Micropilotes de inyeccin TITAN

La innovacin se impone. Proyecto, diseo y ejecucin.

Homo

logaci

n

oficial Z

-34.14-

209

Anclaje de pantallas

Estabilizacin de taludes

Cimentacin/recalce

dcastroSello PT

2Cimentacin / recalceSujecin de losas de subpresin mediante micropilotes de inyeccin TITAN 40/20Casa de la Cultura Wersterhaar,Pases Bajos

Estabilizacin de taludesAnclajes de inyeccin TITAN 30/11 para estabilizacin de un desmonte, obra ARGE TeltowkanalBerlin, Alemania

Bulones de 12 m de longitud, perforacin con deslizadera fijada a brazo de gra telescpico sobre un pontn.

AnclajeRetrofijacin de pantalla con anclajes de inyeccin TITANDresde, Alemania

3Mediante el presente catlogo usted dispone de toda la informacin bsica sobre nuestros micropilotes y anclajes de inyeccin TITAN, con explicaciones detalladas de las tcnicas de aplicacin. Estos elementos se usan en el campo de la geotecnia de diversas maneras: como micro a compresin en cimentaciones, como micro a traccin en retrofijaciones, para estabilizar taludes, bajo cargas cclicas con cambio de signo.

El apartado "Asistencia para proyectar" repasa someramente las normas a satisfacer y las comprobaciones requeridas mediante ejemplos de diseo y plantillas de fichas tcnicas.El anexo documenta una serie de ensayos bsicos y un inventario tabular de todos los elementos del sistema que se pueden suministrar.

Puede obtener informacin detallada sobre las diversas posibilidades de aplicacin de los elementos autoperforantes de inyeccin TITAN en los respectivos catlogos especficos de aplicacin de ISCHEBECK, en la direccin web www.ischebeck.de o bien contactando con el comercial responsable de su rea.

Sobre este catlogo.

1. Modelo original 4

2. Espectro de aplicacin 6

3. Micropilote de inyeccin TITAN en detalle 83.1 Barra de acero con tres funciones 83.2 Bocas de perforacin perdidas 103.3 Manguito de empalme 113.4 Centrador 113.5 Variantes de disposicin en cabeza 11

4. Tcnica de ejecucin 124.1 Anclaje en dos fases 124.2 Resultado 14

5. Maquinaria 16

6. Asistencia para proyectar 206.1 Diseo como micropilote 206.1.1 Comprobacin de la resistencia interna 21 6.1.2 Comprobacin de la resistencia externa 226.1.3 Comprobacin a pandeo (piezas a compresin) 246.1.4 Comprobacin en servicio 266.2 Ejemplos de diseo 286.3 Comprobacin de la durabilidad (proteccin frente a la corrosin) 326.4 Obtencin del volumen terico necesario de cemento 346.5 Plantilla de ficha tcnica 35

7. Anexo 367.1 Ensayos bsicos y comprobaciones 367.1.1 Estabilidad direccional 367.1.2 Transmisin de carga 377.1.3 Dimetro del cuerpo de inyeccin 387.1.4 Adherencia y anchura de fisura 397.1.5 Ampliacin efectiva del dimetro de perforacin 407.2 Normas 427.3 Datos tcnicos 43

4Las races de un rbol- un modelo a seguir.

La imagen de un rbol robusto nos ha inspirado. Est soportado por una red de races grandes y pequeas, que lo anclan al suelo sin necesidad de un cimiento cementicio. Las races soportan las acciones verticales y horizontales que actan sobre el rbol, tanto estticas como dinmicas, momentos o impactos, y las transmiten al suelo. El rbol soporta as el viento, la nieve o los sismos. El conjunto de races se encastra en el suelo y forma un todo monoltico (bulbo de races).

1. Modelo original

Se crea as un material mixto (compuesto). Las races se expanden bajo el rbol segn un "patrn de diseo" desconocido hasta ahora para nosotros. De esta imagen del rbol hemos aprendido a construir usando el suelo de forma racional, mejorndolo y reforzndolo. El Dr. F. Lizzi ya tuvo este pensamiento innovador en la tcnica de cimentaciones en 1952 y llam a sus micropilotes "pilotes raz" (Pali Radice).

5Micropilotes de inyeccin TITAN - nuestro sistema.

En los micropilotes de inyeccin TITAN, el miembro portante es una barra de acero roscada que sirve como barra de perforacin perdida, conducto de inyeccin y armadura (3 en 1). Contrariamente al conocido procedimiento segn la norma DIN 4128 aplicado hasta ahora, segn el cual en orificios de perforacin en suelos sueltos o rocas disgregadas debe disponerse una camisa (entubacin/casing) para proteger las paredes frente a desprendimientos, con el sistema Ischebeck se estabilizan dichas paredes de perforacin mediante el lquido (lechada) de inyeccin - la camisa se vuelve pues innecesaria. De este modo se ahorran pasos en el procedimiento de perforacin, lo que en la mayora de casos conlleva rendimientos mayores en comparacin con los sistemas con entubacin.Otra ventaja es la simultaneidad intrnseca al sistema de la perforacin con lechada estabilizante y la inyeccin dinmica de suspensin cementicia.

Al carecer de entubado, se forma una incrustacin natural del bulbo de inyeccin en el suelo circundante. Gracias a esta elevada adherencia rasante, los asientos en cabeza de micropilotes pasivos son en general del orden de milmetros, comparables en magnitud a los anclajes de cable pretensados descritos en la EN 1537.De este modo, los micropilotes de inyeccin TITAN, con su sistema particular de transmisin de cargas, son una alternativa funcional y econmica a los anclajes permanentes pretensados.

Segn la aplicacin de que se trate, los pilotes de inyeccin se denominarn micropilotes, anclajes o bulones.

Los micropilotes de inyeccin TITAN cumplen con la norma europea EN 14199 "Micropilotes" y estn regulados en Alemania a travs de la homologacin Z-34.14-209 otorgada por el Instituto Alemn de la Construccin (DIBt).

Incrustacin continua del bulbo de inyeccin en el suelo

1. Modelo original

6Pilote de inyeccin TITAN como micropilote segn EN 14199 para cimenta-ciones/recalces. Transmisin de cargas de compresin y traccin hasta estratos profundos de suelo competente.

Nuevas construcciones

Reutilizacin de antiguas edificaciones

Rehabilitacin para mitigacin de daos (p.e. por socavacin, etc)

Sujecin losas de subpresin

> encontrar ms informacin sobre los campos de aplicacin de los micropilotes y anclajes de inyeccin TITAN en los catlogos especficos de Ischebeck o en la siguiente direccin web: www.ischebeck.de

2. Espectro de aplicacin

Micropilotepara cimentaciones / recalces

Bulones/Soil Nailing

Pilote de inyeccin TITAN como micropilote segn EN 14199 para anclajes de retrofijacin. Transmisin de cargas de traccin hasta estra-tos profundos de suelo competente.

Zanjas Retrofijacin de

pantallas/tablestacado Fijacin de muros Aplicacin temporal

y permanente Alternativa a anclajes

de cable pretensados

Micropilotespara anclajes de pantallas

Pilote de inyeccin TITAN como buln/soil nail segn EN 14490 para aumentar la resistencia a traccin y cortante. Sujecin frente a

desprendimientos Sujecin de taludes Tierra armada Fijacin de geomallas

7Pilotes de inyeccin TITAN en la construccin de tneles.

Sujecin de secciones Bulonado de las

secciones de tnel Paraguas estabilizador Anclajes IQ, con

inyeccin de resinas especiales

Drill Drain: Anclaje de inyeccin TITAN como drenaje horizontal con un cuerpo de inyeccin especial poroso para permitir una evacuacin segura de agua a la canalizacin correspondiente

Geotermia: Uso combinado del sistema como micropilote estructural y como pilote geotrmico

Monojet: Aplicacin del micropilote de inyeccin TITAN siguiendo el principio del "jet-grouting", con presiones de hasta 200 bar.

