Org-Diseño de Ademes en Minas (Listo)

La presante obra as importante en las publicaciones mineras porque proporciona el diseño y eí cálculo de las dimensiones nes reaies reai reaies es de de de los los ade ade ade mes para Jas Jas minas. S í se tienen en men men te íe íe s casos que qu que e sa incluyen en este libro,.un ingeniero puede resolver sus propios problemas de ademe y hacer cálculos con la ayuda de numerosas tablas y fórmulas que se proporcionan en el mismo. Los seis capítulos abarcan ademes de madera, ademes de aesro en túneles, pernos de anclaje, anclaje, anclaje armado, ademes de acero acero en en las las frentes frentes largas lar gas,, adem adem es de con con con creto creto y material material material de rell rell rell eno. Se Se dan dan cocomo ejemplos numéricos, con dimensiones reales, los diseños de ios marcos de madera para túneles, arcos ds acero, pernos • de anclaje, postes y cabezales, ademes ademes mecanizadas, mecanizadas, concreto concreto lanzado, revestimiento lanzado, revestimiento de de concreto concreto y relleno relleno hidráulico. hidráulico. Ade Ade m«s, m«s, se se se eestudian estudi estIngeníenles udian an d etallada etal etalla eta ladam dam mmateriales ente las propi pr p ropi opi ademes, edades edades físicas, ftales ís ís i ca ca s, s, m eecánicas dellada los para como 1a madera, madera, el el acero, acero, concreto concreto yy material material de derelleno. relleno. Por ía calidad de ías’expiscaciones, esquemas, problemas problemas yy Diseño ds ademes ademes en minas   es         un       libro de texto útil amplitud   Diseño para ios estudiantes y profesores de la carrera de Ingeniería de ¡Vsinas, así como obra de consulta para los ingenieros de Ccsmoo.

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DI SEÑO SEÑO DE Temas destacados destacados de de la obra:

e Ademes Ademes de de ma ma dera dera s Diseño de ademes ademe ademess de de de made mad made e ra e Adem Adem es de de acero acero par par a tunelas » Diseño Diseño de arco arco s rígidos rígidos s Pernos de de ancl ancl aje aje ® Ancla Anc A nc nclaj la lajj e arma armado do s Ade mes mes de de acero acero para para para J as fren fren tes lar lar lar gas gas © Dise Di s e ño ñ o de de ad aademes ad d emes em em es es m meca ec ec a s Ademes Ademes d e concr co conc concr ncr r eto eto • Material da reile rei reilen len n o

nnizad niz iz iz ad ad ad os

EN EN M

ADEMES I NAS' NAS'

Versiónautorizada Versiónautorizada en español español dela obra obra public publicadaen adaen inglés inglés por  JohnWüey & Sons, Inc., Inc., conel titulo DESIGN DESIGN OF SUPPORTS SUPPORTS ¡N MINES MINES © JohnWiley & Sons, Sons, Inc. ISBN 0-471-86726-8 0-471-86726-8

El Dr. Cemal Cemal Biron, Biron, jefe jefe del Depar Departam tamen ento to de Ingen Ingenie iería ría de Mi nas de la U nivers niversii dad Técnic Técnicaa de Estam Estambul bul y profeso profesorr vi sitant sitantee de l Deoart Deoartaamentó de Minas e Ingeniería de Minerales en el Instituto-Politécnico de Virginia y en la Univer Universid sidad ad de este este estado estado de EE. UU., UU., durant durantee el ano académico 1980-1981, impartió tres cursos para estudiantes estudiantes de licenciatura y-postgrado: “Principios de mecánica de rocas”, “Intro ducción a la ingeniería ingeniería de minas” y “Control del suelo en minas de

Versiónespañola:   MARIOMORALES CASTRO   Revisión Revisión técnica:        DAVIDGOMEZRUIZ Ingenie Inge nierode rode Minas Minas yMetalur yMetalurgist gistaa y profes profesor or de de carrer carreraa de medi medioo tiem tiempo po en la Facul Faculta tadd de ingen ingenie ierí ríaa de !a Unive Univers rsid idad ad Nacional Nacional Autónoma Autónoma de México. México. Maestría Maestría en Ciencias Ciencias en ei área área de Economia Economia Minera Minera de la UniversidadEstatal UniversidadEstatal de Pennsylvania, Pennsylvania, EE.

