este archivo contiene formulas para la colocación de pernos en la minería subterránea
Descripción: estructuras
Resumen para calcular el apriete o torque en pernos y tornillos convencionales
Resumen para calcular el apriete o torque en pernos y tornillos convencionales
minería
Universidad de Atacama Facultad de Ingeniería Departamento de Minas
Alumnos : Manuel Galleguillos Neyth Juan Victoriano F. Profesor : Rafael Fonseca S. Fecha : 06!"0# Materia : Fortificaci$n minera
%ntro&ucci$n 'l sostenimiento tra&icional esta forma&o (or sistemas cuya funci$n es o(onerse a la &eformaci$n &el maci)o rocoso. *omo tal+ act,a (asi-amente y solo controla el &escenso &e lo/ues &esuni&os. 'ste+ a&ems &e estar mal a&a(ta&o a las &eformaciones+ com(lica en alto gra&o la mecani)aci$n en la instalaci$n &e (ie)a+ gra-itan&o en un alto costo (or mano &e ora in-olucra&a. 1a miner2a suterrnea+ incluyen&o en algunos casos o(en (it+ a usca&o (or largo tiem(o un sistema mas econ$mico y me3or a&a(ta&o a las fuer)as im(erantes &el sistema rocoso en com(araci$n al m4to&o tra&icional 5(asi-o5 o so(ortante5. 's as2 /ue el sostenimiento acti-o5 o &inmico5 me&iante a(erna&o a &a&o la res(uesta a esos re/uerimientos. 1os (ernos se unen al terreno+ los refuer)an y se o(onen a su &esuni$n. As2+ el (rinci(al o3eti-o en el &ise7o &e sistema &e a(erna&o es ayu&ar al cuer(o rocoso (ara /ue se auto so(orte. 'l (erno+ en esta instancia+ forma (arte &el mismo entorno+ refor)an&o a la resistencia inherente &e la roca. Al contrario+ los sistemas sistemas (asi-os restringen su mo-ien&o e8ternamente. 1a miner2a metlica ha generali)a&o totalmente esta e sta mo&ali&a& &e fortificaci$n &es&e la &4ca&a &e los #0. la miner2a caron2fera ensayo en el mismo tiem(o+ (ero el material (or entonces e8istente no (ermito mayores a-ances. Prcticamente aan&ona&o en los a7os /ue siguieron+ -io resurgir el sistema con la a(arici$n &e un (rogreso im(ortante: 'l (erno &e fi3aci$n con inyecci$n &e resina sint4tica.
'n los a7os recientes el rango &e a(licaci$n &el a(erna&o sea ha am(lia&o &ei&o a los a-ances &e la mecnica &e roca e incremento &el uso &e refuer)os en e8ca-aciones suterrneas+ como una alternati-a a las formas tra&icionales &e fortificaci$n. A&ems+ el &esarrollo &e nue-os conce(tos &e (ernos ha contriui&o a masificar su uso. 9ay un numero im(ortantes &e ra)ones /ue aconse3an el uso &el a(erna&o+ algunas son: Versatili&a&+ (ue&e ser usa&o a3o cual/uier geometr2a &e galer2a. Relati-amente arato. 1a instalaci$n (ue&e ser mecani)a&a. Sim(le &e trans(ortar e instalar. %nsensiles a los efectos &e (royecci$n &e trona&uras. es(u4s &e la trona&ura+ la (ronta instalaci$n &el a(erna&o es -ital a3o la -isi$n &e la mecnica &e roca. ;san&o el a(erna&o+ la &ensi&a& &e refuer)o< es(acio &e (ernos y su longitu&= (ue&e ser mo&ifica&a. esto es (articularmente im(ortante (ara con&iciones locales &e rocas. 1a -enta3a a&icional es /ue el a(erna&o (ue&e ser fcilmente comina&o con otros sistemas &e so(orte tales como malla &e acero o shotcrete. ;na (auta im(ortante /ue &ee en lo (osile seguirse en la instalaci$n &el a(erna&o es la siguiente: Antes &e e8ca-aci$n: %n-estigaci$n &e terreno: elegir el sistema &e a(erna&os. Re/uerimiento &e e8ca-aci$n: ise7o inicial. 9istorial &e los sucesos: elecci$n &el sistema &e monitoreo. urante la e8ca-aci$n: %n-estigaci$n &etalla&a &el terreno. %nstalaci$n &el sistema &e a(erna&o. Re-isi$n &e la e8(eriencia. Anali)ar el &ise7o. %nstalaci$n &el sistema &e monitoreo. es(u4s &e la e8ca-aci$n: Monitori)aci$n &e largo (la)o.
