Sostenimiento revestimiento tuneles

8/21/2019 Sostenimiento revestimiento tuneles

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Ing. VICTOR TOLENTINO YPARRAGUIRRE Msc.

SOSTENIMIENTO Y REVESTIMIENTO DETUNELES

CURSO METODOS DEEXCAVACION DE TUNELES



INTRODUCCION• Debemos tener en cuenta que el sostenimiento de

roca es un término usado para describir

procedimientos y materiales aplicados para mejorar laestabilidad y mantener la capacidad portante de laroca circundante a la excavación. El objetivo principalde un elemento de sostenimiento es movilizar y

conservar el esfuerzo o resistencia inherente a lamasa rocosa para que se autosoporte.• El sostenimiento de roca generalmente combina los

efectos de refuerzo con elementos tales como pernos

de roca y soportes con la aplicación de hormigónproyectado, malla metálica y cimbras de acero, loscuales soportan cargas de bloques rocosos aisladospor discontinuidades estructurales o zonas de roca

suelta.



CICLO DE TRABAJO EN LA EXCAVACION

PERFORACION

(0.00-0.40T)

SOSTENIMIENTO(0.75-0.90T)PERNOS

SOSTENIMIENTO (0.90-1.00T)SHOTCRETE

PERFORACION(0.00-0. 00T)

LIMPIEZA (0.42-0.75T)VOLADURA

(0.40-0.42T)

40% 2 % 33%

15%

10%

40%



110

1 23

4

11

9

12

75

6

2

3

8

10

37

95 36

PERFORACION Y VOLADURA

RELACION CON ELSOSTENIMIENTO



PERFORACION Y VOLADURA

Perforación y voladura forman unconjunto.

El hueco perforado correctamente no sirvede nada, si en la fase de voladura este secarga con explosivos de potencia ycantidad equivocadas.

Lo mismo ocurre cuando la carga del

explosivo es adecuada pero el taladro ensu profundidad, paralelismo y densidad noes el correcto.



FACTORES PARA EFECTUAR LA VOLADURA

GEOMECANICA

VOLADURA

FACTOR DEENERGIA

METODOS DETRABAJO

PLANEAMIENTO

NOSI SINO

SI SI



RESISTENCIA DEFORMABILIDAD

RESISTENCIA A LA TRACCIÓN

RESISTENCIA A COMPRESIÓNUNIAXIAL: RCU

RESISTENCIA A COMPRESIÓN

TRIAXIAL: COHESIÓN = CANGULO DE FRICCIÓN = Ø

MÓDULOS ELÁSTICOS:MÓDULO DE YOUNG = E

MÓDULO DE POISSON = V

ENERGIA REQUERIDA DEL EXPLOSIVO

PARÁMETROS GEOMECÁNICOSPROPIEDADES DE INGENIERÍA



PERFORABILIDAD DE LA ROCA

La perforabilidad de las Rocas estarán en función a

las propiedades físicas que influyen en losmecanismos de penetración y consecuentemente enla aleación del método de perforación.

Estas propiedades son:

– Dureza – Resistencia a la Compresión – Elasticidad – Plasticidad – Abrasividad – Textura – Estructura

– Características de rotura.




ESTRUCTURA

Las propiedadesestructurales de losmacizos rocosos, talescomo la esquistocidad,planos de estratificación,

juntas, diaclasas y fallasasí como el rumbo y elbuzamiento de estasafectan a la linealidad delos barrenos, a los

rendimientos deperforación y a laestabilidad de las paredesde los taladros.



VOLADURA EN ROCAS CONESTRUCTURAS




ESTRUCTURAS



CALIDAD DE LA PERFORACION

INFLUYE EN UN 75 % EN LA

VOLADURA

HECHO UN DISEÑO DEPERFORACION, SE COMETE

ALGUNOS ERRORES COMO:

1. Error de Replanteo.

2. Error de Inclinación yDirección.

3. Error de Desviación.

4. Error de Profundidad.

5. Taladros Estrechos, Perdidos

u Omitidos.

54

3

2

1



CALIDAD DE LA PERFORACION

RESULTADOS DE UNA MALA CALIDAD DE PERFORACION

MALA FRAGMENTACIÓN.

INADECUADO RENDIMIENTO DEL EXPLOSIVO.SOBRE EXCAVACIONES.

VOLADURA FALLADA.

FORMACION DE CALLOS O PECHOS



VOLADURA SOBREDIMENSIONADA

ZONA DETERIORADA POR

VOLADURAS MUY POTENTES



VOLADURA EN ROCAS CON ESTRUCTURAS



SOSTENIMIENTOS YREFUERZOS EN EL MACIZO

ROCOSO



SISTEMAS DE SOSTENIMIENTO

• Usualmente se denomina soporte de rocas a los

procedimientos y materiales utilizados para mejorar laestabilidad y mantener la capacidad de resistir lascargas que producen las rocas cerca al perímetro de laexcavación subterránea. Se puede clasificar a los

diversos sistemas en dos grandes grupos:LOS DE APOYO ACTIVO; que viene a ser elREFUERZO de la roca donde los elementos colocadospasan a ser parte integral del Macizo Rocoso.

LOS DE APOYO PASIVO; donde los elementoscolocados vienen a ser el SOSTENIMIENTO del MacizoRocoso, son externos al Macizo y deben soportarcualquier movimiento interno de la roca que esta en

contacto con el perímetro excavado.