Ventajas en el diseo Sistema fiable Diseo rpido y seguro Aplicacin verstil - tambin en

condiciones de contorno difciles Aplicable en todo tipo de suelos

Ventajas en la puesta en obra Procedimiento de construccin nico,

independiente de la aplicacin Se necesita poco espacio para la ejecucin Gran rendimiento en obra Independiente de cambios en los estratos

de suelo No se necesita un parque de

maquinaria adicional

Ventajas para el promotor Sin grandes costes debidos a

pruebas de control Proteccin duradera frente a la corrosin Gran seguridad durante la ejecucin Sin grandes afecciones al entorno Sistema econmico

Ejecucin de tneles Aplicaciones especiales

83.1.1 Funcin barra de armado Miembro portante de acero estructural de grano fino

NormativaEl miembro portante de acero es, segn se define en la norma europea EN 14199, apartado 6.2.1, una barra de acero para armado de micropilotes de hormign y debe cumplir asmismo con los requisitos de la norma EN 10080*.El Eurocdigo 2 (EN 1992) y la norma alemana DIN 488 dividen los aceros de armado en dos y tres clases respectivamente. Para la clase B se exige lo siguiente: Lmite elstico fy,k: 400-600 N/mm Relacin (ft/fy)k y Rm/Re > 1,08 Deformacin total bajo carga mxima euk y Agt > 5,0 %

Acero estructural de grano fino S 460 NH segn EN 10210El acero de grano fino puede soportar mayores cargas que el acero estndar a igualdad de dimensiones. Asimismo se consigue disponer de un acero de armado con mayor tenacidad y ductilidad, con un alto valor de resiliencia. Dicho valor alcanza aproximadamente los 100 Joule/cm2 (a -20 C) para nuestro acero, claramente por encima de los valores tpicos de acero estructural pasivo y activo, con 27 y 15 Joule/cm2 (a -20 C)respectivamente. El alto valor de resiliencia implica un riesgo mnimo de daos iniciales en el material debido a la perforacin por rotopercusin. Los requisitos exigibles al acero pasivo de hormign armado quedan satisfechos incluso despus de la operacin de perforacin. El acero de grano fino es adems insensible a la corrosin interna por fisuras y a las presiones transversales.

Ductilidad - fracaso no sbito del material Gracias a su gran ductilidad, el acero reacciona frente a sobrecargas con grandes deformaciones uniformes. La carga permanece constante. En un caso extremo de eventuales sobrecargas muy elevadas, habr grandes deformaciones previamente al fracaso del elemento estructural. Un fracaso sbito queda as descartado.

Proteccin duradera frente a la corrosinEl recubrimiento debido al cuerpo de inyeccin cementicio proporciona una proteccin duradera frente a la corrosin (ver pgina 32).Las siguientes medidas adicionales pueden elevar an ms el grado de proteccin frente a la corrosin en casos de especial exposicin/agresividad: Galvanizado en caliente Capa duplex Acero inox. (ver 6.3, comprobacin por durabilidad)

* Nota: la DIN EN 10080 se ha derogado en Alemania y se ha sustituido por la norma DIN 488.

3. Micropilote de inyeccin

TITAN en detalle3.1 Barra de acero con tres funciones

- Perforacin directa sin entubacin/camisa - Ejecucin en menos fases = mayor eficiencia en el trabajo - Gran seguridad durante la ejecucin

Miembro portante de acero funciona como: - Barra de armado

- Tubo de inyeccin

- Barra de perforacin

93.1.2 Funcin tubo de inyeccin Miembro portante de acero como tubo en lugar de una barra maciza

No es necesario el encamisado / entubacin adicional = menor trabajoEl miembro portante de acero se perfora directamente por rotopercusin hasta la profundidad final. La lechada inicial, inyectada a travs de las toberas de la boca de perforacin, estabiliza automticamente las paredes del orificio, de modo que la fase de encamisado se hace innecesaria. Las fases tradicionales de colocacin a posteriori de la armadura y recuperacin de la camisa desaparecen tambin.

Inyeccin completa y segura = no es necesario reinyectarInyeccin completa y segura = no es necesario reinyectar. El miembro portante de acero se utiliza para el relleno final del orificio de perforacin desde su punto ms bajo. Esto garantiza un cuerpo de inyeccin final continuo, con un relleno completo del orificio de perforacin y cualquier eventual oquedad. No es pues necesario introducir tubos adicionales para reinyectar.

Otra ventaja adicional es la seccin transversal, estticamente ms eficienteOtra ventaja adicional es la seccin transversal, estticamente ms eficiente. A igualdad de seccin transversal, un tubo es estticamente superior a una barra maciza en lo que se refiere a pandeo, permetro (superficie de adherencia) y rigidez a flexin. A igualdad de cuanta de acero (costes de material) y de resistencia a axil, se obtiene una mayor estabilidad (pandeo por flexocompresin).

Ejemplo: Comparativa barra maciza de 50 mm con barra hueca TITAN 73/53.

3.1.3 Funcin barra de perforacin Miembro portante de acero con rosca TITAN*

Rosca continua para una puesta en obra verstilAdaptacin rpida e individual a las condiciones especficas de cada obra cortando las barras a cualquier longitud en espacios reducidos de obra o glibos pequeos. La rosca continua posibilita que se pueda enroscar (manguitos de empalme, gatos de tesado, etc) independientemente de donde se haga el corte.

Rosca autobloqueanteLa rosca autobloqueante permite prescindir de dos contratuercas por manguito de empalme.

Adherencia ptima con fisuras de anchura mnima en el cuerpo de inyeccinLa adherencia a rasante, la ms efectiva y fiable de entre los mecanismos de adherencia, depende sobre todo de la geometra de la rosca. El valor del reaproyectada de corrugas fR es representativo de laeficacia de la adherencia. Para el caso de la rosca TITAN se obtiene un valor de rea proyectada muy alto. Sehalla entre el valor ptimo de fR = 0,21 y fR = 0,33, muy por encima de los valores de rea proyectada decorruga de las tpicas barras de armado (fR = 0,056). Adems, las reas inclinadas de rosca a 45 reducen las fuerzas de traccin anular. La anchura de fisura bajo carga mxima se halla por debajo del valor exigible de 0.1 mm para proteccin permanente frente a la corrosin, cosa que no cumplen las barras de perforacin con rosca circular R32/R38 (segn ISO 10208/ISO 1720).

Rosca TITAN* Microfisuras sin daos visibles en el cuerpo de inyeccin

La rosca especial TITAN garantiza una muy buena adherencia y minimiza el riesgo de fisuras longitudinales en el cuerpo de inyeccin.

* La rosca cumple en cuanto a forma y desarrollo con el Eurocdigo 2, DIN 488, EN 10080 y ASTM-A 615.

Rosca circular RMenos fisuras pero de mayor tamao y penetracin que daan el cuerpo de inyeccin

AMac. 19,60 cm

WMac. 12,3 cm

IMac. 30,7 cm4

50 73

ATub. 16,15 cm

WTub. 22,2 cm

ITub. 77,5 cm4

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- Bocas de perforacin apropiadas para todo tipo de suelos - Cambios imprevistos en el tipo de suelo durante la ejecucin no implica en general cambios en el procedimiento de construccin

Boca de perforacin perdida

Centrador

Centrador

Manguito de empalme

3. Micropilote de inyeccin

TITAN en detalle

Tubo de transicin de PEAD (polietileno de alta densidad)

3.2 Bocas de perforacin perdidas

Boca de arcilla Para suelos arcillosos, suelos mixtos arcillo-arenosos cohesivos sin bolos < 50 S.P.T. 1)

Boca en cruz Para arenas densas y gravas con bolos > 50 S.P.T. 1)

Boca de botones Para roca disgregada2), filita, esquisto, roca arcillosa; resistencia < 70 MPa

Boca en cruz de metal endurecido Para dolomas, granito, arenisca; resistencia 70-150 MPa

Boca de botones de metal endurecido Para hormign armado o roca2), resistencia > 70 MPa

Boca de metal endurecido con escariador: Para capas de transicin en suelos muy duros y para asegurar estabilidad en la alineacin de la perforacin (desviaciones < 2% de la longitud y mstiles < 4,2 m)

- Todas las bocas disponen de tubos de inyeccin de Venturi.- Las fotos de las bocas son ilustrativas. La forma y color de cada una pueden variar. 1) S.P.T. Standard Penetration Test2)La resistencia a compresin de la roca est en general por debajo de la resistencia del macizo rocoso por la prcticamente inevitable presencia de superficies de diaclasado. Como regla aproximada sirve: la resistencia a compresin de la roca puede asumirse como un 10 - 20% de la resistencia del macizo rocoso. (Fuente: Prof. Dr. Kurosch Thuro, departamento de ingeniera geolgica, Universidad Tcnica de Munich, Alemania).

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El manguito de empalme permite soportar tanto cargas cclicas como cargas dinmicas con cambio de signo. Esto es gracias al tope central (anillo metlico con juntas). Gracias al pretensado contra el tope central al apretar el roscado, se consigue una transmisin ptima de la energa de golpeo durante el proceso de perforacin.