R'V%S%>N ' 1?S S%@'MAS ' AP'RNA? Varios sistemas &e a(erna&o estn a(licn&ose en la miner2a+ mostrn&ose entre ellos &iferencias marginales &e &ise7o y son sim(lemente -arie&a&es &el mismo conce(tos. a3o un es/uema sim(lifica&os (ue&en agru(arse en ti(os o clases: Perno &e ancla3e mecnico. Perno &e ancla3e cementa&o. *ale &e acero cementa&o. Pernos &e fricci$n.
Pernos &e ancla3e mecnico: 'ste (erno tiene la caracter2stica &e fi3arse solo en el fon&o &el arreno. 'sta uni&o en la roca en un solo (unto o rea limita&a a un collar &e contacto. a3o esta -isi$n se &i-i&en en: is(ositi-o &e e8(ansi$n con ranura y cu7a. is(ositi-o &e cono y en-ol-ente. 1a e8(ansi$n &e una en-ol-ente &e fierro se (ro&uce (or la rotaci$n &el (erno y la inclusi$n &el cono. 1a en-ol-ente se a(rieta fuertemente contra la a (are& &e la (erforaci$n. *on (ocas e8ce(ciones el (erno &e ancla3e mecnico esta &ise7a&o (ara rocas &e &ure)as me&ianas o altas. Para rocas &e &ure)as muy altas no resulta recomen&ale ya /ue esta (ro(ie&a& e-itara la e8(ansi$n y agarre &e la en-ol-ente en la ca3a &el arreno facilitan&o el escurrimiento a3o carga. Algunos antecedentes de diseños de pernos de anclaje mecánico: *ali&a& &el acero &el (erno B0 C(mm" imetro &el (erno !6 mm 1imite elstico &el acero !D ton Resistencia a la ru(tura !E ton Peso &el (erno sin (lanchuela o tuerca " Cgmt 1argo &el (erno sin restricciones imetro &e la (erforaci$n #E mm @i(o &e (erno Acero liso.
VENA!A": != 'l costo es relati-amente a3o "= 'ntrega inme&iatamente &es(u4s &e ser instala&o+ la acci$n &e sostenimiento. = *on la acci$n &e rotar el (erno+ la tensi$n se entrega en la cae)a &el (erno+ en contacto con el maci)o rocoso+ re(artien&o la tensi$n en to&o el (erno. D= A(lican&o alg,n ti(o &e relleno+ &es(u4s &e a(licar la tensi$n al (erno + (ue&e ser-ir como sostenimiento (ermanente. #= 's un sistema -erstil &e sostenimiento (ara con&iciones &e roca &ura. DE"VENA!A": != Su uso est limita&o a rocas me&ianamente &uras o &uras. "= ee ser monitorea&o y che/uea&o (ara -erificar las con&iciones &e tensi$n a(lica&as se mantienen en el tiem(o. = Pier&e su ca(aci&a& &e sostenimiento como resulta&os &e las -iraciones &e la trona&uras o cuan&o la roca se &eteriora alre&e&or &el collar &e la (erforaci$n (ro&ucto &el alto esfuer)o &e la roca. D= Su acci$n el tiem(o (ue&e -erse altera&a (or la corrosi$n &el metal. #= if2cil &e instalar.
P'RN?S *'M'N@A?S: 1os (ernos cementa&os han si&o usa&os en los (asa&os D0 a7os en miner2a y oras ci-iles. 'l ti(o mas com,nmente usa&o es el (erno &e arra ti(o &e fierro o acero trata&o. Se utili)a cemento o resina como a&herente. 1a resina resulta con-eniente (ara ser usa&a en (ernos someti&os a altas tensiones &es&e momentos tem(ranos y se (restan (ara (retensa&o. 'sto no &escarta su uso en (ernos sin tensi$n (re-ia. 'n cual/uiera &e sus -arie&a&es es recomen&ale (ara so(orte tem(oral o (ermanente a3o -aria&as con&iciones &e rocas. 'l (erno &e acero trata&o se utili)a (re&ominantemente en a(licaciones &e ingenier2a ci-il en instalaciones (ermanentes. 9ace (oco a7os atrs se antici(o /ue la resina (o&r2a + en general+ reem(la)ar el uso &el cemento como uso a&herente+ sin emargo (or una serie &e ra)ones (rinci(almente costo esto no ha ocurri&o.