ACTIVO

BARRA HELICOIDAL

PERNOS CON RESINA

PERNOS CON ANCLAJE

(REFUERZO)



ACTIVO SPLIT SET

SWELLEX

(REFUERZO)

CABLES



PASIVO

MALLA

CINTAS METALICAS

CIMBRAS

(SOPORTE)



PASIVO

SHOTCRETE

CUADROS DE MADERA

(SOPORTE)

Cuadro recto

Cuadro cónico

Cuadro cojo



SOSTENIMIENTOPERNOS DE ANCLAJE



Elementos de Sostenimiento

A - Perno con anclaje expansivo

B - Estabilizador de Fricción

C - Perno Cementado

RESISTENCIA EN TRACCIÓN



RESISTENCIA EN TRACCIÓN

La acción principal de todos de pernos para roca esel de resistir el movimiento o el disloque del terreno.En general en la roca dura este disloque es elresultado por las fallas y fracturas. Estas fracturas

y estratos se abren con el tiempo debido a lapresión vertical o horizontal, por el efecto de lagravedad en los bloques y con el efecto de lasvariaciones en la temperatura y humedad en la roca

masiva.

PERNOS CON ANCLAJES DE EXPANSIÓN



Un perno para roca con anclaje de

expansión controla el movimiento o eldesplazamiento de la masa rocosainduciendo la presión de la tensión de labarra entre el anclaje y la platina de

apoyo. Este tipo de soporte produceuna tensión de aproximadamente 3.5 Tny tiene una resistencia en tracción(ROTURA) máxima de 12,5 Tn.

Utilizado generalmente en las estructurasde roca masiva con bloques o estratas.

PERNOS CON ANCLAJES DE EXPANSIÓN

ESTABILIZADORES DE FRICCIÓN “SPLIT SETS



Estabilizadores de fricción estánconstituidos por un trozo de tubo de

acero más ancho que el diámetro de laperforación y que es partido a lo largopor el centro. La fricción ejercida porlos costados del perno lo mantienenen su lugar creando fuerzas que seextiendan radicalmente. Este procesoprovee la fuerza de fricción (1 –1.5

Tn/pie) que actúa previniendo elmovimiento o separación del terreno.

Utilizado generalmente en rocaseveramente agrietada o fracturada

sujeta a condiciones de baja tensión.

ESTABILIZADORES DE FRICCIÓN “SPLIT SETS

RESISTENCIA DURANTE LA INSTALACIÓN



Verificar la resistencia del pernodurante la instalación, el tiempo deinstalación por un estabilizador de 2,1metros (7 pies) debe ser 1 hasta 1,5

minutos.La resistencia de un estabilizadorde fricción se puede variar con ;

1. Diámetro del taladro

2. Tipo de roca

3. Fracturas, fallas

RESISTENCIA DURANTE LA INSTALACIÓN

PERNOS CEMENTADOS



Los pernos fabricados de acero corrugadoinstalados en una lechada de resina ocemento resiste el movimiento del terrenodebido a los puntos de contacto del

enclavamiento mecánico del perno. Launión resina o lechada con la rocadepende de las irregularidadesencontradas dentro de la perforación y de

la estructura de la roca (- + 10 Tn/pie). Se recomienda para todos tipos deestructuras para el sostenimiento de altra

resistencia y a largo plazo.

( LECHADA DE RESINA O CEMENTO)

PERNOS CEMENTADOS



PERNOS DE BARRA DE CONSTRUCCION

DESCRIPCIÓN: Pernos de Barra de Construcción, barraslaminadas en caliente con resaltes, con roscas cortadas en unextremo para aceptar una tuerca cuadrada. Las roscas

conformen con 3/4” – 10 NC o 1” – 8 NC.

PERNOS CEMENTADOS



BARRA HELICOIDAL

DESCRIPCIÓN: (BH)- Barras laminadas en caliente con resaltes en forma

de rosca helicoidal de amplio paso. El diseño de hilo permite colocar unatuerca que puede rodar longitudinalmente por los resaltes a lo largo de labarra.

PERNOS CEMENTADOS



T = y x h x S

T = Peso del bloque muerto

y = Peso unitario de la roca ( 2.7 ton/m 3 )

h = Potencia de la zona inestable ( 1.5 m )

S = Espaciamiento entre pernos ( 1.2m x 1.2m )

s

h

s

ZONA DE ANCLAJE

BLOQUE A SOPORTAR POR UN PERNO CEMENTADO

BLOQUE A SOPORTAR POR UN ELEMENTO



T= 2.7ton/m3 x 1.5m x 1.2m x 1.2m

T= 5.83ton

Peso de un bloque suspendido

BLOQUE A SOPORTAR POR UN ELEMENTODE SOSTENIMIENTO



L= profundidad de las capas (X) +Zona anclaje (Z)

LONGITUD DEL ELEMENTO DE SOSTENIMIENTORESPECTO A LA ZONA ANCLAJE

LONGITUD DEL ELEMENTO DE SOSTENIMIENTO



L = 1,4 + ( 0.18 x W )

L = longitud del perno (m)

W= ancho de la abertura (m)

Ejemplo: Galería de 3.5 metros (W)L = 1,4 + (0.18 x 3,5) =

Longitud del perno 2.03m (L)

LONGITUD DEL ELEMENTO DE SOSTENIMIENTORESPECTO AL ANCHO DE LA ABERTURA

ESPACIAMIENTO DE LOS ELEMENTOS



1.5 terreno regular2.0 terreno malo

L = longitud del perno,

E = espaciamiento de los pernos

Ejemplo:

Perno de 2.25m (L)

2,25 \ E = 2.0

Espaciamiento de 1.1m (E)

L \ E = 1.5 – 2.0

ESPACIAMIENTO DE LOS ELEMENTOS



P = Rc x S = x U x LS =

x d2 /4

U =

x d

= 0.25 x Rc x d/L

P = Capacidad de apoyo del perno ( Kg)

Rc = Resistencia a la tracción mínima del perno = 6330 Kg/cm2

S = Área del perno (cm2)

d = Diámetro del perno (cm) = Adherencia entre el perno y el cemento (Kg/cm2)

U = Circunferencia del perno (cm)

L = Longitud del perno (cm)

Donde:

CAPACIDAD DE SOPORTE DE UN PERNO CEMENTADO



= 0.25 x Rc x d / L

= 0.25 ( 6330 Kg/cm2)( 2.2cm ) / (180cm)

= 19.34 Kg/cm2 = 1.89 MPa.