UU.

Elabo Elaborac ració ión: n: SISTEMAS EDITORIALES EDITORIALES TECN TECNIC ICOS, OS, S.A. de C.V.   La presen presentacióny tacióny disposic disposición ión en conjunco conjunco de                DÍSEÑG DÍSEÑG DE ADEME ADEMES S EN MINAS MINAS   sonpro piedad piedad del editor. Ninguna Ninguna parre de esla obra  obra                  puede ser reproducida reproducida o ¡ransmii ¡ransmiiida,medíanl ida,medíanlee ningúnsistema  ningúnsistema                ométodo, ométodo, electró electrónica nica o mecánic mecánico(incluyendoe! o(incluyendoe! foiocop foiocopiado iado,, la grabacióno cualquier cualquier sistema de recuperacióny recuperacióny almacenamiento  almacenamiento            de información),sin información),sin consentimiento consentimiento por escritodei editor. Derechos reservados:

carbón carbón . Los ap untes untes y la inform informaci ación ón del úl timo timo curso curso s e han incor incor   ppoo rado a este este libro. En las las pub licaciones licaciones mineras mineras seenc uentran tratados sobre mecamca de roca roca s y varios varios más más sobre ademe ademess de minas minas pero pero se ha visto visto que existe existe una necesid necesidad ad en el área área de diseño diseño y cálculo cálculo de las ¿mansion ¿mansiones es reales reales paxa los adem es en las minas. minas. £1 óresem e libro es crito por el Dr. Biron Biron y el Dr. Arioglu, Arioglu, satisface satisface plenamen plenamente te esta’ne esta’ne cesidad, al retornarlo con ejemplos numéricos numéricos aplicados a varios siste mas de ademes   para para techos. Esta importante contribución puede puede usarse usarse como libro libro de texto texto para los estudiant estudiantes es d eingeni ería deminas ycomo -ibro ae consulta consulta para los los ingenier ingenieros os de campo. campo. Es un placer placer p ara m í respa respa ldar ldar este este esfuer esfuerzo zo crea crea tivo tivo ei cua! cua! es una contribución substancial a las publicaciones publicaciones sobre ingeniería ingeniería de minas en en el importante campo de los métodos de de ademe.

© I9S7, EDITORIAL EDITORIAL LIMUSA, LIMUSA, S.A. de C.V. Baideras Baideras 95, Primer piso, piso, 06C40 México i, D.F.

J RICH RICHAR ARD D LUCAS LUCAS   Jefe del Departamento Departamento de Ingeni Ingeniería  ería                deMinas del Instituto Polit écnico            de Virgini Virginiaa y de la Univer Universid sidad ad Es Es -      tatal tatal de de Blac Blacks ksbu burg rg,, Virg Virgin inia ia,, E£. E£. UU.

Miembr Miembroo dela CámaraNacio CámaraNacional nal dela Industria Industria Editorial. Editorial. Registro Registro No. 121 Primer Primeraa edición edición:: 1987 1987   Impreso'en México  México            (¿735)

ISBN ISBN 963-18-2143 963-18-2143-2 -2

Dicie Diciemb mbre re de 198 19822

 Departam ento de Ingenie ría de Minas   universidad Técnica de Estambul

Ei curso Con trol del suelo en las minas de carb ón” nos motivó a es cribir    Diseño de Adem es en Minas". Estelibro se escribió para enseñar  eí “concepto de diseño” a los estudiantes de minería. Los capítulos abarcan ademes de madera. -.arcos deacero para túneles,pernos dean claje, ademes de acero para frentes largas, ademes de concreto y uso de relleno com o ademe. Cada cap ítulo describo l as propi edades físi cas, mécanicas e ingeníenles de ios materiales que se utilizan, tales como madera, acero, concreto y relleno. las presiones que se generan en los túneles, frentes largas, etc. se calculan por medio de fórmulas prác ticas. El diseño de los marcos de madera pan túneles, arcos de acero, pernos de anclaje, postes y cabezales, ademes “caminantes”, concreto lanzado, revestimiento de concreto en las tiros y relleno hidráulico se da en forma de ejemplos numéricos apegados a la realidad. CEMALBIRON ERGINARIOGLU   Estambul, Turquía.

