Cimbras Omega
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DYWIDAG – SYSTEMS INTERNATIONAL DYWIDAG- TH Marcos Omega
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Cimbras Omega
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DYWIDAG – SYSTEMS INTERNATIONAL
DYWIDAG- TH Marcos Omega
INTRODUCCIÓN
El arco metálico omega es utilizado generalmente para el sostenimiento permanente de labores de avance, en condiciones de masa rocosa intensamente fracturada y/o muy débil, que le confiere calidad mala a muy mala, sometida a condiciones de altos esfuerzos. Para lograr un control efectivo de la estabilidad en tales condiciones de terreno, los marcos son utilizados debido a su excelente resistencia mecánica y sus propiedades de deformación, la cual contrarresta el cierre de la excavación y evita su ruptura prematura. La ventaja es que este sistema continúa proporcionando soporte después que hayan ocurrido deformaciones importantes.
Este catálogo tiene como objetivo ampliar el conocimiento del uso de los marcos metálicos en el sostenimiento en túneles y minería subterránea, mediante el control y registro de las mediciones de convergencia, lo que nos permitirá mejorar nuestra metodología de diseño inicial y tomar medidas de control apropiadas en un tiempo oportuno y costo adecuado, cuando se tengan problemas de altos esfuerzos o deterioro de marcos por influencia de factores hidrogeológicos adversos.
La información del presente catalogo nos referenciará y ayudara a diseños teóricos para sostenimiento con cimbras (arcos de acero) y elegir aquel que más se ajuste a la realidad, el comportamiento de las marcos frente a las presiones de la excavación (principalmente laterales) y determinar el tiempo de vida según el tipo de marco y condiciones de obra.
En la línea de las fortificaciones y en base a perfiles TH, les destacamos las características técnicas que presentan:
• Diseño que permite asegurar la máxima superficie de contacto, entre el perfil exterior e interior, después de sometidos a cargas, las cuales al actuar verticalmente, deforman las paredes en figuras parabólicas. • Momento resistente Wx elevado y compatible con una relación Wx:Wy de prácticamente 1, aportándonos una condición fundamental como es la resistencia a la flexión inclinada, evitando el efecto de revirado o torsiones. • Montaje sencillo y rápido. • Posibilidad de fabricar cualquier tipo de forma especial, adoptándose a todas las condiciones de la galería, así como bifurcaciones, intersecciones, etc.
MARCOS DESLIZANTES
Precauciones en su colocación:
• Paralelismo de las partes solapadas para garantizar el deslizamiento.
• Distancia correcta entre los postes del marco.
• Suficiente solape entre sectores. • Adaptación de las bridas de amarre y fuerte
apriete de las mismas. • Sección de galería aproximada al marco
colocado, rellenando los huecos con la adecuada presión contra los hastiales y perpendicular al eje de la galería.
• Es recomendable, en función de la presión y duración de la galería, la colocación de separadores y soleras en los marcos.
GRAPA COMPLETA (Sin pletina)
TIPO ABARCON
TIPO UNION ‘‘G’’
Perfil A(mm) B(mm) C(mm) D(mm) E(mm)
16.5 200 145 145 85 24
21 210 150 165 100 24
Fabricados en acero y constituidas por:
• Abrazadera inferior cuyos laterales asientan contra el perfil
• Abarcón roscado que rodea al perfil, introduciéndose en los agujeros de la abrazadera inferior.
Puede estar o no dotado de una pletina adosas a la parte superior del abarcón,
GRAPA COMPLETA (Con pletina y tope)
Constituidos por:
• Abrazadera (2). • La parte superior (1) con
taladros para los tornillos (3).
El conjunto de la unión lleva unas pestañas, en la parte superior o inferior, sobre las cuales hace tope el perfil
Grapa tipo unión G
SECCION: Abarcón con chapa
TIPO AUXI
PERFIL ‘‘TH’’
TH
Dimensiones mm Sección
A cm2
Peso P
kg/m
Referido Al eje X-X
Referido Al eje Y-Y
a b c d e f g Ix cm4
Wx cm3
Iy cm4
Wy cm3
16.5 31 106 90 26.5 13 44 80 21.26 16.5 172.84 38.4 227.09 42.84 21 35 127 108 27 12 54 96 26.55 21 318.16 59.1 415.07 65.5 29 44 150.5 124 28.5 16 57.5 116 36.77 29 586.42 94.58 763.31 101.43
Constituidos por:
• Abarcón con tuercas en la parte superior.