S =

x r2 = 3.1415 ( 1.1 cm ) 2 = 3.8 cm2

U = x d = 3.1415 ( 2.2 cm ) = 6.91 cm

P =

x U x L = (19.34 Kg/cm2

)(6.91 cm)(180cm )P = 24060 Kg = 24 ton ( 234.6 KN )

Datos: Perno helicoidal de 7/8” x 1.80m

( d =2.2 cm, r = 1.1 cm, L = 180 cm)

CAPACIDAD DE SOPORTE DE UN PERNO CEMENTADO



TIPO DE PERNO RESISTENCIA

Barra De Construcción 3/4” = 18 ton (176 KN)

Barra Helicoidal 7/8” = 24 ton (235 KN)

Barra De Construcción 1” = 32 ton (313 KN)

CAPACIDAD DE SOPORTE DE UNPERNO CEMENTADO

FACTOR DE SEGURIDAD



Perno de L = 1.8m, = 7/8”

capacidad de apoyo de 24 tonFS = 24 ton /5.83 ton = 4.12

Perno de L = 1.8m, = 3/4”

capacidad con apoyo de 18 tonFS = 17.9 ton /5.83 ton = 3.08

Perno de L = 2.0m, = 1”

capacidad de apoyo de 32 ton

FS = 32 ton /5.83 ton = 5.49

FACTOR DE SEGURIDAD



Tiempo de fragua y dimensiones :

Rapido 30 segundos 28mm x 305 mm

Lento 2 – 4 minutos 28mm x 305 mm

Fabricado y patentado por CASTEM E.I.R.L. como producto novedoso en susistema de fabricación y empleo de los componentes.

CARTUCHOS DE RESINA



Con cartuchos de cemento; Diámetro de la perforación = de la barra + 10 a 20mm

Con cartuchos de resina;

Diámetro de la perforación = de la barra + 10 a 15mm

Con lechada de cemento;

Diámetro de la perforación = de la barra + 10 a 26mm

DIAMETRO DE LA PERFORACION

Instalación de los Elementos de Sostenimiento



La colocación de la platina de un perno pararoca mejorará la fortificación del terreno.

Los angulos de un perno con la superficie de la rocadeben tener 90 grados o un máximo de inclinación de

10 grados (ejemplos B,D) y la planchuela debe colocarse

pegado a la roca (ejemplos no aplicables A,C y E)

Instalación de los Elementos de Sostenimiento

Instalación de los Elementos



El tipo de la superficie de la roca es significativo enla planificación del espaciamiento de los pernos porla existencia de bloques y de las fracturas (A) o laorientación de los estratos (B) requieren una

flexibilidad en la colocación de los pernos.

Instalación de los Elementos

de Sostenimiento



ANGULO DE LA INSTALACIÓN

RESISTENCIA :

A - 90 GRADOS = 100%

B - 45 GRADOS = +- 70%



PROBADOR HIDRAULICO

Un dispositivo de prueba hidráulico extensible esnecesario para asegurar la función de los elementosde sostenimiento, éste permite determinar él limiteelástico y la carga máxima de la barra y laresistencia máxima del anclaje.

Probador con cilindro hidráulico

Bombahidráulico



DIAMETRO DE LA PERFORACION

A - Reduciendo el diámetro de la perforaciónmediante la utilización de una broca de 32 mm paralos pernos de 19.05 mm y 22 mm va a reducir eltiempo de perforación en un promedio de 20 – 30

% comparado a una broca de 38 mm.

B - La utilización de un diámetro de perforacióninadecuado puede producir importantes

variaciones en la rigidez del pernoparticularmente implica un gasto innecesario demortero (cemento o resina) y la posibilidad deuna mezclado de la resina inadecuada.

SOSTENIMIENTO CON SPLIT SET



SOSTENIMIENTO CON SPLIT SET

Los estabilizadores de fricción (split set) son constituidos por untubo de acero tipo estructural seccionado en su longitud. La

fricción ejercida por el split set al ser introducido en el taladrocrea fuerzas que se extienden radialmente, previniendo elmovimiento o separación del terreno.



DESCRIPCIÓN DE LOS SPLIT SET-ACCESORIOS

C: 40mB: 4.5 mmA: 15mm

L: 4’ – 5’ – 6’ – 7’ (E) Diámetro externo : 39-9.5mm(B) Bisel : 70mm

(D) Espesor acero : 2.3mm(C) Ranura : 14mm(A) Ahusado : 30-34mmAnillo: 6mm Ø



En el taladro el tubo ejerce presión radial contra laroca, su contacto es longitudinal y provee uninmediato soporte al macizo rocoso.

FUNCIONAMIENTO DEL SPLIT SET

EN EN N LL ELE R LD D



SOSTENIMIENTO CON MALLA ELECTROSOLDADALa malla electrosoldada se usa en combinación con split set,tanto en labores temporales como en stopes. La malla consistede una cuadricula de alambres de acero de 4.2 mm. de

diámetro, soldadas en su punto de intersección cada 3”.

CONTROLES EN MALLA ELECTROSOLDADA



CONTROLES EN MALLA ELECTROSOLDADAEl control en este caso se realiza diariamente y en forma visual,teniéndose en cuenta lo siguiente:

• La malla debe estar pegada a la roca.