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Agradecimientos

Los autores agradecer, a los siguientes editores el permiso otoñado s e" Es ím bu ?0 ^

v , q Ue h “ p Ub ,ic ado : Bi rs en P ubl i sh i ngH ouBer ‘ ín; D U”0d' * * * Pe^ n ,o n CUord > John Wiley & Sons, Nueva York. Nuestra gratitud a los

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Un y N: A™ SlU P Or la Prc Paracl'ó n del dise ño de la

t Z r^ , a nn t T S;   a   P-  Adkins   por escribfr a «' n í H ita•; Hutch mson y a A. Yttksel por la elaboración de tos dibujos para este libro. También, le agradecemos su estímulo al Dr. J. RKfaard Lucas y al Dr. E. Topuz del Instituto Polité.Sco d“ y-c Ta nV r Un¡vor?idad ^ta tal. Finalmente, los autores apn>' echan esta op ortunidad para dar las gracias a E . .W. Smcthurst y a

i     i3 I íi     C . B, E. A .

£

21

INTRODUCCIÓN 1.     )  \

I ¡ ¡ !

ADEMES DE MADERA

2j

1.1 Esta do ac tual de los ade mes de mader a en las minas, 23 1.2 Características ingeníenles de la madera usada en l as minas, 24 1.2.1 Estructura fibrosa. 2 4 1.2.2 Factores que afectan la mader a, 25 1.2.3 Resiste ncia ncia de ia madera,26 1.3 Presiones en Lo s ademe s de madera, 48

!

] -3.1 Evaluación de las presiones. 4 3 1.3.2 Presione s en las galerías. 49 i.3.3 Presión en las fren tes larga s, 54 1.4 Diseño de l os ademes demadera,

61

1.4.i Principios de diseño, 61 r.4.2 Marcos de madera en los túneles, 62 ' 1.4.3 Reíi:er?.os en los marcos de l os túneles. 72 11  

12     COHíENIDQ    

ífI-.4.4 Diseño

1 .4.5 Diseñ o de l os ademes « las frentes

^

CONTEN IDO

óptimo 75 largas, 79

2. ADEMES DE ACERO PARA LOS TÚNELES

3.2.J ->.-.4 3.2.5 3 . 2.6

oO

2.1 Imp ortancia del acero, 85 2.2 Características ingeníenles del acero, 86

33 .1     Estab ilidad dé los bloques anclados, 131 j-3 ,2 Longitud de los pernos, 134 3.0.3 Espaciamiento de los pernos,134 3.J.4 Diámetro de los pernos, 135 3.3.5 Densidad de ios pemos, 136 3.3.6 Ejemplo numérico, 136

^

2.3 Diseño de arcos rígi dos, 90 3.4

2.3.1 Descripción de ios arcos rígidos, 90 -.3.2 Evaluación 94 -.3.3 Diseño dei   pdei ^ f üesfuerzo,     del               arco,         97 Aplicación numérica, 98

3.0 Ventajas Ventaja s de los pernos pernos de de an anclaje cla  j146 e armado, 3.6 Anclaje armado,146

2.4.1 Descripción de ios arcos articulados i 00 2.4.2   Diseño de un arn ^ ’ 2.4.3 Diseño de un arco Mol! r 2rticulaciones, 302 arco Molí con tres arti culaciones, 106

4.

113 ' 3,1 Principio de ios pemos de anclaje 113 .Tipos delos pernos deanclaj e, 115   pernos de ranu™ y cuña, 115 rem os con concha d e expansión. 117

ADEME SD£ ACERO 'ENLASFRENTES

LARGAS

1 5 3   3   

4.1 Cambios en los ademes de acero de de las las frentes la larcas rcas 153 4.2 Postes y cabezales de acero,156

PERNOS Y ANCLAJE   AR MADO                     

l'\\  

l' t' l l^ mC!Via    °  hisEoria           d^   anclaje armado , 146 D]seno del anclaje armado , 147

IOS

2 5^ C¿cCulQC!°n dV ° S3rC0S ced cíltes, 108 ~ ........^ C aiCU l° eSU ina d0 d* lo s a rc os c ed e n tes , i 1 0 3-