El centrador dispuesto antes de cada manguito de empalme (como mnimo cada 3 m, segn la homologacin) se encarga debido a sus dimensiones de que el recubrimiento de cemento sea uniforme, como mnimo de c = 20 mm, y de que el miembro portante de acero est centrado en el orificio de perforacin. La expansin de dicho orificio (hasta un dimetro efectivo, ver pg. 14) ayuda a alcanzar los recubrimientos requeridos en la homologacin. La forma del centrador garantiza una extraccin ptima de los detritos de perforacin fuera del orificio. Adems, se mejora la estabilidad de alineacin durante la perforacin. La colocacin del centrador debe ser tal que la parte ms estrecha apunte hacia el fondo de perforacin.

Ser necesario recurrir a diferentes disposiciones constructivas en cabeza segn la aplicacin de que se trate. La cabeza del micropilote se halla por lo general embebida en hormign armado (vigas, encepados, losas de cimentacin) o proyectado (bulones), o bien se fija a una estructura metlica (tablestacado, correas).En hormign armado es frecuente recurrir a una placa superior sujeta mediante dos tuercas esfricas. Deben hacerse comprobaciones de punzonamiento, fallo por aplastamiento del hormign o flexin en la placa.En el caso de hormign proyectado se usan placas calotas con una tuerca esfrica. Se consiguen compensar as inclinaciones de hasta 5.Para compensaciones de inclinaciones de hasta 36 pueden usarse discos de compensacin con las placas calotas, o bien discos acuados con las placas de cabeza estndar. En retrofijaciones de tablestacado se pueden usar las placas de bola con la bola correspondiente, de tal modo que se pueden compensar inclinaciones de hasta 45. Dependiendo del ngulo de inclinacin vertical, en principio tambin es posible una inclinacin simultnea en horizontal.

Puede encontrar informacin auxiliar para el diseo de los casos "conexin con hormign armado" o "anclaje de tablestacado" en el catlogo "Disposiciones estndar en cabeza de micropilotes y anclajes".

3.5 Variantes de disposicin en cabezaAjuste verstil de inclinaciones desde 5 hasta 45

3.4 CentradorPara garantizar el recubrimiento de cemento en todas direcciones

3.3 Manguito de empalmeConexin sin contratuercas

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Un mismo procedimiento constructivo para todos los casos de aplicacinIndependientemente de la calidad del suelo y del caso de aplicacin concreto, los micropilotes y anclajes de inyeccin TITAN se ejecutan siempre de acuerdo al mismo procedimiento de construccin.

4. Tcnica de ejecucin 4.1 Anclaje en dos fases

Paso 1: Perforacin directaPerforacin a rotopercusin con inyeccin inicial de limpieza

Debido a la perforacin a rotopercusin con inyeccin de lechada de cemento se produce un desplazamiento de la masa de suelo adyacente y una mejora de sus propiedades, como en el caso de los pilotes de desplazamiento. Durante el proceso de perforacin se filtra el agua de la suspensin cementicia y forma una especie de diafragma que estabiliza las paredes de perforacin. Este diafragma puede denominarse inyeccin primaria, que mejora la adherencia a rasante entre el cuerpo de inyeccin y la masa de suelo. El cemento se encastra en la estructura slida del suelo amoldndose. Al contrario que en los casos de martillo en fondo o perforacin con camisa, las paredes de perforacin no se destensan ni se disgregan.El procedimiento en base al estado de la tcnica est descrito en la norma DIN 4126 para pantallas y en la DIN 4014 para pilotes perforados (en nuestro caso con lechada de cemento en lugar de bentonita). Tambin hay similitudes con la estabilizacin mediante hormign gunitado: las paredes de perforacin se cierran inmediatamente con cemento.

La inyeccin inicial estabilizadoraUna suspensin/lechada cementicia con un ratio agua a cemento A/C = 0,4 - 0,7 (p.e. 70 litros de agua sobre 4 sacos de cemento de 25 kg; A/C = 0,7) y una resistencia de fc,k 35 N/mm sirve como inyeccin de limpieza y estabilizacin. Segn el caso de aplicacin de que se trate, se podran usar lechadas menos densas, agua o incluso aire como lechada de limpieza.

Avance de la perforacin y maniobra de limpiezaCuanto ms pequeo sea el avance de la perforacin en cada paso (aprox. 1 m/min) y cuanto mayor sea la frecuencia con que se limpie la perforacin, mejor ser la calidad del cuerpo de inyeccin y de la adherencia.Limpieza de la perforacin significa: repetidas maniobras de extraccin y reintroduccin de la barra de perforacin manteniendo la rotacin y la inyeccin. As se consigue limpiar de detritos el orificio y continuar con la perforacin en mejores condiciones. Como medida de control puede disponerse un tamiz a la salida del flujo de retorno. Dicho flujo debe ser continuo. En caso de quedar interrumpido, o de que la lechada se desve por una oquedad, debe continuarse con la inyeccin aunque se interrumpa el avance de perforacin, eventualmente con una lechada ms densa, hasta que se restablezca el flujo de retorno en cabeza.

- procedimiento nico para cualquier tipo de suelo - procedimiento nico para todos los casos de aplicacin, p.e. como micropilote, anclaje o buln - sin reinyecciones

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Inyeccin dinmica indica inyeccin simultnea a la rotacin. Lo que se inyecta es una lechada de cemento con un ratio A/C = 0,4 - 0,5. Con esta inyeccin ms densa se desplaza la lechada inicial hacia el permetro del bulbo hasta que la lechada final rebosa por cabeza. Como en el caso de la vibracin en el hormign, con la inyeccin dinmica se consigue un cuerpo de inyeccin ms denso.

Presin de inyeccinUna presin creciente en las fases finales de inyeccin es un indicador de una buena ejecucin del micropilote. El aumento en la presin de inyeccin a pesar de estar perforando con el orificio abierto en cabeza se explica porque los bloques cementicios que van hidratndose ms rpidamente y que estn siendo desplazados hacia el exterior por el flujo ms reciente van obturando el espacio entre la barra giratoria y las paredes de perforacin, de modo que se forman

unas coronas naturales o "packer", siguiendo la ley de filtracin de Darcy. Si la presin de inyeccin es la correcta, entonces se desarrolla el suficiente rozamiento por fuste. Es por ello que la anotacin del valor de la presin final de inyeccin forma parte del protocolo de control de ejecucin.No es necesario reinyectar, dado que siempre se alcanza el valor de presin de 5 bar exigido por la norma DIN 4128, apartado 7.2.

Todas las bocas tienen toberas laterales de inyeccin de Venturi, a travs de las cuales se consigue una densa infiltracin con el suelo circundante, gracias a la cual se consigue un mayor dimetro efectivo de perforacin. Se ha observado en micropilotes de ensayo extraidos que el flujo radial de inyeccin consigue

estos grados de infiltracin incluso con presiones reducidas, de modo similar a como ocurre en el procedimiento de "jet grouting" o en el de "compaction grouting" (permetro irregular del cuerpo de inyeccin, dimetro del mismo hasta 2 veces mayor que el dimetro de la boca de perforacin).

Paso 2: Inyeccin dinmica con lechada final estabilizadora

Ensachamiento del dimetro de perforacin de modo ptimo y automtico e infiltracin por flujo de inyeccin radial

dD

14

4. Tcnica de ejecucin 4.2 Resultado

Cuerpo/bulbo de inyeccinEncastrado en el suelo en toda su profundidad

Durante la perforacin y la inyeccin de limpieza o estabilizacin, el cemento se va amoldando y encastrndose en la estructura del suelo circundante. El diafragma as constituido no slo protege las paredes de perforacin frente a desprendimientos, sino que mejora la adherencia entre el bulbo y el suelo, y protege adems al miembro portante de acero contra la corrosin.

Aumento/ampliacin del dimetro efectivo de perforacin

Gracias al flujo de inyeccin radial durante la perforacin se consigue un dimetro del cuerpo de inyeccin mayor al dimetro de la boca de perforacin.Los bulbos de micropilotes de ensayo extraidos muestran lo siguiente: el encastre con el suelo el dimetro aumentado respecto

a la boca el recubrimiento uniforme en toda la

profundidad

D = d + aAmpliacin de dimetro a(valores empricos)a = 75 mm (gravas)a = 50 mm (arenas y gravas arenosas)a = 25 mm (suelos cohesivos)a = 10 mm (roca disgregada)

Recubrimiento de cemento

Diafragma

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Encastre del miembro portante de acero, recubrimiento de cemento, diafragma y suelo. El bulbo fracturado para inspeccin muestra el miembro portante de acero con manguito de empalme ambos protegidos de modo duradero contra la corrosin.