• El traslape debe ser de tres cocos y el perno debe deinstalarse en el coco central.

• La malla se debe de instalara 1.5 m. del piso.



PERNOS MECANICOS CON ANCLAJE DE EXPANSIÓN CC 35

E Diámetro nominal 5/8" (15.8 mm)T1 Longitud de roscas 9/16" laminadas extremo tuerca 25 - 100 mm ( 1- 4 " )

T2 Longitud de roscas 9/16" laminadas extremo anclaje 140 mm ( 5.5" )

L Longitud del perno en metros 6.4 mm

TUERCAGrado 2, roscas 9/16" NC. x 1 1/8" cuadrada

LONGITUDES DISPONIBLES: 1.0m - 1.5m - 2.0m - 3.0m

Grado - SAE 1045 Roscas Laminadas 9/16"



PLATINA DE APOYO TIPO CUPULA:Acero A36, agujero 15/16" Espesor: 6.4 mm ( 1/4" )Largo : 127mm-150mm ( 5" - 6" )Ancho : 127mm-150 mm ( 5" - 6" )

PERNOS MECÁNICOS CON ANCLAJES DEEXPANSION

La acción de girar la tuerca hace que la cuña

roscada se mueva a lo largo de la porción extremaroscada del perno, además de forzar las hojaslaterales del anclaje hasta ampliar su diámetro yentrar en contacto con la pared del taladro. Estoda lugar a una resistencia de fricción en elextremo del anclaje y tensión en el perno. Estatensión es relativa a la cantidad de esfuerzo de

torsión (torque) aplicado y del tipo de roca en quese apoyará el anclaje.

Los pernos mecánicos con anclajes se utilizangeneralmente en estructuras de roca masiva conbloques o estratificado. Se usa un adaptador conuna caja de 28mm cuadrada (1 1/8") y un barreno

hexagonal de 7/8" para la instalación del perno.



36-38 mm.

PARAMETROS A CONSIDERAR EN LA INSTALACIONDE PERNOS MECÁNICOS CON ANCLAJES:

Diámetro deperforación: 36-38mm

TORQUE: 100-200 lb-pie

Tipo de Roca: masivo-estratificado,calidad II-IIIA (RMR>50)



Con una inclinación de 45 grados unperno puede perder hasta un 50%de su tensión final porcizallamiento.

Ejemplo de un perno mecánico de5/8” con cabeza forjada hecho enacero SAE 1045.

ANGULO DE INSTALACIÓN

ANGULO TENSIÓN

0° 100%

10° 80%

35° 60%

45° 50%



ADAPTADOR ESTANDAR PARA LA INSTALACION DEPERNOS MECANICOS

Cortar el culatín del barreno a 7.5cm (3 pulg.)del collarín.



·Revisar el estado del perno,lasroscas y el anclaje

·Asegurarse que los anclajes girenlibremente·Ajustar el anclaje al diámetro del

taladro·Sacar la camisa plástica del anclaje

antes de insertarlo

·Se recomienda un torque y tensiónadecuada para la instalación

AL INSTALAR LOS PERNOS CONANCLAJES, NO OLVIDE...

Alas defricción

Camisaplástica

“El arte de excavar túneles radica en ser



SOSTENIMIENTO DEEXACAVACIONES SUBTERRANEAS

CON HORMIGON LANZADO

(SHOTCRETE)

El arte de excavar túneles radica en ser

capaz de colocar el sostenimiento

adecuado, a la distancia del frenteadecuada y en el tiempo adecuado”

HISTORIA DEL SHOTCRETE



PRIMERAMÁQUINA

DEIMPULSIÓN

1907

S O S O C





1907 Carl Ethan Akeley.

Museo de CienciaNatural de Chicago.1911 “Cement Gun” 1918 Se incorpora y

propaga elprocedimiento enEuropa.

1930 Surge termino

“Shotcrete”“American RailwayEngineeringAssociation”.




1935 Se hacen las

primeras pruebasde shotcrete aflexion

1945 George Senn.SpribagCompañía(antecesora deALIVA) desarrollaequipo de tornillo

1957 Desarrollo demáquina de rotor.Se implanta via

húmeda.





• 1945 vía húmeda,después de lasegunda guerramundial

• 1954 Definición oficial

por el Instituto Americano delConcreto (A.C.I.)


TIPOS DE APLICACIÓN



TIPOS DE APLICACIÓN

• SHOTCRETE VÍA SECA• SHOTCRETE VÍAHÚMEDA

SHOTCRETE = HORMIGON LANZADOMATERIAL QUE SE COLOCA Y COMPACTA



SHOTCRETE CON ROBOTS (VIDEO)

MATERIAL QUE SE COLOCA Y COMPACTAMEDIANTE IMPULSIÓNNEUMÁTICA, PROYECTÁNDOSE A GRAN

VELOCIDAD SOBRE UNA SUPERFICIEDETERMINADA.

CARACTERISTICAS DEL HORMIGON

http://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_6/SHOTCRETE%20MEYCO%20TUNEL%20MINA.MPG





LANZADO

Las principales características que indican al concreto lanzadocomo un elemento efectivo de sostenimiento son:

El concreto lanzado previene la caída de pequeños trozos de

roca de la periferia de la excavación, evitando el futurodeterioro de la roca.

Mantiene el entrabe de las posibles cuñas o bloques sellando

las discontinuidades o grietas producidas por la voladura.

La acción conjunta del concreto lanzado y la roca produce unafuerza tangencial en la interfase, que impide que la roca y el

concreto lanzado se deformen independientemente.

PROPIEDADES DEL HORMIGON LANZADO



Estructura interna consta de

agregados más finos ymayor cuantía de cemento.