Aplicación de los pern os de ancl aje, 139 3.4.1 Galerías de extracció n yventilación, 139 3 A . Cánones de entrada de la s frentes largas, 141 3.4. j F rentes l argas, 143 3.4.4 Minas de metal, I44

2.4 Diseño de arcos (Mojí) ar tilla do s, 100

Diseño delos arcos cedenies,

.0

3.3 Diseño de los perno s de anclaje, 13 1

2-2.1 Estruc tura química, 86 - .2.2 Características mec ánicas,- 86 s r s 'c asdeio s dee mc n t ° s

Pernos deanclaje con inyección delechada, 12 Pernos de anclaje con resina, 122 Pernos de anclaje de madera,127 Pruebas de los pernos de anclaje, 128

4.2.1 Postes de fricción, 156 hidráulicos, 4.2.2 Postes hidráulicos,158 4.2.3 Cabezales articulados1 articulados1, , 161 4.3 Diseño de postes y cabezales, 16? 4  j .1 Cálculo dela densidad

delos post es.163

^

14

,

.

CONTENIDO

CONTENI DO

de i° s poste s en el díso, 1 64 4.3.3 Dimensión de de los cabezales, cabezal es, 166 a ' \2       ?e       n      e   tra  Cjón

^

4.4 Adem es mecanizados,

5.1.2 Desventa  jjas as del concreto, 202

166

5.2 Com ponentes del concr eto, 202

t ' Z J esarroI I°de 105 ademes mecanizados, 166 mecaani nizzad adoos, s, 167 4 , 4 .¿ l  jpo s de ade mes mec 4.^,3 Descripción de ios ademes mecanizados, 171

5.. 2.1 C emento, 20 3 5 .2.2 Agregados, 203 5.2.3 Otros comp onentes, 204 5.2.4 Agua, 205

4.5 Diseño de los ademes mecanizados, 176 f 'J 'i ^arametr os Racionados con 4.5.2 Sistema alemán, 180 4.5.3 Sistem a inglés, ISO 4.5.4 Sistema austríaco, 184 4.5.5 Sistema francés, 185 4.5.6 Sistema polaco, 187 4.5.7 Sistema estadounidense, 192 4.6

5.3 Garacterísticas ingeníenles d el conc reto, 206

los ademes,177

5.3.1 Relación agua/cem ento, 206 5.3.2 Compac idad, 207 5.3.3 Gran ulome tría de los agregados , 208 5.3.4 Condiciones de fraguado, 209 5.3.5 Condiciones d e trabajo, 209 5.3.6 Preparación del concreto, 210 5.3.7 Transporte del concreto, 212 5.3.8 Vaciado y mantenimie nto dei concreto, 212 5.3.9 Resistencia del concreto, 213

Ven tojas y desventajas de los   ademes mecanizados, 195 4.6.1 Ventajas de los ademes mecanizados, 195 ' svcm ajas dt;los ademes mecanizado s , 197 '

5.4 •Uso del concreto en las minas, 215

4 .7 Apiicabilidad de los ademes mecanizado s, 19 7 4.7.J Condiciones del techo, 198 4.7.2 Condiciones del piso, 198 4.7.3 Espesor del manto, 19 8 4.7 .4. Inclinación del manto, 198 4.7.5   Fallas pequeñas, 198 4.7.6 • Agua e n la frente , 199 4-7.7 Vida del “panel” , 199 4.7.8 Longitud de l a frente y velocidad de avance, 199 cr /.y   iNumero de turnos por día. 199 4.7.10 Sugerencias para una buena instalación, 200 ADEMES DE CONCRETO

5.4.1 5.4.2 5.4.3 y .4 5.4.5

5.5.1 5.5.2 5.5.3 5.5.4 5.5.5

201

/ 01

Conc reto lanzado, 21 5 Concreto monolíti co, 218 Revestimiento de túneles con bloques d e concreto. concreto. 220 Revesti miento deconcreto para ios tiros. 221 Techos artifici ales,221

5.5 Diseño del conc reto, 225

5.1 Impo rtancia de l concre to, 201 5.1.1 Vencajasdei concreto, 2

15

Diseño para la preparación del concreto, 225 Diseño para el concre to lanzado, 227 Diseño para el revestim iento de tiros, 229 Diseño del indentad o de un tiro, 23 1 Diseño de techos artificiales, 233

