ASTM International
Designación: D 4435 – 04
Método estándar para prueba de tracción de perno de anclae ! Esta norma se edita bajo la designación fija D 4435: el número que sigue inmediatamente a la designación indica el año de la adopción original o, en el caso de una revisión, el año de su última revisión !n número entre par"ntesis indica el año de su última re#aprobación !n "psilon $ ε% en super&ndice indica un cambio editorial desde la última revisión o re#aprobación !" Alcance#
'' El objetivo de este m"todo de prueba es medir las capacidades m()imas * de trabajo de un perno de anclaje Este m"todo no mide el sistema completo de soporte de tec+o ni tampoco inclu*e pruebas para la evaluación del sistema de soporte del tec+o de la mina ni de pernos pretensados ' Este m"todo es aplicable a sistemas de anclaje mec(nicos, grout cementicio, resinas $epó)icas, poli"ster * afines% u otros similares '3 -os valores señalados en pulgadas#libras son considerados como el est(ndar '4 .odos los valores observados * calculados deber(n cumplir con las normas para d&gitos significativos * redondeo establecidas en la /r(ctica D 010 '4' El m"todo utili2ado en esta norma para especificar el modo en que los datos se recopilan, calculan o registran no se relaciona directamente con la e)actitud con que los datos pueden aplicarse en el diseño u otros usos, o ambos El modo en que uno aplica los resultados obtenidos utili2ando esta norma est( fuera del alcance de "sta '5 Esta norma no tiene el propósito de referirse referirse a los asuntos de seguridad, si los hubiera hubiera,, asocia asociados dos con su utiliz utilizaci ación. ón. Es respons esponsabi abilid lidad ad del usuari usuario o de esta esta norma norma establecer prácticas apropiadas de salud y seguridad y determinar la aplicabilidad de las limitaciones reglamentarias antes de su uso. $" Docu%entos de re&erencia ' Normas ASTM!
D 053 .erminolog* relating to oil, oc and 6ontained 7luids 8.erminolog&a relativa a suelo, roca * fluidos contenidos9 D 341 /ractice for ;inimum equirements for
nspection of oil and oc as !sed in Engineering Design and 6onstruction 8equerimientos m&nimos para agencias dedicadas al e)amen *=o inspección de suelo * roca para uso en diseño de ingenier&a * construcción9 D 4430 ;et+od for oc ?olt
Este m"todo de prueba se encuentra bajo la jurisdicción del 6omit" D'@ de <.; sobre suelo * rocas * es responsabilidad directa del ubcomit" D'@' sobre mec(nica de rocas Edición actual aprobada el 'A de julio de 114 nternational, '11 ?arr Farbor Drive, /G ?o) 611, Hest 6ons+o+ocen /< 'B4@#B5B Estados !nidos
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D 010 /ractice for !sing ignificant Digits in Ieotec+nical Data 8/r(ctica para el uso de d&gitos significativos en datos geot"cnicos9 D 0'0 Iuide for conducting ?ore+ole Ieop+*sical -ogging: ;ec+anical 6aliper 8Iu&a para efectuar el logeo de sondaje: 6alibrador mec(nico9 3" Ter%inolog(a
3' /ara definiciones generales, ver .erminolog&a D 053 3 "efiniciones de t#rminos espec$ficos a esta norma 3' "esplazamiento C movimiento de la cabe2a del perno de anclaje 3 %ractura C incapacidad del sistema de anclaje o de la roca para sostener la carga aumentada sin que aumente r(pidamente la deformación En algunos casos, la carga m()ima en s& no puede sostenerse 33 &arga C fuer2a a)ial total sobre el perno de anclaje 34 'resión, tensión C fuer2a por unidad de (rea 35 &apacidad má(ima C carga m()ima sostenida por el sistema de anclaje 30 &apacidad de traba)o C carga sobre el sistema de anclaje donde comien2a a aumentar el despla2amiento de manera significativa 4" 'esu%en del %étodo de prueba