La proyección forma porosaislados que mejoranresistencia a congelamientoy deshielo.

PROPIEDADES DEL HORMIGON LANZADO



Colocación por capasinterrumpe continuidad defisuras.

Excelente adherencia asoporte (limpio, y saturado

con superficie seca.)

Baja permeabilidad y bajaabsorción.

Mayor contracción por secadoen razón a la alta cuantía decemento.

MATERIALES PARA EL HORMIGON LANZADO



MATERIALES PARA EL HORMIGON LANZADO

Deben cumplir las mismas normas

que regulan el concreto convencional.

Exige gradaciones finas.

Gradaciones gruesas obstruyen

equipos e incrementan el rebote.

Gradaciones muy Finas no generan

mucha adherencia también cae.

MATERIALES PARA EL HORMIGON



LANZADO

AGREGADOS :CalidadMisma calidad que los agregados deconcreto normal, en especial :

• Limpios• Resistentes• Duros• Granulometría apropiada

Prestar atención a :Densidad y absorción

Ya que son buenos índices de su calidad !




FormaDeben preferirse agregadosrodados ó redondeados a

los de trituración óchancados , ya que sereduce el Rebote.

HumedadLa óptima está entre 3%a 6%; para vía seca.

LANZADO

AGREGADOS :

GRANULOMETRIA IDEAL COMBINADA (NORMA



GRANULOMETRIA IDEAL COMBINADA (NORMAACI - 506

TAMIZMm 9 mm 12.5 mm 19 mm

N°.1 N°.2 N°.3

3/4" 100

1/2" 100 80-95

3/8" 100 90-100 70-90

N°.4 95-100 70-85 50-70

N°.8 80-100 50-70 35-55

N°.16 50-85 35-55 20-40

N°.30 25-60 20-35 10-30

N°.50 10-30 8-20 5-17

N°.100 2-10 2-10 2-10




LANZADOCemento :

En general se puede usar :-Cemento Pórtland Tipo I y III-Cementos puzolanicos

-Cementos siderúrgicos ó AdicionadosResistencia a ataque químico :Cuando prevalezcan las consideraciones dedurabilidad usar:

-Cemento adicionado con microsílica-Cemento Tipo II y V-Aditivos reductores de agua .-Incorporadores de aire




Agua :Debe cumplir con los requisitos de “Agua para elamasado de concreto” de acuerdo a la Norma NTP

vigente ó se seguirá la recomendación ACI :

LANZADO

Se considera apta para laelaboración de concretotoda agua sin colorapreciable, ni olordesagradabe, se preferiráen general agua potable.




Fibras de Refuerzo :Debe cumplir con los requisitos de La norma

ASTM A 820 – Tipo I, ya que este Tipo de Fibra es laúnica diseñada para reemplazar la malla

eléctrosoldada.

Debe poseer anclajes mecánicos en los extremos

La relación Longitud /Diámetro debe ser igual ó

mayor de 45.

El Acero debe tener bajo contenido de Carbono.

LANZADO




Aditivos Acelerantes de Fraguado:

•Aditivos Alcalinos (PROHIBIDO SU USO)

•Aditivos Libre de Álcalis

LANZADO

RESISTENCIA – RELACION AGUA CEMENTO



Resistencia en compresión vs Relación Agua/Cemento

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3

Relación Agua/cemento en peso

Resisten

ciaencompresiónf´c

enkg/cm2

METODOS DE LANZADO



VIA HUMEDA

Clasificación :

VIA SECA

METODO DE LANZADO POR VIA SECA



Lanzado vía seca ZONA DE PRESA




• PREPARACION DE MEZCLA SECA

• MEZCLA SE CARGA EN MAQUINA

IMPULSION• EQUIPO INTRODUCE MATERIAL

HACIA MANGUERA

• MATERIAL ES IMPULSADO POR

AIRE COMPRIMIDO HACIA LABOQUILLA

• EN BOQUILLA SE INTRODUCE

AGUA CON ADITIVO A TRAVES DE

ANILLO PERFORADO QUEDISTRIBUYE HOMOGENEAMENTE

• EL MATERIAL ES LANZADO A ALTA

VELOCIDAD.

SHOTCRETE VIA SECA



Agua

Bomba de dosaje de

Acelerante separada

Dosis de acelerante &relación A/Ccontrolada por eloperador

Aire

Mezcla seca -Agregados, cemento ( fibras)

Acelerante

Rendimiento : Menos de 1 m3 /hrRebote : Agregados - 30 to 50%

Fibras de acero - 30 to 50%

Mezcla seca + aire

(DESDE 1907)

DRY MIX



Aire+Agregados+Cemento

Agua+acelerante

DRY MIX




Se facilitan ciertas condiciones deaplicación. (filtraciones).

Permite bajas relaciones A/C

Maquinaria más económica.

Mayor energía de compactación.

Mayor densidad de mezcla colocada.

VENTAJAS

METODO DE LANZADO POR VIA SECADESVENTAJAS



DESVENTAJAS Gran polución de polvo

Mezcla controlada por elOperador de maneraempírica (Experiencia)

Dosificación irregular de lamezcla

Gran variación en susresultados

Baja producción (< a 1m3/hr)

Alto rebote (de 25% a40%). Condiciones de aplicación

ambientalmenteinconvenientes

ES POSIBLE OPTIMIZAR EL USO



ES POSIBLE OPTIMIZAR EL USODEL SHOTCRETE VÍA SECA?