Algunos antecedentes de diseño de los pernos con resina: *ali&a& &el acero #E H(mm" imetro &el (erno "0 mm 1imite elstico acero !" ton Resistencia a la ru(tura !E ton Peso &el (erno "+6 Hgmt 1argo &el (erno sin restricciones imetro &e (erforaci$n # I# mm @i(o &e (erno Acero con estr2as me&ias.
Ventajas # Desventajas del perno cementado$ Ventajas: != 'l (erno entrega r(i&amente la acci$n &e sostenimiento "= Si se usa una resina &e r(i&o frage en el fon&o &e la (erforaci$n+ el (erno &e ancla3e (ue&e ser tensiona&o. = Alta resistencia a la corrosi$n en instalaciones (ermanentes. Desventajas: %nfluencia &e las con&iciones amientales suterrneas (ro(ia &e una acti-i&a& minera (ue&en afectar las caracter2sticas /u2micas &e la resina. 1a resina tiene una -i&a ,til limita&a &e(en&ien&o &e las con&iciones amientales /ue se tengan. 'l sistema &e (erno &e ancla3e con resina es &e alto costo.
*ales &e acero cementa&o 'ste sistema ha si&o utili)a&o en refuer)os &e estructuras rocosas &e oras ci-iles en los (asa&os "0 o 0 a7os. *omen)aron a ser intro&uci&os en la miner2a hace !# a "0 a7os+ tenien&o un notale &esarrollo en sistemas sin (retensi$n. 9ay -arios hechos en el uso &el cale fle8ile res(ecto &e la arra &e acero o acero trata&o /ue lo hacen (articular. Por e3em(lo+ la -ariaci$n &el largo &el arreno no le afecta (or cuanto el cale (u&e ser instala&o en cual/uier longitu& y galer2as estrechas. @iene una alt2sima ca(aci&a& &e so(orte &e carga con un costo mas re&uci&o y (or ultimo se (resta notalemente (ara la mecani)aci$n. Su uso como elemento &e ancla3e esta crecien&o notalemente y son utili)a&o en sistema (ermanente &e fortificaci$n. 'n ingenier2a ci-il ha teni&o notale &esarrollo. 'l cale normalmente utili)a&o corres(on&e al ti(o &e !#+" mm (or siete torones. Venta3as y &es-enta3as &el cale cementa&o.
VENA!A": != Son &e a3o costo. "= *orrectamente instala&o se transforma en un sistema &e sostenimiento com(etente y &ura&ero. = Pue&en instalarse cual/uier longitu& &e cales en sectores &e es(acios re&uci&os D= 'l sistema asegura altas resistencia &e los cales instala&os+ en &i-ersas con&iciones &e roca. #= Actuan&o como so(ortes (ermanente+ tiene alta resistencia a la corrosi$n.
Desventajas:
!= ;na (retensi$n &el cale solo (o&r ser (osile con una instalaci$n es(ecial. "= el uso &e cemento estn&ar re/uiere &e -arios &2as &e fragua&o+ antes &e /ue el cale (ue&a tomara carga. A%&UN'" ANE(EDENE" (EMENAD':
!E0 H(mm" "E mm #0 ton #0 ton +! Hgmt sin restricciones # mm y su(erior.
Pernos &e fricci$n: 1os (ernos &e ancla3e &e friccion re(resentan el mas reciente &esarrollo en la t4cnica &el a(erna&o lo mas conoci&o son "plit "et$ ",elle-
Para amos sistemas la resistencia a la fricci$n (ara el &esli)amiento entre la roca y el acero+ en s,elle- suma&o a la acci$n mecnica &e lo/ueo es genera&a (or la fuer)a a8ial entre la su(erficie &el arreno y (erno. 'n instalaciones transitorias la (resencia &e hume&a& no ser incon-eniente+ (ero &ee &escartarse (ara uso (ermanente a3o estas con&iciones. Aun/ue los &os sistemas estn &escritos en un mismo &enomina&or+ estrictamente halan&o solo el s(lit set es realmente &e fricci$n. 'n el caso &e sKelle8 comina la fuer)a &e fricci$n suma&a al mecanismo &e e8(ansi$n &el (erno en le arreno /ue haitualmente tiene (are&es irregulares. 'sta situaci$n genera una acci$n &e lo/uea&o /ue (ermite otener una alta resistencia a la tracci$n. Amos (ernos son haitualmente usa&os en la miner2a+ sin emargo+ su uso en ingenier2a ci-il es limita&o (ero el sKelle8 esta ganan&o en traa3os &e t,neles. A%&UN'" ANE(EDENE" DE DI"E)' DE% .E+N' ".%I "E imetro &el tuo 1imite elstico acero Resistencia a la ru(tura Peso tio sin (lancha 1argo &el tuo
L mm L ton !! ton !+E Hgmt 0+L .0 m
imetro &e (erforaci$n
# E mm
Venta3as y &es-enta3as &el Perno s(lit set VENA!A": != %nstalaci$n muy sim(le "= 'ntrega inme&iata acci$n &e so(ortamiento. = *e&e y mantiene (lena su3eci$n D= 'l (leno contacto alre&e&or &e la fortificaci$n (ro-ee gran resistencia al &es(la)amiento &e la roca a lo largo &e los (lanos &e ci)alle y &e estratificaci$n. #= Fcil a(licaci$n con malla &e sostenimiento. 6= No re/uiere otro e/ui(o /ue no sea el 3umo o (erfora&ora manual (ara ser instala&o. DE"VENA!A": != 'l &imetro &e (erforaci$n es muy im(ortante (ara lograr un correcto funcionamiento &el sistema. "= A menos &e usar aceros gal-ani)a&os en la faricaci$n &e los (ernos+ no se (ue&en usar (or largo tiem(o+ (or (rolemas &e corrosi$n. = Relati-amente caro. D= Pernos largos (ue&e causar &ificulta& en su instalaci$n.