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5. Maquinaria

Tpica disposicin en obra compuesta por estacin de bombeo y mstil acoplado a la mquina

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Los micropilotes TITAN con un dimetro nominal (Dacero) hasta 40 mm pueden ejecutarse con martillos manuales neumticos. Para dimetros nominales Dacero = 52 mmpuede usarse cualquier maquinaria hidrulica con rotopercusin y mstil.

Gracias a la rosca continua es posible cortar y acoplar las barras TITAN en cualquier punto de su eje. Como la maquinaria de perforacin requerida es pequea y ligera, la ejecucin de los micropilotes TITAN es posible en obras con grandes limitaciones de espacio (p.e. en stanos, en naves industriales con maquinaria ya existente) o de difcil acceso (p.e. debajo de puentes, en orillas o cerca de bordes de desniveles).

La necesidad de espacio para una mini-retro con mstil acoplado es menor que para una perforadora sobre orugas (plataforma de 6 m frente al punto de ejecucin).En circunstancias especiales se pueden transportar equipos de perforacin ligeros mediante helicptero a obras de difcil acceso, p.e. en la montaa.

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Martillos recomendados Estaciones de bombeo

TITAN 30/... Atlas Copco COP 1036, 1038, 1238; SIG PLB 291 A;TAMROCK HL 438; MONTABERT T 285;Krupp HB 5, HB 11, HB 15, HB 20; Eurodrill HD 1001, HD 1002;Klemm KD 204, KD 511; Morath HB 23; TEI TE 300 HT

35 l/min Estaciones de bombeo con dosificador de agua, turbo-mezclador para mezclas coloidales, 1 tanque de mezclado + 1 depsito de reserva, bomba de mbolo buzo de doble entrada, hasta 100 bar.Fabricantes: Scheltzke, Obermann, Hny, Morath

TITAN 40/... Atlas Copco COP 1036, 1038, 1238; SIG PLB 291 A;TAMROCK HL 438; MONTABERT T 285; Morath HB 70;Klemm KD 204, KD 511, KD 1011; Krupp HB 11, HB 15, HB 20;Eurodrill HD 1001, HD 1002; TEI TE 300 HT

50 l/min

TITAN 52/... Morath HB 100; Klemm KD 511, KD 1011, KD 1215;Krupp HB 25, HB 35; Eurodrill HD 2004; TEI TE 500 HT

70 l/min

TITAN 73/... Krupp HB 35, HB 45, HB 50; Morath HB 100;Klemm KD 1011, KD 1215; Eurodrill HD 2004, HD 4010

90 l/min

TITAN 103/...TITAN 127/...

Krupp HB 50, HB 60; Klemm KD 1215, KD 1624, KD 1828; Eurodrill HD 4010, HD 5012

120 l/min

Avance: 0,3 - 1,0 m/min, aprox. 50 revoluciones por minuto, presin 10 - 15 bar.Nota: Frente a la excavacin en orificios por voladura en roca, se recomienda aqu una reduccin del avance y el golpeo (percusin) de aprox. 1/3.

5. Maquinaria

Martillo de perforacin neumtico manual apropiado para la ejecucin de los

tamaos ms pequeos de barra, TITAN 30 hasta TITAN 40.

Mstiles acoplables a maquinaria genrica con martillo hidrulico a rotopercusin apropiado para tamaos pequeos

a medios de barra, TITAN 30 hasta TITAN 52.

Fabricantes: Morath, TEI Rockdrills, etc.

Perforadoras Maquinaria especfica para la

perforacin, apropiada para todos los tamaos de barra TITAN.

Fabricantes: Klemm, Htte- Casagrande, Morath, etc.

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Para la mayora de modelos de martillo, tenemos disponibles cabezales de inyeccin para conectar el miembro portante de acero y la estacin de bombeo al martillo de perforacin.

Estaciones de bombeo usuales

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El diseo del micropilote TITAN se realiza, dependiendo del caso de aplicacin, en base a normas diferentes. Sin embargo, independientemente de dicha aplicacin y de la ejecucin, deben llevarse a cabo con rigor las siguientes comprobaciones:

> 1. Comprobacin de la resistencia interna> 2. Comprobacin de la resistencia externa> 3. Comprobacin a pandeo (piezas a compresin) > 4. Comprobacin en servicio

6. Asistencia para proyectar6.1 Diseo como micropilote

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6.1.1 Comprobacin de la resistencia interna

Para cumplir la comprobacin, los valores de clculo de las acciones Ed deben ser menores que los valores de clculo de la resistencia RM,d del miembro portante de acero.El coeficiente de seguridad parcial para el clculo de RM,d tiene el valor indicado en la norma DIN 1054:2005-01 y la homologacin Z-34.14-209, gM = 1,15 (RM,d = RM,k / gM).

Comprobacin: Ed < RM,d

Normas relevantes: - Homologacin Z 31.14-209 (Resistencia) - DIN 1054:2005-01 (Acciones)

Denominacin Unidad TITAN

30/16

TITAN

30/14

TITAN

30/11

TITAN

40/20

TITAN

40/16

TITAN

52/26

TITAN

73/56

TITAN

73/53

TITAN

73/45

TITAN

73/35

TITAN

103/78

TITAN

103/51

TITAN

127/103

Dimetro nominal

exterior mm 30 30 30 40 40 52 73 73 73 73 103 103 127

Dimetro nominal

interior mm 16 14 11 20 16 26 56 53 45 35 78 51 103

Resistencia

caracterstica RM,k

segn la homolo-

gacin alemana

(cuantil 5%)1)

kN 1552) 1952) 225 372 465 620 6952) 860 1218 1386 1550 2325 18002)

RM,d = RM,k / gM kN 134,8 169,6 195,7 323,5 404,4 539,1 604,3 747,8 1059,1 1205,2 1347,8 2021,7 1565,2

1) En caso de acciones permanentes de traccin y recubrimientos de cemento c < 40 mm, los valores de resistencia deben reducirse de acuerdo a lo indicado en la homologacin Z-34.14-209.

2) Para estos tamaos an no hay homologacin, as que para TITAN 30/16, 30/14, 73/56 y 127/103 los valores se han interpolado a partir de la homologacin existente para los dems tamaos.

22

Los micropilotes transmiten la carga por fuste al suelo. La resistencia por punta por lo general se desprecia (excepto en roca). La resistencia del pilote en el suelo (resistencia externa) depende de la superficie del cuerpo de inyeccin y del valor lmite de rozamiento qsk del suelo circundante. La longitud de transmisin lb necesaria del micropilote para que las cargas se transmitan al suelo se obtiene a partir del dimetro del cuerpo de inyeccin y del valor lmite de rozamiento qsk, que se minora con el coeficiente deseguridad parcial para la resistencia del pilote segn la Tabla 3 de la norma DIN 1054. Siempre que no existan ensayos de adecuacin en suelos similares que indiquen valores distintos para el rozamiento por fuste, se adoptarn en general para el clculo los valores de rozamiento bajo cargas de compresin y traccin recomendados en la norma DIN 1054:2005 Anexo D.

Para la obtencin del dimetro necesario D del cuerpo de inyeccin debe especificarse antes el tipo de boca de perforacin a utilizar. ste depende de- el tipo de suelo predominante- el recubrimiento de cemento necesario > segn requiera la homologacin > segn requiera la norma El dimetro D del cuerpo de inyeccin es mayor que el dimetro d de la boca, siendo la diferencia una ampliacin a, dependiente del tipo de suelo.

D = d + aGravas a = 75 mmArenas y gravas arenosas a = 50 mmSuelos cohesivos a = 25 mmRoca a = 10 mm Los valores de ampliacin de dimetro indicados son empricos, basados en series de mediciones en obra con micropilotes TITAN que fueron extrados para ensayo. En el catlogo "Datos tcnicos" podr encontrar un resumen de los tipos de boca de perforacin disponibles.