• Controlando la dosificación de la mezcla

• Controlando la dosificación del agua duranteel lanzado relación agua/cemento

• Controlando la dosificación del aditivoacelerante durante el lanzado

• Controlando la distancia de lanzado (1 – 2 m)

• Realizando ensayos frecuentemente paraoptimizar y/o mejorar el diseño

DISEÑO DE MEZCLA



La mezcla de concreto lanzado debe contener los siguientes

componentes pero medidos por METRO CUBICO: Cemento : 9 – 10 bolsas(42.5Kg.c/u)

Agregado (max. 12.5 mm.) : 1 m³

Relación agua/cemento:- Mezcla seca : 0.3 - 0.5

- Mezcla húmeda : 0.4 - 0.6

Acelerante : 3.5 – 3.7 Galones/m³

EQUIPOS VIA SECARED LOVA



RED LOVA

HORMIGÓN PROYECTADO POR VIA HUMEDA



Hormigón Proyectado vía Húmeda

SHOTCRETE VIA HÚMEDA



Acelerante

Mezcla húmeda -

agregados, cemento, aguaaditivos

MEZCLA HÚMEDA BOMBEADA

Aire Comprimido

AceleranteBomba de dosaje deacelerante integrada

Rendimiento : 4 to 5 m3 /hrRebote: Agregados - 2 to 10%

Fibras de acero – 2% to 10%

Control de dosaje del

acelerante y volumen deaire en la bomba

(DESDE 1970)

METODO DE LANZADO POR VIA HUMEDA



El concreto se

transporta con

toda el agua de

amasado, eladitivo se

coloca en la

boquilla

METODO DE LANZADO POR VIA HUMEDAVIA HUMEDA (Ventajas)



VIA HUMEDA (Ventajas)

Mayor control sobre relación A/C.

Permite uso de súper plastificantes.

Mejor distribución del agua en la mezcla.

Menor rebote que en vía seca.

Mayor rendimiento de colocación.

Mayor homogeneidad entre capas

Permite uso de equipos “convencionales” debombeo de concreto normal (Flujo Denso).

METODO DE LANZADO POR VIA HUMEDAVIA HUMEDA (Desventajas)



VIA HUMEDA (Desventajas)

Equipos más costosos con mantenimiento másexigente.

Mayor logística y coordinación entre planta demezcla y obra

Menor calidad en la compactación que en la víaseca.

No es muy eficaz donde hay filtraciones de

agua. Equipos grandes y limitados para labores

pequeñas.




FLUJO DILUIDO

•Equipo especial (rotor)

•No requiere

bombeabilidad.

•Mayores requerimientosde aire.

•Mejor calidad encompactación

•Apto para vía seca.

FLUJO DENSO

•Bomba de concreto

•Mezcla debe ser

bombeable.

•Inferiores volúmenes deaire requeridos.

•Mayor requerimiento deacelerante.

•No apto para vía seca.

FLUJO DILUIDO



• No exige concreto bombeable

• Se prepara una mezcla normal aptapara ser lanzada (10 cm asentamientose puede hasta con 5 cm)

• Se introduce el material en latolva de la máquina.

• Aire a gran caudal transporta la mezcla a la boquilla.

• El aditivo se introduce en la boquilla o antes de, mediante unaditamento de inyección.

a liva AL 262

FLUJO DENSO



• Se prepara un mezcla de concretobombeable

• El material se introduce en tolvaalimentadora de equipo deimpulsión (bomba)• Equipo introduce el material haciala manguera

• Material es impulsado por accionamiento mecánico a laboquilla

• En la boquilla se introduce aire a presión junto con el aditivoliquido y se mezcla

• El material es lanzado a alta velocidad hacia la superficie

EQUIPOS VIA HUMEDA



VIA HUMEDA



Equipo

a liva AL 500 VIA HUMEDA

VIA HUMEDA



Equipoa liva paraminería

USO EQUIPOS MECANIZADO VIA HUMEDA



• Primeras aplicacionesposteriores a lasegunda guerramundial

• Mayor desarrollotecnológico a partir de1971

• Entre 1971 y 1980Noruega migró de100% vía seca a 100% vía húmeda

• Aplicación de manuala robótica

EQUIPOS ROBOTS



EQUIPOS VIA HUMEDA



COMPARACION REBOTE TIPICO (Con aditivo)VIA HUMEDA Y VIA SECA



VIA HUMEDA Y VIA SECA

SUPERFICIE VIA SECA VIA HUMEDA

Soleras 2% a 7% 0% a 5%

Verticales 5% a 10% 2% a 7%

Sobre cabeza 10% a 20% 5% a 15%

COMPARACION ENTRE CONCRETO LANZADO SECO Y HUMEDO



FACTORES MEZCLA SECA MEZCLA HUMEDA

- Alta res istencia debido al ratio bajo - Ratio agua-cemento, es alto.

entre agua-cemento.

CALIDAD - La mezcla depende de la adición del - Mezcla homogènea.

agua que es regulada por el operador

manualmente.

VELOCIDAD - Alta, buena adhes ión y fácil de aplicar - Adecuado para el trabajo en minería.

DE IMPACTO en bóvedas.

ADITIVOS - En polvo para agregar a la mezcla seca. - Generalmente líquido, se mezcla con el agua.

- Alta producción de polvo, puede ser - Muy poco polvo y mejor visibilidad.

reducida teniendo el agregado con una

POLVO humedad promedio de 5 a 6%.

- Da buenos resultados en zonas con - En zonas con agua no pega la mezcla.

poca agua.


COMPARACION ENTRE CONCRETO LANZADO SECO Y HUMEDO




- Bajos costos de inversión - Mayor costo de inversión

- Mantenimiento simple y poco frecuente - Rinde mayor producción.