• Una placa en la parte inferior con perforaciones para el abarcón.
GRAPA ‘‘GTH’’
SEPARADORES
Según la mayor o menor duración de la galería y la importancia de las presiones, se recomienda las distintas clases de separadores que se exponen a continuación.
Se recomienda de una manera general el empleo de cinco separadores de marco a marco, colocados de la siguiente manera: uno a cada lado de la galería, a unos 50 cm del suelo; otro en la clave y los otros dos a cada lado, equidistantes de los tres primeros.
GTH
Dimensiones mm
Sección
A cm2
Peso
P kg/m
Referido
Al eje X-X
Referido
Al eje Y-Y
a b c d e f g Ix cm4
Wx cm3
Iy cm4
Wy cm3
21 47 200 94 25.5 10 48 100 33.8 26.53 274.74 58.45 1017.95 101.8
29 64 232 112.5 30.5 11 61 118 51.84 40.69 606.10 107.7 2136.903 184.2
SECCIONES DE GALERÍAS Y TÚNELES Y TIPOS DE MARCOS TH UTILIZADOS
Con este sistema de entibación se han podido satisfacer excavaciones en terrenos con mayores empujes y mayor sección. El traslape variable entre los elementos permite poner en carga el marco contra el terreno de túneles con asientos.
Además del sostenimiento deslizante simétrico de tres a más elementos también se puede utilizar elementos asimétricos cuando el terreno tiene un buzamiento importante, por ejemplo por la estratificación inclinada.
En ese caso la entibación debe disponerse de manera que sus ensambladuras sean simétricas con relación a las fuerzas ejercidas por el terreno, con el fin de que lleven al marco a un deslizamiento del conjunto y no a la flexión. En casos especiales cuando las presiones horizontales son muy fuertes se emplea el marco de dos elementos con una sola unión, por lo tanto la entibación ha sido adaptada a una diversidad de perfiles y condiciones de carga.
En cuanto a las secciones normalizadas en el caso de minería varían de 2.5 a 15 m², con pesos de 150 a 390 kg y en el caso de obras civiles pueden variar desde 13 a 145 m² con pesos de 310 a 1200 kg.
Algunos tipos de Marcos:
Instrucciones a seguir en el empleo de los marcos T
Antes de colocar un marco debe comprobarse que esté de acuerdo con las dimensiones de los mismos, que se indican en los planos, la sección y por tanto el franqueo de la galería sean precisos.
Ha de tenerse en cuenta el cuidado de mantener los marcos con sus medidas exactas, ya que así se asegura de que las partes superpuestas resulten paralelas.
El paralelismo de los traslapes superpuestos, es muy importante, pues en caso contrario el deslizamiento no puede garantizarse, con el consiguiente peligro de rotura o deformaciones del perfil.
No deben graparse nunca los perfiles encajados en falso. En las figuras que se exponen a continuación, pueden verse los empalmes correctos e incorrectos.
En cuanto al paralelismo téngase en cuenta que:
1. Si las ramas superpuestas son paralelas, el deslizamiento queda asegurado y las dimensiones del marco colocado son las correctas (fig. a).
2. Si las ramas superpuestas no son paralelas, puede suceder que el marco abra la boca hacia
afuera o hacia adentro.
En el primer caso, la distancia entre los pies del marco así colocado, es menor según se indica en la figura b. En el segundo caso, la distancia entre los pies del marco es mayor según se indica en la figura c.
En cuanto a la superposición téngase en cuenta que:
1. Si la longitud superpuesta es la que se indica en el plano, los marcos colocados tendrán las
dimensiones previstas (fig. a).
2. Si la superposición es menor que la debida, la distancia entre los pies es menor que la que se
indica en el diseño (fig. b).
3. Si la superposición es mayor que la señalada, la distancia entre pies, es mayor que la
prevista. (fig. c).
a b c
Una vez que la presión de los hastiales comience a ejercerse sobre el marco, lo que puede
comprobarse en el topeado o cuñas, por el ligero aplastamiento que presentarán, deben golpearse
las grapas y marcos con una maza para facilitar el deslizamiento.