--.^.Apéndice 5. 1 Principales normas británicas, 234 Apéndice 5.2 Lista selecta de las normas sobresali entes de la ASTM, 236

1

CONTtAJlDO

6-

RELLEN O 6.1- Imp ortancia deí

rell eno, 24Í n o t a c i ó n

6 -1 -2 Fu cnrtfdfm ^r^fa f^ ^ d T eíIeno ’24 2 6 1.3 Ve nrajas del r e il e n o ^ T * 243 6-1.4 Desventajas del relleno, 245 6.2

Apl Aplicaci icaci ón ón d élos él os sKtPm^ sKtPm^ ^ ,, Sístenius de relleno, 247 6-2.1 Relleno a mano, 247 Á ' \   ^ eileno Por gravedad, 247 Relleno mecánico, 249 / o t o S!¡Sn° neuwátíco, 250 °-~-5. Relleno hidráulico, 253 — 6 Consolidación del relleno, 255

6 3     Disefl o del relleno hidráulico 6 '4

2S7

  Ay   a  

E “ "°m j ade i r el leno , 2 6 4

273

tT ^ ,(" D   Anáx

275

' db ’   Sámelo

deferencias   bibliográficas Indice de autores índice

Reac ción lateral. Disranci a entre mareos. Reacción later al. Separación de los pernos. Conv erg enci a en Ja fren te. Dista ncia ent re cuñas. Densidad de ios postes. Tamaño máximo del agregado.

267

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Profundidad.

ra dd " CS0 in medi at0’ alcDistancia vertical delal“arco. 17

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NOTACIÓN   notación

  Pérdld,  de carga unitaria en los tubos

5 A

A P 3deme^ E n t r a índice del techo, I-ongicud del cabezal. Longitud de flambeo (pandeo). Longitud de i posre,longitud, luz(claro) ™ vCiaroj. Momento de flexión Mnpwnt aV lexi0n»mom ento t otal de ®¡r0 Momento- máxim o deflexión Potencia (espesor) del manto tspe sor deirelleno . Densidad de ios pernos. Fuerza normal. Factor de seguridad. Rendimiento porhombretu™  PreSi4n

“ bre * “

d , Ob   ac   af Ok     Vsf Vi     Vy   ^roa.x

rs   V

C a r o ta ! produci da por e l domo parab ólico (bóveda para-. Porosidad. Cantidad de relleno. Cantidad ds agua.

Carga por unidad de longitud longitud. ' '

Jx^acciOii, fue rza .

Capacidad de soporteo sostén del pomo Radio dei arco, radio del tiro Desviación estánda r

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Módulo de sección t

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Ángulo deinclinación. Factor de acabado, compacidad. Relación de esbeltez, coeficiente de fricción de los tubos. Coeficiente de fricción entre la roca de! techo y ei acero de   perno. Esfuerzo de flexión. Resisten cia a la co mpresión. Esfuerzo en el piso. Resisten cia a la tensión de ruptura. Esfuerzo normal. Esfuerzo permisible de flexión, esfuerzo permisible del acero. Presión del techo. Presión lateral. Esfuerzo cortante máximo. Esfuerzo cortante . ' Esfuerzo cortan tepermisible . Angulo de fricción de las rocas, coeficiente de Durand. Factor de flambeo (pandeo).

Ei diseño de ademes pn considerar el ingenie ro minero -es el d ^ ^   üvo de l techo, los prindnTos t'e “ «o son bastante complicados de m   . e ste libr o Ios pu nt os ¿“ s ^

req“is it0 quesiemP reir te “n Control « » » SProce dimientos del dise<“ S Ó'° “ C On sito® «" son

«o se puede usar sí „r™ * ^ 5 5 2 ^ 5 1 5 5 5 ^ e ~ s 'a d t maderaPara ,asm¡MS xión,esf uerzo co rtan fe ■adem ás nsp ICrij ccmP ^icn , re seguida.se evalúan las presiones au sT ctú ^0" 3^ 3103íngsnien!eS- En Qc ¡os socav o nes y en ios ademes s f ^ marco s de made ra So de los elemento s e s tt u o S Z d t & hace ci*»*■ 1« yen las frentes larcas como son loc   l™ 'C0Sdemadera en i os túnc-sus il ia rs s. S e h ace é ñ s “ e n ° t ademes seña con k minima ^JSS t t Z T *   «   <*«*.    d;   

rígidos, arcos articulados (M olí)y loi ™ 'ent0 de dlien°de l os arcos en el ri7°   “  especial en el anclaje de techos y ” tes' Se P °ne é nfa sis de varios tipos. ' d-seji0 de l os pernos de anclaje 21