Comprobacin: Ed < Rd

Valor de clculo de la resistencia del micropilote

6.1.2 Comprobacin de la resistencia externa(superficie contacto bulbo-suelo)

Normas relevantes: - EN 14199 - DIN 18539 - DIN 4128

6. Asistencia para proyectar6.1 Diseo como micropilote

qsk kN gP m

Rd = pD

23

DIN 1054 Tabla D1

Tipo de suelo Valor lmite de rozamiento qs1,k

MN/m kN/m

Gravas1) 0,20 200

Arenas y gravas arenosas1) 0,15 150

Suelos cohesivos2) 0,10 100

1) Compacidad D > 0,4 y resistencia por punta qck > 10 MN/m2) ndice de consistencia Ic 1,0 y resistencia a corte sindrenaje cuk > 150 kN/m

Segn las recomendaciones del grupo de trabajo "Pilotes" (EA-Pfhle) de la Sociedad Geotcnica Alemana, pueden adoptarse tambin los siguientes valores lmite de fuste. stos estn en funcin de los resultados de los sondeos a compresin segn la norma DIN 4094-1 (ensayo C.P.T.). Se obtienen as rangos de valores empricos para la el rozamiento caracterstico por fuste en el caso de micropilotes inyectados (Ds < 0,30 m).

EA-Pfhle Tabla 5.29 en suelos no cohesivos

Resistencia media por punta qc del sondeo en MN/m

Valor de rotura qs,k del fuste en kN/m

7,5 135-175

15 215-280

> 25 255-315

Se pueden interpolar linealmente valores intermedios.

EA-Pfhle Tabla 5.30 en suelos cohesivos

Resistencia a corte sin drenaje cu,k en kN/m

Valor de rotura qs,k del fuste en kN/m

60 55-65

150 95-105

> 250 115-125

Se pueden interpolar linealmente valores intermedios.

Extracto de la DIN 1054:2005, Tabla 3 Coeficientes de seguridad para resistencias

Resistencia Smbolo Caso de carga

LF1 LF2 LF3

Resistencias del micropilote

Resistencia a compresin del pilote bajo carga de ensayo

gPc 1,20 1,20 1,20

Resistencia a traccin del pilote bajo carga de ensayo

gPt 1,30 1,30 1,30

Resistencia del pilote a compresin y traccin segn valores empricos

gP 1,40 1,40 1,40

Resistencias del anclaje

Resistencia del miembro de acero a traccin

gM 1,15 1,15 1,15

Valor lmite de rozamiento qs1, k [kN/m]Valo

r de

clc

ulo

de la

resi

sten

cia

del m

icro

pilo

te R

d [k

N/m

]

(mm)

El coeficiente de seguridad gP = 1,4 (para resistencias de pilote en compresin y traccin segn valores empricos) de la norma DIN 1054 ya est incluido en la resistencia Rd.

24

En el caso de micropilotes a compresin debe comprobarse adicionalmente el pandeo. Segn la DIN 1054/EN 14199, la comprobacin para el pandeo en micropilotes slo debe llevarse a cabo cuando la resistencia a corte sin drenaje sea cu,k < 15 kN/m.

Segn la homologacin del Instituto Alemn de la Construccin (DIBt), para cu < 10 kN/m la comprobacin a pandeo debe hacerse despreciando el apoyo lateral del suelo, y para 10 kN/m < cu < 30 kN/m puede asumirse un apoyo lateral continuo (segn la DIN 18800, ver homologacin). Las hiptesis de clculo pueden encontrarse en Ofner, R./Wimmer, H. Publicacin tcnica "Bautechnik

84" (2007), Cuaderno 12 Vogt, N./Vogt, S. Pandeo de pilotes de pequeo dimetro

en suelos pastosos, ed. Fraunhofer IRB, 2005

Segn la recomendacin E9 de las recomendaciones alemanas para obras martimas (EAU), el parmetro cu,k presenta los siguientes valores segn que el estrato crtico de suelo sea:

Arcillas blandas cu,k = 5 - 60 kN/m

Arcillas duras cu,k = 20-150 kN/m

Arcillas medias cu,k = 50-300 kN/m

Arcillas orgnicas, fangos cu,k = 2 < 15 kN/m

Lodos cu,k = < 6 kN/m

De modo aproximado, empricamente por ejemplo, del Cone Penetration Testing (C.P.T.): cu,k ~ qc/(1720)

Fuente: Fugro Engineering Services Ltd. 2004(Ms indicaciones tambin en la DIN 1055, las recomendaciones EAU y EA-Pfhle)

Normas relevantes - DIN 1054 - EN 14199

6. Asistencia para proyectar6.1 Diseo como micropilote

6.1.3 Comprobacin a pandeo (piezas a compresin)

Denomina-

cin

Unidad TITAN

30/16

TITAN

30/14

TITAN

30/11

TITAN

40/20

TITAN

40/16

TITAN

52/26

TITAN

73/56

TITAN

73/53

TITAN

73/45

TITAN

73/35

TITAN

103/78

TITAN

103/51

TITAN

127/103

Rigidez a

flexin E I *

106 kN

mm2 3,7 3,8 4,6 15 17 42 125 143 178 195 564 794 1163

* Estos valores han sido obtenidos a partir de ensayos. No es posible usarlos para calcular separadamente el mdulo de elasticidad, la seccin o el momento de inercia.

25

DatumAV-Nr.

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Friedr. Ischebeck GmbH

16Juni 1997

Tiefgrndung von Freileitungsmasten 380 kVmit gebohrten Ankerpfhlen TITAN 103/78, ca. 24 m lang

GeotechnikGrndungen / NachgrndungenBaustellenbericht

Hormign de limpieza B10 P

rofu

ndida

d de

los m

icrop

ilote

s

73/5

3 = 17

.25 m

(Long

itud

del

micr

opilo

te =

18 m

)

Cimentacin profunda de mstiles de lneas de tensin de 380 kVcon anclajes autoperforantes TITAN 103/78, de aprox. 24 m de longitud

Los micropilotes slo deben ser funcionales hasta 10 cm por debajo de la cara superior de la losa de hormign

26

6.1.4 Comprobacin en servicioEstimacin de la deformacin total

Normas relevantes - DIN 18800 - DIN 1054

6. Asistencia para proyectar6.1 Diseo como micropilote

Denominacin Unidad TITAN

30/16

TITAN

30/14

TITAN

30/11

TITAN

40/20

TITAN

40/16

TITAN

52/26

TITAN

73/56

TITAN

73/53

TITAN

73/45

TITAN

73/35

TITAN

103/78

TITAN

103/51

TITAN

127/103

Dimetro nominal

Dacero exteriormm 30 30 30 40 40 52 73 73 73 73 103 103 127

Dimetro nominal

Dacero interior mm 16 14 11 20 16 26 56 53 45 35 78 51 103

Rigidez a axil

E A *

10 kN 63 69 83 135 167 231 251 299 414 502 580 1022 640

* Estos valores han sido obtenidos a partir de ensayos. No es posible usarlos para calcular separadamente el mdulo de elasticidad, la seccin o el momento de inercia.

el,tot =

El clculo de las deformaciones/asientos es complejo y se lleva a cabo mediante programas (p.e. DC-software) o bien mediante ensayos de carga. Normalmente no se dispone de estudios del suelo exhaustivos como base.Los diagramas carga-deformacin (basados en numerosas pruebas de carga) facilitan una rpida estimacin de los asientos en cabeza. Es posible estimar dichos asientos permanentes tambin mediante una hiptesis simplificada de clculo.

Para la obtencin de las deformaciones permanentes se combinarn las rigideces a axil del miembro portante de acero y del cuerpo de cemento, ya que el micropilote de inyeccin es un material compuesto (mixto).

Ver los datos tcnicos para la rigidez a axil del miembro portante de acero

Se puede calcular la rigidez a axil del cuerpo de inyeccin con un mdulo de elasticidad Ecemento = 17000 N/mm.

As se obtiene una rigidez simplificada total del micropilote

(EA)tot = (EA)acero + (EA)cemento

y una deformacin/asiento en cabeza

Ek (EA)tot

27

Proyecto fin de carrera de A. Scholl: "Desarrollo de un modelo para el clculo de deformaciones de micropilotes de inyeccin (pasivos) TITAN segn la norma EN 14199, a partir de ensayos de adecuacin y aceptacin", 2008, Universidad de Siegen, Prof. Dr.-Ing. R. Herrmann

Diagrama carga-deformacinEvaluacin estadstica de 136 ensayos de adecuacin y aceptacin. Se midi el desplazamiento en cabeza (deformacin total, medida en cabeza). Longitud de

lmite superior 13 mm

lmite inferior 3 mm

Carga [kN]

Def

orm

aci

n

[mm

]

Bajo una carga de 360 kN se obtendr una deformacin total de 7,3 mm, a partir de la frmula para la curva de regresin = 4,5754 e0,0013 F = 4,5754 e0,0013 360kN = 7,3 mmEl 90% de todos los valores medidos se encuentran entre estos dos lmites (lmite superior 13 mm - lmite inferior 3 mm)

Resultados de ensayoRegresin lineal

transmisin de carga en suelos arenosos y gravosos, en estratos competentes a diferentes profundidades. Se representa la deformacin en funcin de la carga.