4' !n perno de anclaje se instala de igual forma * en los mismos materiales que los utili2ados en construcción El perno se tracciona +idr(ulicamente, midi"ndose al mismo tiempo el despla2amiento de la cabe2a del perno El perno se tracciona +asta que la roca o el sistema de anclaje fallen -as capacidades m()imas * de trabajo del perno se calculan a partir de la curva de carga versus despla2amiento 5" I%portancia ) uso
5' -os pernos de anclaje se utili2an como soporte en diversas situaciones mineras * de ingenier&a civil3 -a prueba de tracción se usa para obtener una medida cuantitativa del rendimiento relativo de diferentes sistemas de anclaje en el mismo tipo de roca -os sistemas de anclaje pueden ser diferentes anclajes mec(nicos o diferentes materiales ad+esivos o barras para anclajes grouteados Estos datos pueden utili2arse para elegir un tipo de anclaje * determinar la longitud del perno, espaciado * tamaño 5 El objetivo del m"todo es medir el rendimiento del anclaje, pero no del perno mismo /or lo tanto, para asegurar que la respuesta del perno durante la prueba sea m&nima * previsible, se +an especificado pernos de alta resistencia * de corta longitud $0 a @ pies $'@ a 5 m%% El perno debe tener la longitud justa para asegurar que no se produ2ca una falla de la masa rocosa 53 >dealmente, el perno de anclaje debiera romperse por corte en la interfa2 anclaje# roca o unión /or lo tanto, las caracter&sticas locales de la roca, como aspere2a * fracturas inducidas, constitu*en factores significativos para la resistencia del anclaje /ara obtener valores de resistencia realistas, los orificios de prueba deben perforarse utili2ando los mismos m"todos que para los pernos de la construcción 3
/ara información adicional, ver: Juggested ;et+od for Determining t+e trengt+ of a oc ?olt nternational ociet* for oc ;ec+anics 6ommission on tandardi2ation of -aborator* and 7ield .ests 8;"todos sugeridos para e)aminar pernos de anclaje, ociedad >nternacional de mec(nica de rocas comisión de estandari2ación de pruebas de laboratorio * de campo9, 'B4
54 -as rocas con significativo comportamiento tiempo dependiente, tales como sal de roca o esquisto, pueden responder al sistema de anclaje * cambiar la resistencia del mismo En estos casos, se debiera tomar en cuenta los pernos de prueba por un per&odo de tiempo 55
El sistema para traccionar los pernos de anclaje consistir( en un cilindro +idr(ulico +ueco * marco de montaje=reacción El cilindro deber( tener la capacidad suficiente para romper el anclaje * al menos un rango de despla2amiento de pulgadas $51 mm% El marco de montaje=reacción podr( utili2arse en superficies irregulares de roca El sistema de carga aplicar( una fuer2a que no desv&e el perno en m(s de 5A a partir del eje principal durante la prueba 0 .ransductor de carga C e recomienda una c"lula de carga electrónica para medir la carga en el perno de anclaje -a c"lula +a de tener una precisión m&nima de ±11 lbf $O @B1 M%, inclu*endo errores introducidos por la e)citación * sistema de lectura * una resolución m&nima de '11 lbf $445 M% /ueden utili2arse otros tipos de transductores de carga si su rendimiento cumple con estas especificaciones 6omo alternativa, puede usarse un manómetro o transductor electrónico para medir la presión aplicada al cilindro, siempre que se cumplan los requerimientos de medida de la carga *a señalados, inclu*endo los efectos de la fricción en el cilindro +idr(ulico * similares 03 .ransductor de despla2amiento C e recomienda un dial indicador para medir el despla2amiento de la cabe2a del perno Deber( tener una precisión m&nima de O111' pulgadas $115 mm%, una resolución m&nima de 11115 pulgadas $11'3 mm% * un rango de al menos pulgadas $51 mm% Deber( montarse a lo largo del eje del perno de anclaje dentro de 5A El e)tremo del perno o tirante, si se usa, +a de ser liso con un (rea avellanada de apro)imadamente P pulgada $0 mm% de di(metro para contener la punta de medición del