EQUIPO - Difícil de limpiar. - Más fácil de limpiar.- Equipo compacto y adaptable en túneles - Consume 60% menos de aire comprimido

con espacios limitados

- Se hace frecuentemente en el sitio de - La dosificación de la mezcla es más precisa

trabajo o se lleva la mezcla seca dado que el agua forma parte de esta.

preparada.

MEZCLA - No hay buen control de la relación - Mejor control de la relación agua-cemento.

agua-cemento.

- La mezcla puede ser transportada - En largas distancias la mezcla puede fraguar.

grandes distancias.

RENDIMIENTO - En promedio 5m3/hora. - En promedio de 2 a 10 m3/hora, con

manipulador mecánico puede alcanzar

20 m3/hora.

- Puede ser entre 15-40% en paredes - Generalmente e s 10% en promedio, o menos.

REBOTE verticales y entre 20-40% en la bóveda.

El rebote forma vacíos en los hastiales.

- Alta pérdida de agregados y cemento. - Poca pérdida de materiales .



PROCEDIMIENTOS EJECUTIVOSPARA LA APLICACIÓN DEHORMIGON LANZADO O

SHOTCRETE(SUGERENCIAS DE OPERACIÓN)

ANTES DE SU APLICACIÓN



Preparar la superficie de aplicación con un buendesatado, de ser posible perfilando la superficie.

Eliminar

Eliminar

ANTES DE SU APLICACIÓN



Lavado de la superficie para quitar el polvo, puede ser con agua o airecomprimido.

Colocación de calibradores (1 Unid/2m²) para el control del espesor.

Calibradores

SUGERENCIAS DE OPERACION



Calidad depende de la destreza del lanzador. El flujo de concreto debe ser continuo.

Podrían presentarse sobredosificaciones o

deficiencias de aditivo o agua cuando sebombea en vacío.

La distancia de la boquilla al sitio debe estar

entre 0,5 mts a 1,5 mts (vía seca) y hasta 2.0mts en vía húmeda.

La colocación se inicia de abajo hacia arriba.

SUGERENCIAS DE OPERACION



Cuando la estructura es reforzada se

acercará más la boquilla para evitar sombrastras la armadura.

La inclinación de la boquilla debe serperpendicular o levemente inclinada(máximo 10 grados).

Cuando se lanza por capas se retirará elrebote y se dejará superficie rugosa.

SHOTCRETEADO ELEMENTO CON ARMADURA



POSICIÓN PARA LANZAR



Correcta Posición para lanzar



Posición para lanzar



Angulo o Posición del Lanzadovs Rebote



vs. Rebote

BAJO REBOTE ALTO REBOTEMAXIMO REBOTE

Movimiento de la boquilla (ambos casos)



CONTROL DECALIDAD

DEL HORMIGONLANZADO

PROCESO DE APLICACI N Y CONTROLDE CALIDAD



DOSIFICACIÓN YMEZCLADO

TRASIEGO

LANZADO

CONTROL DECALIDAD

MUESTREO ENSAYO

VERIFICACIÓN

CONTROL DE CALIDADHORMIGON LANZADO



Tomar panel de prueba a diario o cada 40metros cúbicos. ASTM C1140.

Para determinar la resistencia a la

compresión del Shotcrete se extraerántestigos diamantinos cilíndricos ó cubostallados.

Para determinar los Índices de Tenacidaddel Shotcrete reforzado con fibras deAcero se tallaran vigas.




Llenado delos Panelespara Ensayos

PASO 1

PASO 2

PASO 3

PASO 4

CONTROL DE CALIDADHOTIGON LANZADO



ExtractoraDiamantinapara

obtenerTestigosCilíndricos y

Máquina decorte paraTallados.




Testigos Diamantinos Cilíndricos

CONTROL DECALIDAD



HORMIGON LANZADO

Máquina paradeterminar la

Resistencia ala Compresióndel Concreto

CONTROL DE CALIDAD HORMIGON LANZADO



VIGAS TALLADAS (PARA ENSAYO DE TENACIDAD)




Ensayo de Flexotracción para

determinar losÍndices deTenacidad




ENSAYOS LABORATORIO CALIZA



ENSAYOS



LABORATORIO

CALIZA

HORMIGON LANZADO CON FIBRA



La fibra se mezcla como si fuera un agregado adicional.

La proporción de esta fibra la recomienda el proveedor,pero es bueno realizar pruebas hasta obtener la óptima.

Una de las desventajas del concreto lanzado normal, essu baja resistencia a la tensión, y muchas veces se veagrietado por los movimientos de la roca después de

fraguado el concreto, por lo que es conveniente usar fibra.

VENTAJAS DE USAR FIBRA



Mejoran sus propiedades mecánicas del concreto,haciendo que disminuya su fragilidad,en combinacióncon pernos de anclaje aumenta su capacidad portante.

Aumenta la ductilidad del concreto después de sufisuración.

Aumenta la resistencia a la rotura y la capacidad deabsorción de energía.

Aumenta la resistencia a la tracción.

Aumenta la resistencia a la aparición y propagación degrietas por contracción.

Aumenta la resistencia al impacto y a la cizalladura.

Mejora el comportamiento a la flexo tracción.

Aumenta la durabilidad del concreto.



FIBRASMETALICAS



METALICAS

FIBRA SISTENTICA



MALLA METALICA



OTROS CAMPOS DEAPLICACION

TUNELES Y CAVERNAS



Impermeabilización de obras confiltraciones durante su excavación

Regularización de superficies en

excavaciones Como revestimiento definitivo o

provisional.

Ideal en túneles por sus altasresistencias iniciales.

PISCINAS YS O OS



RESERVORIOS

DE AGUA

PISCINAS (Santa Clara)



Losas de cáscara



Fácil elaboración de

cúpulas, bóvedas,depositos

cilindricos,chimeneas.