1a ra)$n &e (o(ulari&a& &el (erno ti(o s(lit set es su fcil colocaci$n y la facili&a& &e colocarlo. 'n mina 'l sol&a&o se colocaa me&iante un 3umo y su ren&imiento era #0 (ernos (or turno con s$lo &os homres y colocaci$n &e mallas no e8iste ning,n otro (erno /ue (ue&a com(etir en ren&imiento &e colocaci$n. Algunos antecedentes de diseño del perno s,elle-
imetro &el tuo 1imite elstico acero Resistencia a la ru(tura Peso tio sin (lancha 1argo &el tuo imetro &e (erforaci$n
"6 mm ! ton ! ton "+6 Hgmt *ual/uiera # I # mm
VENA!A" / DE"VENA!A" DE% .E+N' "0E%%E1$ VENA!A": != Sim(le y r(i&a instalaci$n "= 'ntrega la acci$n &e sostenimiento inme&iatamente &es(u4s &e ser instala&o. = Pue&e ser usa&o en &iferentes con&iciones &e ti(o &e roca. D= 1a instalaci$n causa contracci$n en el largo &el (erno e inci&e en una uena (retensi$n. DE"VENA!A":
!= relati-amente caro "= se re/uiere (rotecci$n anticorrosi-a (ara instalaci$n (ermanente.
Accesorios &e a(erna&o: ;n cierto numero &e accesorio son usa&os con los (ernos+ a&emas &e la (lanchuela. 'stos haitualmente utili)an una serie &e elementos (ara so(ortar mallas &e acero o efectuar shocreta&ura &e galerias: != Planchas &e acero <(lanchuelas=: 'l (ro($sito /ue cum(le la (lanchuela es &istriuir unif$rmenle la carga sore la cae)a &el (erno+ alre&e&or &e su @erminal e8terior. Para mantener la elastici&a& el sistema &e a(erna&o+ la elecci$n &e la (lanchuela es esencial. 1a (lanchuela (lana &ee ser instala&a cuan&o la su(erficie rocosa el lisa y el (erno se instala (er(en&icularmente a la su(erficie &e la roca+ (u&i4n&ose me3orara esta con&ici$n construyen&o una tuerca &e uni$n hemisf4rica. 'n este caso el (erno (o&r uicarse olicuo sin intro&ucir fuer)as &e tensi$n. 1a &es-enta3a &e la (lanchuela (lan es /ue solo una re&uci&a su(erficie &e ella termina so(ortan&o los esfuer)o+ (ro&ucto &e su natural &eformaci$n. a3o una carga me&ianamente gran&e la roca se (ue&e /uerara en este (unto y re&ucir la tensi$n &el (erno en "0 B0O &e su carga original &ei4n&ose retensionar. 'ste incon-eniente (ue&e ser su(era&o con el uso &e (lanchas cur-as o triangulares /ue (oseen una su(er(ie mas e8tensa y a&ecua&a &e so(orte+ &an&o mayor fle8iili&a& al sistema. Si el (erno es (re-iamente tensiona&o y &e(use cementa&o+ la tensi$n sore el mismo se (reser-a y la acci$n &el ulon no &e(en&er mayormente &e la (lanchuela. *uan&o se usan (ernos &istensiona&os+ (or e3em(lo cementa&o+ una sim(le (lancha (o&r colocarse (ara asegurar un a&ecua&o ancla3e. 'n to&o los casos+ las (lanchas (ue&en &ar alg,n so(orte a la roca su(erficial si la tuerca ha si&o con-enientemente a(reta&a+ aun/ue a -eces tami4n (ue&e colocarse el (erno sin (lancha+ es(ecialmente si la roca es masi-a+ no e8isten ca(as estratifica&as. "= Malla metlica: os ti(os &e mallas se utili)an com,n mente con el a(erna&o estas son las mallas tren2adas # soldadas$