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dial indicador e puede utili2ar otros tipos de transductores de despla2amiento siempre que satisfagan los requerimientos de esta sección 04 Soporte del transductor de desplazamiento C El transductor de despla2amiento estar( sostenido en un punto no ma*or a 3 pies $1B mm% del marco de reacción, si se sujeta a la misma cara de la roca El soporte +a de ser lo suficientemente r&gido para evitar desviación o inestabilidad durante la prueba 05 Sistemas de ancla)e C -os anclajes utili2ados para la prueba +an de provenir del stoc est(ndar de producción del fabricante -os anclajes mec(nicos +an de ser inspeccionados para asegurar que no se sometan a prueba anclajes defectuosos -a resina o grout +a de estar fresca $dentro de su vida útil% * provenir de contenedores cerrados i se someter( a prueba anclajes grouteados, asegurar que los tamaños de los cartuc+os de resina sean compatibles con los di(metros del orificio, de la barra del perno de anclaje * la longitud requerida de anclaje /ara anclajes que utili2an grout in*ectado, asegurar que el equipo * sistemas de me2cla e in*ección sean compatibles con las recomendaciones del fabricante 00 'ernos de ancla)e y accesorios C El perno de anclaje +a de tener un di(metro * resistencia suficiente, de modo de no e)ceder su rango de elasticidad durante la prueba egún necesidad pueden utili2arse planc+as, arandelas * afines 0 E-uipo de perforación C Dentro de lo posible, utili2ar para perforar los orificios de prueba el mismo tipo de equipo de perforación * brocas que se utili2ar( para instalar los pernos de anclaje durante la fase de construcción del pro*ecto 0@ la/e dinamom#trica C i se utili2an anclajes mec(nicos con casquillo e)tensible, deber( utili2arse una llave dinamom"trica para fijarlos -a llave tendr( una capacidad al menos 1L superior que el torque de fijación del anclaje recomendado por el fabricante -a llave dinamom"trica +a de tener una precisión m&nima de OL de lectura a escala completa * una resolución de al menos 'L de la lectura a escala completa 0B 0nstrumento de medición del diámetro del agu)ero C e utili2ar( un instrumento para medir el di(metro del agujero en el lugar del anclaje .endr( una precisión de al menos ±11 pulgadas $115 mm% * una resolución m&nima de 11' pulgadas $15 mm% 0'1 Termómetro C e utili2ar( un termómetro para medir la temperatura en el agujero, dentro de la 2ona de anclaje si se somete a prueba anclajes de resina o grout cementicio .ambi"n se debe medir la temperatura de la resina o grout al momento de la in*ección El termómetro deber( tener una precisión m&nima de Q15A7 $1@A6% * una resolución de al menos 'A7 $150A6% 0'' -a 7ig ' muestra un montaje t&pico de prueba
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+I,"! -s.ue%a t(pico de prueba de tracción de perno de anclae /" rocedi%iento ' 'erforación del orificio de prueba:
'' /erforar el orificio de prueba usando el mismo procedimiento que se utili2ar( durante la construcción -impiar el agujero mediante lavado o voladura ' El orificio no requiere tener la profundidad de la longitud estimada de los pernos de anclaje Mo obstante, deber( tener la profundidad suficiente para fijar el anclaje pasada la 2ona de perturbación causada por la e)cavación * la 2ona de concentración de tensiones causada por la reacción del marco de tracción /ara anclajes mec(nicos con casquillo perforar el orificio ' pie $1B m% pasado el e)tremo del anclaje En general, un orificio apro)imado de 0 pies $'@ m% de longitud se +a encontrado adecuado '3 >nspeccionar visualmente el orificio de prueba usando una linterna o espejo para reflejar la lu2 solar por el orificio i no se puede ver m(s de la mitad del fondo del orificio, "ste no se encuentra lo suficientemente recto como para una prueba de tracción * no deber( utili2arse '4 ;edir el di(metro del orificio de prueba al comien2o * al final del lugar del anclaje en dos direcciones perpendiculares, utili2ando un instrumento de medición de di(metro para obtener un total de cuatro mediciones 'reparación de ancla)es C i se reali2ar( alguna preparación de anclajes durante la construcción, tales como desengrase o eliminación de ó)ido, preparar los anclajes de prueba de la misma manera i no se efectuar( ninguna preparación especial durante la construcción, no preparar los anclajes de prueba