28

6.2.1 Ejemplo: Micropilote de cimentacin

Valor de clculo de las acciones Ed = 742 kNPerfil de partida: TITAN 73/53

Comprobacin de la resistencia interna:

RM,d = RM,k / gMRM,d = 860 / 1,15RM,d = 748 kN (con gM =1,15)-> cumple

Comprobacin de la resistencia externa:Obtencin de la longitud lb de transmisin necesaria, con:lb = Longitud de transmisinEd = Valor de clculo de la cargagp = 1,20 (Resistencia del pilote bajo carga de compresin en ensayo) d = Dimetro de la boca de perforacin 0,13 mD = d + 50 mm (Ampliacin del orificio de perforacin en arena)qsk = Valor lmite del fuste para grava arenosa (en base a resultados de ensayos de carga en suelos similares)Ltot = Longitud total = 0,50 m Longitud saliente

Longitud de transmisin lb

Longitud total Ltot

Solucin: Ltot = 12,00 m

6. Asistencia para proyectar6.2 Ejemplos de diseo

aprox. 180 mm

l b

10,5

0 m

Ed gP qsk p D

742 kN 1,20150 kN/m p (0,13 m + 0,05 m)

lb

lb = 10,50 m

Ltot lb +

Ltot 10,50 m + 0,50 m = 11,00 m

DatumAV-Nr.

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Tel.: (0 23 33) 83 05-0Fax: (0 23 33) 83 05-55

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Friedr. Ischebeck GmbH

GeotechnikGrndung / NachgrndungBaustellenbericht

Jan. 05

Bauvorhaben: Lrmschutzwandgrndung Istein/Kleinkems

Um Wohnbereiche an der Bahnstrecke Karlsruhe-Freiburg im Bereich von Kleinkems und Istein gegen Zuglrm zu schtzen, wurden direkt an den Gleisen Lrmschutzwnde errichtet, die in Einzelfundamenten mit TITAN 40/16 gegrndet wurden.

Die Planung erfolgte durch das Ing.-Bro Krebs und Kiefer in Freiburg gem der Ischebeck EBA-Zulassung

Einsatz: ca. 350 Verpresspfhle TITAN 40/16, roh, L = 4,5 - 9,0 m

2, 5 0 m

2 53 0

20

60

20

TITAN

40/20

421

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Bauvorhaben: Lrmschutzwandgrndung Istein/Kleinkems

Um Wohnbereiche an der Bahnstrecke Karlsruhe-Freiburg im Bereich von Kleinkems und Istein gegen Zuglrm zu schtzen, wurden direkt an den Gleisen Lrmschutzwnde errichtet, die in Einzelfundamenten mit TITAN 40/16 gegrndet wurden.

Die Planung erfolgte durch das Ing.-Bro Krebs und Kiefer in Freiburg gem der Ischebeck EBA-Zulassung

Einsatz: ca. 350 Verpresspfhle TITAN 40/16, roh, L = 4,5 - 9,0 m

2, 5 0 m

2 53 0

20

60

20

TITAN

40/20

421

29

6.2.2 Ejemplo: Micropilote de cimentacin (obtencin del asiento en cabeza)

Longitud del micropilote: Ltot = 12,00 mValor caracterstico de la carga: Ek = 500 kN

TITAN 73/53 (acero)Dimetro nominal exterior: Dacero = 73 mmSeccin efectiva: Aeff = 1,615 mmRigidez a axil: (EA)acero = 299.000 kN

Cuerpo de inyeccin (cemento)Dimetro del micropilote: D = 180 mm

Seccin del bulbo Acemento = p (D - Dacero)

Acemento = p (180 - 73) = 21.262 mm (El cemento en el interior del ducto de la barra de acero se desprecia)

Mdulo de elasticidad Ecemento = 17.000 N/mm = 17 kN/mm

Rigidez a axil del bulbo (EA)cemento = Ecemento Acemento

(EA)cemento= 17 kN/mm 21.262 mm = 361.454 kN

Rigidez a axil total (EA)tot = (EA)acero + (EA)cemento

(EA)tot = 361.454 kN + 299.000 kN = 660.454 kN

Ek (EA)tot 500 kN 660.454 kN

= el,tot Ltot

= 0,08% 12,00 m = 9 mm

Pantalla antirruido junto a la va ferroviaria Karlsruhe-Friburgo, Selva Negra.

Las pantallas antirruido se construyen muy cerca de las vas, cimentadas en pilotes individuales TITAN 40/16.

Obtencin de la deformacin/asiento en cabeza

el,tot =

f

f

el,tot = = 0,08%

30

6. Asistencia para proyectar6.2 Ejemplos de diseo

6.2.3 Pantalla anclada- Clculo segn Kraut, 1940- Comportamiento en carga de pantallas ancladas M. Heibaum, 1985

DatosValor de clculo de la carga Ed = 400 kN (traccin)Inclinacin de 20 respecto a la horizontal

Parmetro a obtenerLongitud del anclaje Ltot

HiptesisAccin Ed < Rd ResistenciaTITAN 40/16 con Rd = 404 kNBoca en cruz d = 90 mmDistancia pantalla/cua profunda de deslizamiento: lab = 8,10 m

Obtencin de la longitud de micropilote Ltot buscada con:

lb = Longitud de transmisinEd = Valor de clculo de la cargagp = 1,40 (segn valores empricos generales) d = Dimetro de la boca de perforacin 0,09 mD = d + 50 mm (Ampliacin del dimetro de perforacin en arena)qsk = Valor lmite del fuste para grava arenosa (en base a resultados de ensayos de carga en suelos similares)Ltot = Longitud total de micropiloteIab = Distancia pantalla/cua profunda de deslizamiento

cua

profun

dacu

a

activ

a

> 2 m

lb

lab

20-35

lb/2

pant

alla

fic

ticia

Sobrecarga

45 + j/2

dk = 2/3 x j

Ed gP 400 kN 1,40qsk p D 150 kN/m p (0,09 m + 0,05 m)

lb 8,492 2

Ltot + lab + = + 8,10 m + 0,30 m = 12,65 m

lb =

= 8,49 m

31

Pantalla anclada de una excavacin profundaSalt Lake City, Utah, EEUU

32

6. Asistencia para proyectar6.3 Comprobacin de la durabilidad

La proteccin duradera contra la corrosin en micropilotes de inyeccin TITAN queda garantizada por:

Recubrimiento de cementoEl recubrimiento de cemento proporciona una proteccin duradera contra la corrosin en los micropilotes de inyeccin TITAN. Resultados de investigaciones han mostrado que el bulbo de inyeccin proporciona proteccin contra la corrosin en aplicaciones permanentes siempre y cuando las fisuras debidas a la carga sean < 0,1 mm (ver tambin EN 14490 - Bulones, Anexo B 3.4.5.1). La norma DIN 4128 de 1983 tambin se refiere a la limitacin de abertura de fisura: "... debe llevarse a cabo la comprobacin de abertura de fisura segn la DIN 1045 de 1978, apartado 17.6.2, para un valor de abertura esperado "muy pequeo" (captulo 9.2)". Esto condujo a los valores actuales de recubrimiento exigidos en la homologacin, en parte ya mayores a los mnimos exigidos en otras normas de aplicacin, como- 20 mm en suelos (segn DIN 4128 Tabla 1)- 10 mm en roca (dem)- 20 mm en pilotes de compresin (segn EN 14199)- 30 mm en pilotes a traccin (dem)valores correspondientes a lo que suele denominarse proteccin simple contra la corrosin. Recubrimientos mayores de cemento aumentan considerablemente la proteccin contra la corrosin.

La limitacin de la abertura de fisura a < 0,1 mm fue tambin la base del Instituto Alemn de la Construccin (DIBt) para aprobar la homologacin de los micropilotes de inyeccin TITAN para aplicaciones temporales y permanentes sin medidas adicionales de proteccin contra la corrosin. Dicho comportamiento se comprob en numerosos ensayos de extraccin en los que se midi la abertura de fisura.