Malla tren)a&a: es fle8ile y fuerte y generalmente se le utili)a en techos &e galer2as (ara (re-enir acci&ente al (ersonal o e/ui(os (or ca2&as &e tro)os &e rocas. Se atra(a en inter-alos en !.0 a !.# m+ y &e(en&ien&o &e esta &istancia+ (ue&e acumular un consi&erale (eso &e roca /uera&a. Malla sol&a&a: consiste en con3untos &e alamres &e acero &e forma rectangular o cua&ra&a+ sol&a&as en sus intersecciones. Se utili)a (ara refor)ar el shocrete y es mucho mas r2gi&a /ue la malla tren)a&a general mente se asegura a los (ernos con (lanchas es(eciales+ secun&arias a las /ue estn en contacto con el terreno. = Shocrete: *om,nmente se usa en cominaci$n con el a(erna&o en un am(lio es(ectro &e con&iciones &e terreno+ (articularmente en ingenier2a ci-il suterrnea en miner2a. Se utili)a ca&a -e) ms cuan&o se &esea fortificar su(erficie &e rocas entre corri&as &e (ernos. %NS@A1A*%>N S%S@'MAS ' AP'RNA? 1a instalaci$n &e (ernos y cales &e acero &ee ser e3ecuta&o &e tal manera /ue esta fase comience como una (arte integral &el ciclo &e e8ca-aci$n entregan&o un so(orte tem(oral a la roca. a&o /ue -arios ti(os &e a(erna&os &een ser usa&os como sistemas (ermanentes &e fortificaci$n+ es im(ortante consi&erar el refuer)o tem(oral como un (aso a lo (ermanente. 'l traa3o &e e3ecuci$n &ee ser e3ecuta&o (or (ersonal i&$neo+ e8(erimenta&o y entrena&o (ara esta faena. 'n general el a(erna&o con cale o arra es un (rolema (ara el enten&imiento &e los traa3a&ores. 'l (roce&imiento manual es aun el sistema com,nmente usa&o+ aun/ue los (asos (ara la mecani)aci$n han si&o notales. a se cuenta con e/ui(os ca(acita&os (ara efectuar el ciclo com(leto &e fortificaci$n con una -eloci&a& y confiaili&a& su(erior al sistema manual. ee &arse 4nfasis aun a&ecua&o sistema &e (lataforma (ara el traa3o &e a(erna&o. Por otro la&o+ una &e las causa mas re(etiti-as &e acci&entes+ /ue in-olucra ca2&a &e rocas+ es una ina&ecua&a faena &e acu7a&ura <&es(e3e &e rocas sueltas en ca3as y techos &e galer2as= &es(u4s &e la trona&ura. %nstalaci$n &e (ernos mecnicos 'l &imetro es fun&amental (ara la instalaci$n &e los ulones mecnicos o &e e8(ansi$n no &een insertarse en arrenos muy estrechos o am(lios. Para colocarlos+ &een llegar hasta el final &e la (erforaci$n+ cuan&o la (lancha tenga contacto con la su(erficie &e la ca3a. 'n el caso &e los (ernos con &is(ositi-os con e8(ansi$n conoen-ol-ente+ &ee girarse la tuerca hasta alcan)ar el tor/ue re/ueri&o. 's muy con-eniente usar lla-e &e tor/ue con &escone8i$n automtica cuan&o el -alor se alcance. Se recomien&a a(licar tor/ues entre rangos &e !# a D0 Nm. A me&i&a &e su a(licaci$n+ la tensi$n sore el (erno genera la e8(ansi$n &e la en-ol-ente /ue se a(rieta fuertemente a las (are&es &el arreno.