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3 %i)ación del ancla)e: 3' i se utili2an anclajes mec(nicos, lubricar levemente el e)tremo inferior del perno * la tuerca sobre el anclaje !na ve2 en posición, enroscar el perno al nivel recomendado por el fabricante para fijar el anclaje e puede usar un par de tuercas en el e)tremo superior de la barra para aplicar torque sin producir carga a)ial en el perno i no se puede llevar a cabo el torque del fabricante debido a patinaje rotacional del anclaje provocado por una falla de la roca, considerar la lectura de torque m()imo e instalar anclajes posteriores al @1L de este valor Mo someter a prueba anclajes donde la rotación ocurre entre la superficie de la roca * el anclaje En todos los casos, registrar cualquier desli2amiento u otro comportamiento anómalo como se muestra en la 7ig 3 >nstalar anclajes de grout cementicio o resina según las recomendaciones del fabricante 4 M#todo de prueba: 4' .odas las pruebas se efectúan en pernos no tensionados egistrar la temperatura del agujero dentro de la 2ona de anclaje, la temperatura de la resina o grout al momento de la in*ección * la temperatura ambiental >dealmente, los anclajes de prueba debieran instalarse bajo las mismas condiciones de temperatura estimadas durante la construcción El tiempo requerido para que los anclajes de resina o grout alcancen la resistencia esperada depende de la temperatura * puede variar de manera significativa 6onsultar la literatura del fabricante de resina o grout para tiempos recomendados de cura en diversas condiciones de temperatura /ara evaluar los efectos del tiempo de cura sobre la resistencia, los tiempos de cura pueden variarse de ' a 5 d&as bajo similares condiciones de temperatura /ara evaluar la influencia de la longitud del ad+esivo grout sobre la resistencia del anclaje, se debe someter a prueba diversas longitudes de anclaje, idealmente bajo similares condiciones de temperatura * tiempo de cura 4 En al menos la mitad de las pruebas, efectuar tres ciclos de carga * descarga para revisar movimientos de pre#falla del anclaje
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Prueba de Tracción de Pernos de Anclaje Hoja de Datos de la Prueba – Formulario de Muestra Proyecto
Anclaje:
Tipo
Presión/
!aracter"stica
Pro#undidad
'bicación de la Prueba
(nst) Tor*ue
Tipo de roca
Perno:
$ectura de car%a
Desplaamiento Desplaamiento
&eto
Tipo
&+mero de Prueba
$on%itud
,rientación
Di-metro
Descripción
Hora
Fec.a de Próima
0*uipo
&1 de serie
!alibración
Di-metro del a%ujero Promedio Presión/ Hora
$ectura de car%a
Desplaamiento Desplaamiento
&eto
!omentarios: 2uper3isor de la prueba
Fec.a
4e3isado por
Fec.a
(n%eniero de Proyecto
Fec.a
+I," $ +or%ulario de %uestra de prueba de tracción de pernos de anclae 1" 2álculo
@' 6alcular la tensión sobre el perno, 5 bT en psi $;/a% como se muestra: / 5 b U ### <
$'%
Donde: / U 6arga sobre el perno, lbf $M%, * < U (rea transversal del perno, pulgadas $mm% @ 6alcular la deformación el(stica del perno, 1 bT en pulgadas $mm% como se muestra: 1 b U 5 b ) -
$%
E Donde: U tensión sobre el perno, psi $;/a% U longitud e)puesta del perno entre el anclaje * la cabe2a, pulgadas $mm%, * E U módulo el(stico del acero en el perno, psi $;/a% @3 6alcular el despla2amiento corregido de la cabe2a del perno, 1 , que es lo mismo que el despla2amiento del anclaje, como se muestra: 5 b
1 2 1 3 4 1 b
$3%
