
Systemsrdquo Geotechnical Engineering circular Ndeg 4 June 1999
Determlnatiacuteoacuten del c iacutec le n te de resistencia al corte unitario entre la unioacuten bulbo anclado y suelo arenoso para disentildeo de anclajetachlller Jraeacute Antonio Paredes Oliws 60
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