istinto resulta el caso &el (erno con &is(ositi-o &e e8(ansi$n (or ranura y cu7a+ ya /ue su ca(acita&a final &e so(orte estar &etermina&a (or la (resi$n &e los im(actos efectua&os (or la (erfora&ora o martillo neumtico. 'n los (ernos con cono y en-ol-ente+ la relaci$n entre el tor/ue y tensi$n &el (erno (ue&e escriirse como: PQ*@ on&e P Q @ensi$n &el (erno en NeKton
1a tensi$n &el (erno &ee ser a(lica&a con una herramienta /ue gire la tuerca hasta /ue se alcance el ni-el &e tor/ue. @2(icamente en la resina &ee ser tensiona&a entre ! a # min &es(u4s &e la instalaci$n+ mientras /ue con cemento el (erno re/uiere &e un (ar &e horas (ara estar a (unto+ &e(en&ien&o &el a&iti-o y tem(eratura &e la roca. 'l (erno con lecha&a es /ui)s el m4to&o mas com,n y -erstil entre los sistemas &e a(erna&o. 'n el caso &e la resina+ &ee cui&arse las fechas &e -encimiento &e las (arti&as+ cui&an&o &e almacenarlas el menor tiem(o (osile. 'l tiem(o &e instalaci$n t2(ico (ara un (erno &e &os metros &e largo llega a B# seg. como (rome&io sin consi&erar el tiem(o &e (erforaci$n %nstalaci$n &e cales cementa&os 1os cales cortos+ menores a 6 m+ (ue&en reem(la)ar al (erno con aceros trata&os. 1a instalaci$n (ara cales cortos es similar a la &e los (ernos lecha&os e8ce(to /ue la resina raramente se usa como un agente a&herente. 'l tiem(o &e instalaci$n t2(ico (ara un cale &e &os metros toma alre&e&or &e !00 seg. 'l cemento es usa&o e8clusi-amente en cales &e longitu& menor a 6 m. 1a instalaci$n es como sigue: 'l tuo alimenta&or es inserta&o hasta el final &el arreno y se retira a me&i&a &el llena&o &el hoyo con cemento. es(u4s /ue se termina esta fase+ se em(u3a el cale hasta tocar con el fon&o. 's recomen&ale me&ir los largos &el arreno y cale (re-iamente+ (ara asegurar /ue la instalaci$n sea com(leta. eer usarse un sello (ara arrenos -erticales+ /ue im(i&a la ca2&a &e la lecha&a. 1a relaci$n aguacemento mas con-eniente a usar es !:
'l tiem(o t2(ico /ue toma la colocaci$n &e un (erno &e ".D m &e largo es en (rome&io "# seg. 'nsaye &el a(erna&o *ausas comunes en el a(erna&o son: 'lecci$n incon-eniente &el m4to&o &e a(erna&o %na(ro(ia&a &ensi&a& arreno muy corto o muy largo %ncorrecto &imetro &e (erforaci$n arreno mal lim(ia&o acero sucio %na(ro(ia&a me)cla o colocaci$n &e lecha&a Agentes cementantes con fecha -enci&a %na&ecua&a luricaci$n &e tuercas %ncorrecto (roce&imiento &e instalaci$n o &e (rueas M4to&os &e ensaye a= @est &e e8tracci$n: significa /ue el (erno es someti&o a tensi$n hasta /ue este falla. Se mi&e el &es(la)amiento y tensi$n en el (roceso = lla-e &e tor/ue: una lla-e &e tor/ue (ue&e usarse (ara me&ir in&irectamente la carga en el (erno. 'l tor/ue se a(lica hasta /ue la tuerca se &etenga. c= *el&a &e carga: la carga en el (erno (ue&e me&irse uican&o una cel&a &e carga entre la (lancha y la roca. 1a cel&a entregara una uena lectura &e la carga &el (erno en funci$n &el (erno si ella se instala correctamente. &= ?-ercoring: la e8tracci$n &e un (erno (or ?-ercoring (ermite &eterminar la integri&a& &e la lecha&a o cha/uear la corrosi$n e= *omo caso es(ecial: el SKelle8 (ue&e (roarse insuflan&o agua con la oma /ue -erificara la (er&i&as &e (resi$n o falta &e ella (or la acci$n &el terreno f= Pruea electr$nica no &estructi-a: (ernos lecha&os con cemento y resina+ (ue&en ensayarse (or el (rinci(io &e on&as &e esfuer)os reflecta&as. un sensor es(ecialmente &ise7a&o contenien&o cristales (ie)oel4ctricos es (resiona&o contra la su(erficie (lana fina sore el (erno. ?n&as elsticas &e com(resi$n y fle8i$n son transmiti&as en el (erno. Alguna energ2a es transmiti&a en le (egamento hacia la roca y consecuti-amente la am(litu& &e on&a &ecrece. 