Normas relevantes: - Homologacin - EN 14490- Bulones, Anexo B 3.4.5.1 - DIN 4128 - DIN 1045, edicin 1978, apartado 17.6.2 - DIN 50976 - EN 1537 Anexo A

Bulbo de cementoMiembro portante de acero

33

Galvanizado en calienteEl galvanizado en caliente ofrece una proteccin contra la corrosin duradera y fiable. La capa de zinc aplicada resiste fuertes ataques de corrosin y supone una proteccin duradera y econmica.

Capa DuplexSe compone de galvanizado en caliente segn DIN 50976 con una capa adicional de polvo de epoxi segn DIN 55928 Parte 5, ndice de sistema de proteccin 5-300.2.La comprobacin de la integridad del sistema Duplex puede llevarse a cabo despus de la colocacin como en el caso de anclajes permanentes segn EN 1537 Anexo A "Ensayo elctrico de proteccin contra la corrosin". Una resistencia elctrica medida entre el miembro portante de acero y el suelo de R 0,1 M corrobora laintegridad del sistema. Nota: Cuando se usen barras con esta proteccin, deben manipularse y eventualmente cortarse con cuidado para no daar las capas de tratamiento sobre la barra.

Acero inoxidable Las barras de acero TITAN 30/11-INOX y TITAN 40/16-INOX estn disponibles en acero inoxidable con la homologacin Z-30.3-6 para la clase ms alta de de resistencia, IV/alta(cloruros, dixido de azufre). Este acero inoxidable es resistente a la corrosin incluso sin recubrimiento de cemento. Es recomendable cuando no se pueda garantizar dicho recubrimiento en toda la longitud de la barra, p.e. en el saneamiento de tneles viejos. Existe a disposicin de quien lo solicite un informe tcnico sobre este sistema del Instituto Federal de Investigacin y Ensayo de Materiales de Berln (BAM), nmero de acta 1.3/12279.

En situaciones especiales o suelos muy agresivos pueden tomarse otras medidas de proteccin adicionales:

34

6. Asistencia para proyectar6.4 Obtencin del volumen terico necesario de cemento

Ejemplo de obtencin del volumen de cemento necesario:

TITAN 52/26Boca de arcilla 175 mmSuelo cohesivo (a = 25 mm expansin del dimetro de perforacin)Dimetro de perforacin: D = 17,5 cm + 2,5 cm = 20 cm

Seccin terica del bulbo de inyeccin:A = p (D/2) = p (10 cm) = 314 cm

Volumen de perforacin por m de longitud de bulbo:V = A 1 mV = 314 cm 100 cm = 31416 cmV = 31,4 litros

ProductividadLa tabla siguiente indica cuntos litros de lechada de cemento se obtienen dado un ratio agua-cemento A/C y a partir de un nmero determinado de sacos de cemento. Ejemplo: A/C = 0,5= 25 l agua / 50 kg cemento (representa 41,7 l lechada de cemento)

Recomendacin de Ischebeck para aplicaciones especialesPara suelos cohesivos, p.e. loess, suelos mixtos arcillosos, es recomendable usar cementos expansivos p.e. CIMEX 15 con base de etringita. Con la presin de expansin, el manto circundante consolida ms rpidamente.Para perforaciones por encima de la cabeza se recomiendan morteros tixotrpicos preparados, p.e. WILMIX LAWINA 98, adicin de Flow Cable, etc.

Para el clculo aproximado del volumen necesario de cemento, el dimetro del orificio de perforacin debe mayorarse sumando al dimetro de la boca utilizada la ampliacin de dimetro correspondiente (dependiente del tipo de suelo, ver pg. 40). Se obtiene as una seccin terica del bulbo de inyeccin. Refirindolo todo a un metro de longitud de micropilote, se obtiene finalmente el volumen terico necesario de cemento.

Segn el PPTG alemn para tablestacados, pilotes y anclajes, en la fase de licitacin debe considerarse para el clculo un volumen de perforacin 1,7 veces mayor al terico: "En la ejecucin de anclajes de inyeccin y pilotes de desplazamiento, excesos de volumen de inyeccin de hasta 1,7 veces el valor terico no sern abonados. Para excesos mayores, el abono se efectuar previo acuerdo con la Direccin de Obra."

Volumen terico de perforacin Volumen de lechada de cemento

Pilote D [mm] Volumen de per-foracin V [l/m]

60 2,8

90 6,4

120 11,3

150 17,7

180 25,4

200 31,4

220 38,0

250 49,1

Relacin A/C

25 kg 50 kg 75 kg 100 kg

0,4 18,3 36,7 55,0 73,3

0,5 20,8 41,7 62,5 83,3

0,6 23,3 46,7 70,0 93,3

0,7 25,8 51,7 77,5 103,3

0,8 28,3 56,7 85,0 113,3

0,9 30,8 61,7 92,5 123,3

1,0 33,3 66,7 100,0 133,3

35

6.5 Plantilla de ficha tcnica

Para facilitar el proyecto, es recomendable usar la plantilla adjunta como texto base.Dependiendo del caso, tambin se pueden descargar otras plantillas (en alemn) de la pgina web www.din-bauportal.de

Plantilla de ficha tcnica

Datos tcnicos:Micropilote de inyeccin para cimentacin, carga en traccin, TITAN 40/16, aplicacin permanente.

Micropilote de inyeccin segn la homologacin Z-34.14-209 otorgada por el Instituto Alemn de la Construccin (DIBt), para cimentacin, carga en traccin, resistencia caracterstica RM,K del miembro portante de acero465 kN.La barra de acero es un perfil tubular hueco con un dimetro exterior de 40 mm e interior de 16 mm, con rosca exterior continua y calidad de acero segn indica la homologacin o equivalente.

Aplicacin permanente (duracin superior a 2 aos), proteccin contra la corrosin de la barra de acero mediante un recubrimiento de lechada de cemento de 35 mm, clase de suelo 3 segn DIN 18301, dimetro de perforacin 90 mm, dimetro de bulbo 140 mm, centrado de la barra de acero mediante centradores separados 3 m como mximo, con un tubo de transicin en cabeza de dimetro 110 mm, de PEAD, longitud 530 mm, con placa en cabeza 125/125/24 mm, sujeta entre dos tuercas esfricas, SW 65/50.

Ejecucin mediante perforacin a rotopercusin sin entubacin/camisa, lechada de limpieza y estabilizacin a base de cemento con A/C = 0,4 hasta 0,7 (segn el tipo de suelo), inyeccin dinmica desde el fondo de perforacin con lechada de cemento A/C = 0,4 hasta 0,5, utilizacin de cemento Portland segn DIN 1164-10 y EN 197-1 y dependiendo de la clase de exposicin, protocolo de ejecucin para cada pilote segn indica la homologacin, ensayos de carga segn DIN 1054.

36

Desde su desarrollo, se ha sometido al sistema a numerosos ensayos bsicos. Los valores obtenidos de los mismos se presentan como comprobacin a continuacin.

7. Anexo7.1 Ensayos bsicos y comprobaciones

7.1.1 Estabilidad direccional

Micropilote TITAN 103/78Ejecucin con una inclinacin de 20 respecto a la horizontal.Desviacin de la alineacin: 66 cm con una longitud de pilote de 27 m = 2,4 %.Segn EN 14199, Anexo B, para micropilotes con gran inclinacin se admite una desviacin del 6% (lo que aqu correspondera a 1,62 m).

Admisible 1,62 m

0,66 m

27 m

37

7.1.2 Transmisin de carga

Se midi la deformacin del acero sobre la longitud de inyeccin en varios ensayos.Para ello se fij un extensmetro en el interior de una barra.Los resultados de los ensayos mostraron que los estratos de suelo poco competentes no participan en la transmisin de carga, de modo que se forma una longitud "libre" efectiva.

kN/m

rotura progresiva del suelo hasta el equilibrio

qs max

Arenas densas

Extensmetro

Arcillas sueltas

Longitud de transmi-sin de carga l Patrn continuo de fisuras en el bulbo

Longitud "libre" efectivaLapp segn EN 1537lfs segn DIN 4125

Longitud de micropilote

qsF

F

qs

Fust

e q s

Transmisin de carga en un micropilote de inyeccinmedida con extensmetro

sta puede medirse y comprobarse de modo similar a como se hace con la longitud libre de los anclajes segn DIN 4125.

41

1

2

3

4

2

3

38

7. Anexo7.1 Ensayos bsicos y comprobaciones

7.1.3 Dimetro del cuerpo de inyeccin

Como puede comprobarse en los bulbos de micropilotes extraidos: hay un buen encastre con el suelo circundante, el dimetro se ha ampliado respecto al dimetro de la boca, el recubrimiento es constante en toda la longitud.