Donde: U deformación el(stica del perno * U despla2amiento total de la cabe2a del perno @4 Determinar las capacidades m()imas * de trabajo del sistema de anclaje a partir de la curva de carga versus el despla2amiento del anclaje En la 7ig 3 se muestra una curva t&pica -a interpretación de la curva a menudo requiere algo de criterio de ingenier&a @5 /ara cada grupo de pruebas sobre un tipo de roca similar con el mismo tipo de anclaje * orientación $si aplica%, calcular el significado e incerte2a de los resultados con un nivel de confian2a4 de B5L 1 b 1
+I,"3 2ura t(pica de carga ersus desiación para prueba de tracción de perno de anclae
" In&or%e 4
/ara calcular el significado e incerte2a de los resultados ver: Jtatistical 6onsiderationsK, *oc+ Testing 5andboo+ , ! ngenieros del Ej"rcito de EE!!, Estación e)perimental Hatera*s9, Vicsburg, ;, 'B@1 ección '14#@1
@
B' El informe deber( incluir lo siguiente: B'' Describir el$los% material$es% en que se probaron los anclajes, inclu*endo la composición, te)tura * cualquier caracter&stica estructural que pudiera afectar las capacidades de anclaje, como uniones, intemperismo * afines B' Describir brevemente los tipos de anclajes sometidos a prueba B'3 !na tabla resumen del programa de prueba, que inclu*a número de prueba, tipo de anclaje, tipo de roca, orientación * profundidad de la prueba B'4 Enumerar el equipo, aparte de los anclajes, con números de modelo o dimensiones según corresponda >ncluir el rango, precisión * resolución de los dispositivos utili2ados para efectuar las mediciones B'5 /resentar las ecuaciones utili2adas para reducir los datos, inclu*endo aqu"llas requeridas para convertir los datos de salida del transductor en unidades de ingenier&a B'0 /reparar tablas de resumen de resultados, inclu*endo la capacidad m()ima * de trabajo de cada tipo de anclaje en cada tipo de roca, con tipo de anclaje, número de pruebas, capacidad media de trabajo, rango e incerte2a de la media i se sometieron a prueba los anclajes grouteados o de resina, registrar las mediciones efectuadas durante la instalación del agujero, resina * temperaturas ambientales B' >ncluir una curva de carga versus despla2amiento corregido de la cabe2a del perno para cada prueba, una descripción de la naturale2a de todas las fallas o cualquier otra observación pertinente B'@
por este m"todo, actualmente no es factible o es mu* costoso producir muestras múltiples que tengan propiedades f&sicas uniformes /or tanto, *a que las muestras que arrojar&an los mismos resultados no pueden ser sometidas a prueba, el ubcomit" D'@' no puede determinar la variación entre pruebas, *a que cualquier variación observada se deber&a probablemente a la variación de la muestra o a la variación del operario o del laboratorio que efectúa la prueba El ubcomit" D'@' da la bienvenida a propuestas para resolver este problema, lo que permitir&a el desarrollo de un enunciado v(lido de precisión '1 Margen de error C Mo +a* un valor de referencia aceptado para este m"todo de prueba, por lo tanto, no puede determinarse un margen de error !!" alabras clae
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B
'-SM-6 D- 2AM7I8S
egún la pol&tica del 6omit" D'@, esta sección identifica la ubicación de los cambios de esta norma desde la última edición de 'BB@ * que pueden repercutir en el uso de la misma $'% nserción de advertencia faltante sobre cifras significativas en ección ' $3% >nserción de normas referenciadas D 053, D 341, D 010 * D 0'0 en la ección $4% >nserto de Wtem 3' referente a D 053 $5% Despu"s de subsección 55, adición de enunciado de advertencia conforme a D 341, que requiere votación $0% e agregó a la ección 05, Ji se someter( a prueba anclajes grouteados, asegurar que los tamaños de los cartuc+os de resina sean compatibles con los di(metros del orificio, de la barra del perno de anclaje * la