Estabilización de taludesrocosos



rocosos



Revestimientode taludes

TALUDES(Antamina)



Pantallas



Reparaciónestructuras

REPARACIÓN DE ESTRUCTURAS



REPARACIÓN DE ESTRUCTURAS Recuperación de secciones en elementos

id bi i d i



sometidos a ambientes agresivos o deterioro por

agentes físicos ó químicos (incendios, corrosión, etc.)

Eurotúnel

ESTRUCTURAS ESPECIALES (Iglesia en Playa Asia)



SOSTENIMIENTO CON CIMBRASMETALICAS

CIMBRAS METALICAS



Este típico sostenimiento pasivo o soportees utilizado generalmente para elsostenimiento permanente de labores de

avance, en condiciones de masa rocosaintensamente fracturada y/o muy débil quele confieren calidad mala a muy mala,sometida a condiciones de altosesfuerzos.

CIMBRAS METALICAS

Para lograr un control efectivo de la estabilidad



Para lograr un control efectivo de la estabilidad

en tales condiciones de terreno, las cimbrasson utilizadas debido a su excelente resistenciamecánica y sus propiedades de deformación, locual contrarresta el cierre de la excavación y

evita su ruptura prematura.La ventaja es que este sistema continúaproporcionando soporte después que hayan

ocurrido deformaciones importantes.

CIMBRAS METALICAS



Las cimbras son construidas con perfilesde acero, según los requerimientos de laforma de la sección de la excavación, es

decir, en forma de baúl, herradura oincluso circulares, siendo recomendableque éstos sean de alma llena.

CIMBRAS METALICASHay dos tipos de cimbras, las denominadas “rígidas” y



y p g y

las“deslizantes o fluyentes”.

• Las primeras usan comúnmente perfiles como la W,H, e I, conformadas por dos o tres segmentos que son

unidos por platinas y pernos con tuerca.

• Las segundas usan perfiles como las V y U,conformadas usualmente por tres segmentos que sedeslizan entre sí, sujetados y ajustados con unionesde tornillo.



CIMBRAS RÍGIDAS



CIMBRA EN FORMA Q

• Los accesorios en este sistema de sostenimiento sonlos tirantes de conexión de las cimbras el encostillado

CIMBRAS EN FORMA Q



los tirantes de conexión de las cimbras, el encostillado

y los elementos de bloqueo.

• Los tirantes pueden consistir de varillas de fierrocorrugado o liso generalmente de 1” de diámetro u

otro elemento estructural.• El encostillado puede ser realizado con planchas

metálicas acanaladas y en algunos casos en lasminas se utilizan tablones de madera.

• Los elementos de bloqueo pueden ser la madera o losbolsacretos, estos últimos son sacos conteniendoagregados con cemento



USO DE BOLSACRETOS COMO BLOQUEO



ACCESORIOSDE

CONEXIÓN

CIMBRAS METALICAS



• Para el rango de los tamaños de lasexcavaciones de las minas peruanas, lascimbras rígidas comúnmente utilizadas

son las 4W13 (perfiles W de 4” de ancho x4” de profundidad y 13 lb/pie) o

equivalentes, espaciadas de 0.75 a 2 m,las mismas que corresponden a cimbrasligeras para excavaciones de hasta 4 mde abierto.

CIMBRAS METALICAS



• En los casos que las cimbras indicadas nofueran suficientes para excavaciones de hasta 4m de abierto, por las altas presiones de la roca,pueden utilizarse cimbras medianas como las

del tipo 6W20 o equivalentes o alternativamentecimbras deslizantes. Las cimbras 6W20 tambiénson comúnmente utilizadas para excavacionescon abiertos de hasta 6 m.

CIMBRAS METALICAS



• Es preferible que el soporte se instale lo antesposible, pues cualquier retraso ya sea entiempo o en distancia al frente se traduce en

aumentos de la presión sobre el techo, siprevalecen las cargas de descompresión oroca suelta.

• Se debe proceder a asegurar el techo, lo cualse podrá realizar mediante la colocación deshotcrete temporal o marchavantes de sernecesario.

Procedim ien tos de Instalación

CIMBRAS METALICAS



• Todas las cimbras deben estar correctamente

apoyadas y sujetas al piso mediante dados deconcreto, debiéndose mantener suverticalidad.

• El bloqueo de la cimbra contra las paredesrocosas es esencial para que pueda haberuna transferencia uniforme de las cargas

rocosas sobre las cimbras. Si no se realiza unbuen bloqueo las cimbras no serán efectivas.

CIMBRAS METALICASEs muy importante que la instalación sea cimbra por cimbra y no varias cimbras a lavez, es decir, completar la instalación de una cimbra para comenzar con la siguiente.

P t ti d t i i t f i bi d b li l i i t



• Para que este tipo de sostenimiento funcione bien, deben cumplirse las siguientescondiciones:

Riguroso paralelismo de los elementos.

Adecuada adaptación a las paredes, caso contrario los elementos flexionarán haciael exterior.

Resistencia conveniente del conjunto, que depende de las uniones, instalación ycontrol.

Estrecho o apretado contacto entre la cimbra y el contorno de la roca a la cualsoporta en todo su perímetro, a fin de desarrollar tempranamente su capacidad desostenimiento, antes de que ocurran deformaciones significativas hacia el interior dela excavación.

La supervisión de la mina no aprobará ninguna cimbra que esté mal cimentada, noconserve su verticalidad ni su alineamiento; asimismo, si éstas no se encuentrancorrectamente topeadas a la superficie de la roca.

INSTALACIÓN DE CIMBRAS UTILIZANDOMARCHAVANTES



MUCHAS GRACIAS

Sostenimiento revestimiento tuneles

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