Puede suceder, que el tirón de la galería sobre el marco suceda más pronto de lo previsto y que
las grapas hayan deslizado, manteniéndose oblicuas al eje del perfil, en este caso por medio de
ligeros golpes de maza, se llevaran las grapas a su posición correcta, que es la perpendicular al
eje del perfil. Tanto en un caso como en otros, se volverán a apretar las tuercas nuevamente.
Se recomienda la revisión y golpeo de marcos y grapas así como el ajuste de las tuercas de una
manera periódica, para la mayor duración y eficacia de los marcos.
RECOMENDACIONES PARA EL USO DE LOS MARCOS TH
El comportamiento de los marcos metálicos TH deslizantes depende en gran medida de las
direcciones de esfuerzos a los que se estén sometidos para lo cual hay que tener en cuenta la
posición del laboreo y la estratificación. Esto se traduce en lo siguiente:
• Necesidad de elegir adecuadamente el tipo de marco y su geometría. Si se tiene un marco al
que se ha colocado bien las grapas, con un traslape y un par de grapas de forma correcta; y
este no desliza o saltan los pernos(son de alta resistencia) cuando esta solicitado,
probablemente no se adapte bien a los esfuerzos a los cuales está sometido, con lo que
convendría analizar si se está colocando el tope de marcos más adecuado.
• Recomendación de medir el giro de las patas de los marcos metálicos del lado contrario del
laboreo, ya que cuando esto pasa generalmente las patas tienden a meterse hacia el centro
de la galería. Conviene colocar las patas de los marcos en este lado un poco abiertas para
contrarrestar este efecto.
• Del lado del tajo los esfuerzos tienen un componente importante según el eje longitudinal de la
galería, lo que sugiere la necesidad de un adecuado topeado para hacer frente a cargas que
tienden a moverlo de su plano inicial.
• Ante la dificultad que presenta generalizar todos los casos posibles, se recomienda para que
la entibación mediante marcos metálicos TH se comporte como una estructura integrada,
deben unirse mediante separadores que nunca deben dificultar el trabajo de las grapas. Hay
que destacar que para este cometido resulta más conveniente aumentar el número de
separadores que aumentar la sección y el peso de los mismos, siempre que se disponga de la
mano de obra suficiente.
• Es recomendable el reajuste de las grapas una vez que el relajamiento ha pasado o cuando
se hayan producido los 2 – 3 cm primeros de deslizamiento, sobre todo en el caso de utilizar
grapas tipo ‘‘abarcón’’.
• Se debe insistir tanto como sea necesario para que los marcos metálicos se coloquen con un
correcto topeado entre el perfil y la superficie de la galería.
• Es el caso de las galerías cuyo piso este constituido por material de baja resistencia a la
comprensión, los marcos deben llevar un correcto embalsado o placas de reparto para que el
marco deslice antes que hincarse en el piso según los resultados de los ensayos de
deslizamientos con unas placas de 200x200x12mm. puede ser suficiente.
CARACTERISTICAS DE LOS MARCOS METALICOS
MARCOS VIGAS HEB/I/ WF
• Más económicos, uniones más simples.
• La sección H tiende a la deformación lateral por que la relación Wxx/Wyy es de 3 a 1.
• No llegan a deslizar y sus uniones colapsan por ser rígidas.
• Luego de ser deformados no son reutilizables.
• Amplio rango de secciones.
• Cuando el esfuerzo inducido es mayor que el límite elástico, colapsaran.
• Se requiere soldadura en su montaje.
• Su material de fabricación es acero estructural A-36.
• Resistencia más notoria a flujo de aire.
• Mayor tiempo y costo en armado de bifurcaciones y entronques, no son flexibles.
Marcos TH
• Elementos de unión más elaborados.
• Alta resistencia a los esfuerzos transversales y longitudinales por la semejanza de sus
módulos de flexión Wxx/Wyy es aprox. 1.
• Capaz de deslizar antes que las uniones alcancen su deformación plástica.
• Puede ser reutilizado y conformado en frio.
• Amplio rango de secciones y versatilidad para adaptarse a diversas secciones.
• Alta resistencia de uniones debido al solape.
• Soporta altas cargas de deformación.
• No se utiliza soldadura para uniones en el montaje.
• Acero al manganeso, resistente a la corrosión.
• Menor resistencia al flujo de aire, son flexibles.
• Fácil armado de bifurcaciones y intersecciones.
• En galerías de gran sección mayor eficiencia.
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