longitud requerida de anclaje /ara anclajes que utili2an grout in*ectado, asegurar que el equipo * sistemas de me2cla e in*ección sean compatibles con las recomendaciones del fabricanteK $% e agregó termómetro a sección 0'1, debajo de aparatos $@% e agregó a la primera oración en la sección '3 Jo espejo para reflejar la lu2 solar por el orificioK $B% e agregó a '4 Jutili2ando un instrumento de medición de di(metroK $'1% e agregó a la sección 4', Jegistrar la temperatura del agujero dentro de la 2ona de anclajeN la temperatura de la resina o grout al momento de la in*ección * la temperatura ambiental >dealmente, los anclajes de prueba debieran instalarse bajo las mismas condiciones de temperatura estimadas durante la construcción El tiempo requerido para que los anclajes de resina o grout alcancen la resistencia esperada depende de la temperatura * puede variar de manera significativa 6onsultar la literatura del fabricante de resina o grout para tiempos recomendados de cura en diversas condiciones de temperatura /ara evaluar los efectos del tiempo de cura sobre la resistencia, los tiempos de cura pueden variarse de ' a 5 d&as bajo similares condiciones de temperatura /ara evaluar la influencia de la longitud del ad+esivo grout sobre la resistencia del anclaje, se debe someter a prueba diversas longitudes de anclaje, idealmente bajo similares condiciones de temperatura * tiempo de curaK $''% -a sección 44 se formuló de otra manera, de modo tal que la carga de falla se refiere al sistema de anclaje * no al perno $'% En la sección B'4 se eliminó transductor * se agregó Jdispositivos utili2ados para efectuar las medicionesK $'3% e agregó a B'0, Ji se sometieron a prueba los anclajes grouteados o de resina, registrar las mediciones efectuadas durante la instalación del agujero, resina * temperaturas ambientalesK $'4% e agregó a B', Juna descripción de la naturale2a de todas las fallas o cualquier otra observación pertinenteK $'5% e agregó a sección B'B, J/ara la evaluación de pernos grouteados +an de presentarse en forma gr(fica los resultados de varias pruebas para mostrar la influencia del tiempo de cura del grout * longitud del ad+esivo sobre la resistencia '1
del anclaje Deben presentarse los datos relacionados con los efectos de la temperatura para indicar los efectos de la misma sobre los tiempos de cura * los procedimientos recomendados de instalación a seguir durante la construcciónK $'0% nternational no toma partido respecto a la valide2 de cualquier derec+o de patente que alegue cone)ión con cualquier art&culo mencionado en esta norma -os usuarios de esta norma est(n advertidos e)presamente de que la determinación de la valide2 de tales derec+os de patente * el riesgo de infringir tales derec+os son de su e)clusiva responsabilidad Esta norma est( sujeta a revisión en cualquier momento por el comit" t"cnico responsable * debe ser revisada cada cinco años i no es revisada, puede ser re#aprobada o rec+a2ada us comentarios son bienvenidos, *a sea para la revisión de esta norma o para normas adicionales * deben dirigirse a la casa matri2 de <.; >nternational us comentarios ser(n cuidadosamente considerados en una reunión del comit" t"cnico responsable, a la cual usted puede asistir i siente que sus comentarios no fueron debidamente acogidos, puede +acer saber su parecer al 6omit" de Mormas de <.;, en la dirección indicada m(s abajo -os derec+os de autor de esta norma pertenecen a <.; >nternational, '11 ?arr Farbor Drive, /G ?o) 611, Hest 6ons+o+ocen, /< 'B4@#B5B, Estados !nidos /ara obtener reproducciones $una o múltiples copias% de esta norma, favor contactar <.; en la dirección mencionada anteriormente o al tel"fono: 0'1# @3#B5@5, fa): 0'1#@3#B555 o correo electrónico: serviceastmorg o bien a trav"s del sitio eb de <.; $astmorg%
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