Dimetro de bulbo en el ejemplo de obra Ericusspitze/Hamburgo: en la cabeza expuesta de micropilotes TITAN 103/78 puede apreciarse la ampliacin del dimetro de perforacin en un suelo arenoso con una boca en cruz de 175 mm.

180 220 mm

Bulbo de micropilote extraido TITAN 103/78 (arena muy fina y suelta, 40 m bajo el nivel del mar, qc = 15 MN/m)

Cemento Portland, resistencia a compresin fc,k > 35 N/mm Diafragma de cemento filtrado, estabilizador, los anillos claros y oscuros muestran diferentes relaciones A/C Adherencia a rasante en la mezcla con el suelo Orientacin centrada de la barra de acero, recubrimiento continuo de la lechada de cemento

Cmin

39

7.1.4 Adherencia y anchura de fisura

Para una proteccin duradera contra la corrosin se exige que las fisuras en el bulbo sean < 0,1 mm (ver tambin comprobacin por durabilidad). Esto se ha comprobado en numerosos ensayos de adherencia con medicin de las aberturas de fisura en micropilotes TITAN extrados y comparndolas con valores de clculo.La desigual elongacin de la barra de

acero y el cemento se compensa a travs de microfisuras que se originan desde la rosca de la barra. Las microfisuras de desarrollo radial con una abertura < 0,1 mm se consideran irrelevantes de cara a la corrosin y a la adherencia. El cuerpo de inyeccin fisurado provoca una cierta rigidizacin a traccin, el llamado efecto de "tension stiffening".

Bulbo abierto de TITAN 30/11 con una clara representacin de la distribucin de fisuras.

Superficie de rosca con inclinacin de 45

Di

met

ro d

el b

ulbo

D

Fisuras secundarias internas

Fisura principal

< 0,1 mm

Frec

uenc

ia a

cum

ulad

a (%

)

100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

0 Abertura de fisura (mm)

TITAN 103/78

0,00 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08

Ensayos de adherencia con medicin de la abertura de fisura en anclajes y micropilotes TITAN extrados, Universidad Tcnica de Munich, Prof. Dr.-Ing. Zilch, Prof. Dr.-Ing. Schiel

Recubrimiento de cemento

TRACCIN

a

dD

40

7. Anexo7.1 Ensayos bsicos y comprobaciones

7.1.5 Ampliacin efectiva del dimetro de perforacinDebido al proceso de perforacin con inyeccin radial se consigue un mayor dimetro del bulbo de inyeccin. En base a un gran nmero de series de ensayos as como extracciones de micropilotes TITAN es posible asumir los siguientes valores empricos para la ampliacin del dimetro de perforacin (en suelos cohesivos):

D = d + a

Ampliacin a (valores empricos)a = 75 mm (gravas)a = 50 mm (arenas y gravas arenosas)a = 25 mm (suelos cohesivos)a = 10 mm (roca disgregada)

Comprobacin de la ampliacin de dimetro para un bulbo de inyeccin en suelo cohesivo

Obra: Casaramona en Barcelona/Espaa, aprox. 200 unidades de micropilote extradas para ensayo

Permetro medido

Radio del bulbo

Dimetro efectivo

Ampliacin de dimetro

Recubrimiento de cemento

u r = u

2 pdeff = 2 x r

b = deff - dB> 25 mm

c = 2 r - dv

2

[mm] [mm] [mm] [-] [mm]

Barra TITAN 73/53, dv = 73 mm, Boca en cruz, dB = 130 mm

Muestra 1 550,0 87,54 175,07 45,07 51,04

Muestra 2 550,0 87,54 175,07 45,07 51,04

Muestra 3 546,0 86,90 173,80 43,80 50,40

Promedio 548,7 87,32 174,65 44,6 50,82

Barra TITAN 40/16, dv = 40 mm, Boca de arcilla, dB = 110 mm

Muestra 4 466,0 74,17 148,33 38,3 54,17

Muestra 5 471,0 74,96 149,92 39,9 54,96

Muestra 6 472,0 75,12 150,24 40,2 55,12

Muestra 7 464,0 73,85 147,70 37,7 53,85

Promedio 468,3 74,52 149,05 38,85 54,52

d

D

41

Viga maestra perimetral para la autova Pacific Coast, Panamericana, "Devil's Slide"

Anclajes adicionales de un tablestacado, HPA, Puerto de Hamburgo, Alemania.

Punto de perforacin bajo el agua

Cimentacin de un arco de puente sobre anclajes TITAN 40/16Nueva autova en Zwardon, Polonia.

El resto del talud se asegur por medio de soil nailing.

42

7. Anexo7.2 7.2 Normas

Normas relevantes

Comprobacin Norma(s)

Resistencia interna Homologacin Z 34.14-209

Micropilotes de inyeccin EN 14199DIN 18539DIN 4128

Bulones/soil nailing EN 14490DIN 4084

Comprobaciones geotcnicas

DIN 1054-101EN 1997-1 (EC 7) con EN 1997-1/NA

Requisitos de armado(material S 460 NH)

DIN 14199EN 10210DIN 488 (EN 10080)EC 2

Proteccin contra la corrosin(recubrimiento de cemento)

DIN 4128 Homologacin Z-34.14-209EN 14199EN 14490

Ejecucin de ensayos DIN 1054:2005EN 1997-1 (EC 7)EN ISO 22477-1

Planificacin de ensayos EN 14199EN 14490EN 1537 / DIN 4125

Alcance de los ensayos (cuanta)

EN 14199 / DIN 1054EN 14490EN ISO 22477-1

43

Denominacin Unidad TITAN

30/16

TITAN

30/14

TITAN

30/11

TITAN

40/20

TITAN

40/16

TITAN

52/26

TITAN

73/56

TITAN

73/53

TITAN

73/45

TITAN

73/35

TITAN

103/78

TITAN

103/51

TITAN

127/103

Dimetro nominal

Dacero exteriormm 30 30 30 40 40 52 73 73 73 73 103 103 127

Dimetro nominal

Dacero interior mm 16 14 11 20 16 26 56 53 45 35 78 51 103

Seccin

efectiva Aeffmm 340 375 415 730 900 1250 1360 1615 2239 2714 3140 5680 3475

Carga de rotura Fu kN 245 275 320 540 660 925 1035 1160 1575 1865 2270 3660 23204)

Carga en el lmite

elstico con una

deformacin

remanente del

0,2% F0,2,k

(cuantil 50%)

kN 190 220 260 425 525 730 830 970 1270 1430 1800 2670 2030

Resistencia

caracterstica RM,K

segn la

homologacin

alemana (cuantil

5%) 1)

kN 1552) 1952) 225 372 465 620 6952) 860 1218 1386 1550 2325 18002)

Rigidez a axil

E A3)10 kN 63 69 83 135 167 231 251 299 414 502 580 1022 640

Rigidez a flexin

E I 3)106

kNmm3,7 3,8 4,6 15 17 42 125 143 178 195 564 794 1163

Peso kg/m 2,7 2,87 3,29 5,8 7,17 9,87 10,75 13,3 17,8 21,0 25,3 44,6 28,9

Longitud m 3 3/4 2/3/4 3/4 2/3/4 3 6,25 3 3 3 3 3 3

Rosca a

derechas/a

izquierdas

- izq. izq. izq. izq. izq.izq.

der.der. der. der. der. der. der. der.

7. Anexo7.3 Datos tcnicos

Datos tcnicos

1) Para cargas permanentes a traccin y recubrimientos de cemento c < 40 mm, las resistencias deben reducirse de acuerdo a lo indicado en la homologacin Z-34.14-209.2) Para estos tamaos an no existe homologacin. Para las barras TITAN 30/16, 30/14, 73/56 y 127/103 se ha partido de los valores de la homologacin existente interpolando linealmente. 3) Estos valores han sido obtenidos a partir de ensayos. No es posible usarlos para calcular separadamente el mdulo de elasticidad, la seccin o el momento de inercia.4) Slo vale para la barra sin manguito de empalme. En el caso de barras con empalme, la carga de rotura es de 2048 kN.

DIN EN ISO

9001

CAI DFI OTREC

TR

I

C

F

I AC

D

O

E

W 2

9 ES

/01.

12/0

5.12

br

Salvo

error u omisin!

IS

CH

EBEC

K 2

012

CimbrasAlu

Encofradode Losa HV

Vigas Alu Encofradovertical

Puntales EncofradoJcenas

EncofradoPilares

Accesoriospara Encofrados

Barandillas de Seguridad

Codales Entibacionesde Zanjas

Geotecnia

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