1as elsticas son reflecta&as &es&e el final &el (erno y graa&as en el e8tremo o(uesto (or los cristales (ie)oel4ctricos. Si el me&io cementante es com(leto y &e uena cali&a&+ la am(litu& &e on&a reflecta&as (ermite calcular el largo &el (erno *APA*%A ' *ARGA 'N P'RN?S 1a ca(aci&a& &e carga &e un (erno &e ancla3e &e(en&e esencialmente &e su ti(o. Sin emargo+ (ara un mismo ti(o+ ella (ue&e -ariar notalemente. 'n to&o caso+ la (ruea &e e8tracci$n &e ulones correctamente instala&os entrega una me&i&a &e carga /ue (ue&e ser-ir como (atr$n (ara &iferentes ti(os &e ellos. 'sto no im(lica /ue necesariamente sea el
test &e e8tracci$n e8clusi-o (ara e-aluar el ti(o &e sistema a usar. 'l resulta&o oteni&o &ee ser usa&o como una (auta. *?NS%'RA*%?N'S ' %S'? 'l &ise7o &el sistema &e a(erna&o es sicamente una materia /ue comien)a con la (re&icci$n &e magnitu&+ &irecci$n y ti(o &e esfuer)os a /ue ser someti&a una )ona -irgen. 'n la (rctica este no es un (rolema tri-ial &es&e /ue la carga &e esfuer)o en cuer(os rocosos &e(en&e &e un n,mero &e factores tales como geometr2a &e la e8ca-aci$n+ con&iciones &el cuer(o rocoso+ esfuer)os inherentes en la roca+ etc. 1a siguiente lista entrega algunos &e los factores /ue influyen en el &ise7o &e fortificaci$n suterrnea: Pro($sito &e la e8ca-aci$n Fortificaci$n tem(oral o (ermanente Re/uerimiento &e seguri&a& *onsi&eraciones (racticas Geometr2a e8ca-aci$n is(oniili&a& &e acceso @4cnicas &e e8tracci$n Pro8imi&a& a e8ca-aciones -ecinas 'sta&o general &e esfuer)os. *on&iciones &el cuer(o rocoso. *on&iciones &e agua suterrnea. Posiles 3uegos &e fallas. Veloci&a& &e fortificaci$n. @iem(o (ara la acci$n &e fortificaci$n '8(eriencia (re-ia *osto y &is(oniili&a& *on&iciones &el cuer(o rocoso. 1as rocas se clasifican seg,n su origen en tres categor2as: Rocas se&imentarias. Rocas metam$rficas. Rocas 2gneas. 1a roca se&imentaria consiste en un ensamle &e &etritus y (ie&ras &e otras rocas en una matri) &e materiales tales como arenas+ calcitas+ cuar)o+ etc. 1a roca metam$rfica: son (ro&uci&as (or la acci$n &e tem(eraturas+ esfuer)os+ flui&os calientes &e otras rocas+ se&imentarias o 2gneas. 1a roca 2gnea : finalmente+ corres(on&en a un con3unto &e minerales cristali)a&os tales como cuar)o+ (lagioclasa+ (iro8enos+ mica+ etc.
1as (ro(ie&a&es &e las rocas son sumamente -ariales+ aun en un mismo t,nel+ no ostante la masa rocosa (ue&e al mismo tiem(o ser uniforma&a o ien &efini&a con res(ecto a la estructura geol$gica. Elecci3n del sistema de apernado:
Se muestra una (auta /ue se7ala el cam(o &e acci$n &e loa &iferentes ti(os &e (ernos. Pernos ancla&os mecnicamente No son recomen&ales (ara ser usa&os el las siguientes con&iciones: 'n roca lan&a+ /ue se -ea afecta&a (or el mecanismo &e e8(ansi$n &el sistema &e (erno *erca &e acti-i&a& con trona&uras+ &on&e la tensi$n en le (erno (ue&e (er&erse *omo fortificaci$n (ermanente+ si le (erno no es cementa&o *ercano al a-ance &el frente+ &on&e la acti-i&a& &e &eformaron &e la roca es significati-a. 'n reas &e fuertes (resiones &on&e se (ue&an encontrar fen$menos &e estalli&os &e rocas. 'n a(licaciones &on&e la tensi$n &el a(erna&o no (ue&a ser che/uea&o Para resistir mo-imientos cortantes &e la roca 'n roca muy &ura 'n roca muy fractura&a Pernos o cales cementa&os No se recomien&a en los siguientes casos: 'n a(licaciones &on&e la cali&a& &el agente a&hesi-o no (ue&a ser che/uea&a. 'n arrenos con flu3o continuo &e agua *uan&o el agente a&hesi-o es cemento y es necesaria una acci$n inme&iata &e so(orte. 'n rocas /ue (resenten fracturas /ue (ue&an &es-iar el agente cementante Pernos tensiona&os cuan&o estn cerca &el a-ance &e la laor &on&e la &eformaci$n &e la roca es significati-a+ o cuan&o se atra-iese reas con (otenciales estalli&os &e rocas Pernos &istensiona&os en maci)o rocosos /ue est4n su3etos a &eformaci$n e8tensa. Pernos &e fricci$n No se recomien&a en los siguientes casos: 'n sistemas &e fortificaci$n (ermanente sin una (rotecci$n (ara la corrosi$n. Para resistir mo-imientos &e corte
No utili)ar S(lit Set en reas confina&as o re&uci&as+ &on&e sea &if2cil controlar el &imetro &e (erforaci$n+ o en rocas con mucha Fracturaci$n o ien lan&as 'l SKelle8 no es recomen&ale en reas &on&e se antici(a una gran &eformaci$n *T1*;1?S ANA1U@%*?S ' AP'RNA?S Princi(io (ara clculos &e a(erna&o: 1os techos &e las galer2as act,an como -igas /ue se a(oyan en los e8tremos &e la galer2a. Si se consi&eran &os estratos &el techo cuyos es(esores son h! y h"+ y sus anchos . Sea a&ems el claro % y la carga uniforme /+ e8istir2a un esfuer)o m8imo &e fle8i$n en la (arte central &e ese claro /ue se calcula como Q0.B#
/%W . h!WXh"W
Si las &os ca(as se unen entre si (or me&io &e (ernos+ la fle8i$n Y en la mita& &el claro ser: Y Q0.B#
/%W .
Pue&e -erse /ue -alor &e Y es mucho menor /ue . Si h! Q h" Qh0+ la relaci$n entre los &os casos es como sigue: Q 0.B#
'3em(lo num4rico: *onsi&erar una roca con ca(aci&a& &e resistencia &e "00 HgcmW. ;n (erno &e "\ &e conici&a& y un rea &e "# cmW. [ Q 0.00!D "00 Q 0."E P Q "# "00
] Q A&herencia entre el (egamento y el (erno en cm. ; Q *ircunferencia &el (erno en cm. % Q 1ongitu& &el (erno. '3em(lo num4rico *onsi&erar como limite elstico &el acero ".000 HgcmW+ el &imetro &e ".# cm y longitu& &e "00 cm. 1a a&herencia &el (egamento y la &el (erno se calcula como: ] Q 0."#".000".#"00 Q 6."# HgcmW P Q ];% Q 6."#E".#^"00 P QLE!B.D Hg %S'? ' P'RN?S. *?N%*%?N'S 'S@R;*@;RA1'S ' 1A R?*A. Para -isuali)ar la estaili&a& &e los lo/ues ancla&os (or (ernos y (o&er elegir sus caracter2sticas estructurales+ se su(one la e8istencia &e un cuer(o inestale /ue forma un ngulo con la hori)ontal. 'l (eso &el lo/ue es P. Si la fuer)a cortante a lo largo &e la su(erficie agrieta&a e8ce&e a la fuer)a &e fricci$n+ el lo/ue se mue-e y sore-iene su cola(so. @Z Q PsenZ_.NZ Q PcosZ Rs Q NZ tg[ Q PcosZ tg[ Se usca /ue Rs ` @Z R ! Q Pcos Q P
Q R@Z Q
Pc Q
Se tiene /ue: P Q Peso muerto &el lo/ue se(ara&o (or las su(erficies agrieta&as
R Q Suma &e fuer)as /ue se o(onen al mo-imiento
Q es(aciamiento &e los (ernos
% Q 1ongitu& &el (erno
Q m. Q Fractura&o. Q *ar$n &e (ie&ra Q !.B#m Q ".# tonmd Q !m
1a longitu& &el (erno ser: l Q 1" Q " Q !.#m *uan&o e8iste un techo inme&iato /ue -a a se(ararse &el techo (rinci(al+ la longitu& &eer ser mayor al es(esor (or lo menos 0.#m. 'n &efiniti-a ser: l Q h X 0.# Q !.B# X 0.# Q"."# cm
1os (ernos &eern so(ortar la carga esttica &el techo. 'l n,mero m &e (ernos se calcula como: mR ` 1hc m ` 1hc <0.BE#a&W= cR o Rm Q Si se toman (ernos con & Q ".# cm+ &e resistencia B < a Q ".D00 HgcmW= con un factor &e seguri&a& n Q " m Q <!+B#!"+#"=<0.BE#"D0000.0"#W= Q "." Q 1a &ensi&a& &e los (ernos mo Q m 1c Q <!= Q !