 

 

 

 

 

 

 

!l'¡ I KUUUCCION

.  ;J Se   estudian con detalle los ademes de acero en ias frentes largas’ cg|§9.los P°stes hidráulicos y de fricción, así como.el diseño de'los ademes mecanizados incluyendo varios métodos europeos. Se estudian a fondo Jas características ingeníenles del ademe de concreto (especialmente concreto lanzado) así como el diseño dei revestimiento de tiros ysocavo nes. El último sistema de ade mado que se estudia es el de rel leno.El relleno hidráulico, cuyo uso está aumentando, se trata con detalle y   se establecen concisamente sus datos de diseñe.

CAPÍ

TULO

1 Í0

1-1

ESTADO ACTUA L DE LOS ADEMES DE MADERA EN LASMINAS

La madera fueel material más impo rtante para los a demes en las ope raciones de mine ría h asta el final de la Segunda Guerra Mundial A partir de entonces e| acero ha venido a ser el material fundamental qu, St miliza para los ademes en las minas. La razón para considerar  .a ma d,ra cohio material deade mees que seusa aún en minas a p equena escala tanto decarbó n como metálicas. La madera es un material de peso ligero, fácilmente transuortable . que íc maneja con fac ilidad en ios sist emas de ademe. La made-a de ¡.oble ¡,o de encino) tiene una densidad de0.73 2/cm3 y una resistenC.a a l, fl cx i ó n.d e 1 2 00 kg /O T’ . Es 1 1 ye co s m £ H » J T Ü 1   r f M al w e l Es t 0 1» “ a d er a s ea u n mat e r ia l ec onomico v-uando se usa en ademes cuya vidajiíE-S£a_corta. maí.era P°sce tanto ventajas como desventajas cuando se utili£ en :as Ernas.Aunque ya no es t an imp ortantecomo antes,todaví a * to, en muchos etern as deademes para la s oper aciones delas m,ñas. Las *enuyas son las siguientes: T 1. Es ligera, se transp orta, corta , maneja y coloca fácilmente coj mo ademe en la mina. 'J Se romp e a lo largo de estruc tura s fibrosas precisas, dando se* na.es visua.es y audibles antes de que falle completamente. Esto 23

CARACTERISTICAS INGE NIEL ES DE LA MADERA USADA EN LAS MINAS

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S.™ hftn !e 3 b h ” chazán y 3 la c°ntracc ión como result ado del conta cto con agua [2, páizin a 315}. , La estructu ra de la mader a se muestra en la figura ¡ ! la* células Vivientes.’ forma n un a capa delgada en el exterio r ’ pre cisamente debajo de la corteza del árbol. Año con año estas capa, mueren y forman “Ios-estratos o capas de la edad”, la parte “dufa”

Las desventajas son las    s  iguientes:        Las    resistencias mec ánicas + sión y cortante) dependen a»   ]    ’ en510n’ fiambeo, compre defectos naturales q'ue SOn prooi^?^,lICtUras fíbr°sas y de los la hu humed medad ad tiere un un e l .t .t P *h    ITladera' Muchos hongos Sn i  a^ n c ia . dehumedad disminuyendo c o n , T í 3, fCUando ha^ condici ones ^ madera es un materi al Ucihr^rT ™ente 3Uresistencia.

de la madera, que es la sección esencial de la misma. 1.2.2

Factores que af  af ectan           la madera made ra

  Agua. H agua es el com ponen te más importante de la

í

3

temPe ratura y 2 la humedad relativa del medio

::  ^ :c0j 7     : : 1 

Estru ctura fibrosa

madera Aire

7<% " s tl e 1     C r nÍd0 d C aSUa CSW™ I as cf l ul ar “ , 7.7 , retan te en los huecos de las fib ras. Un árbol recientemente ' cor tado co ntiened el 35 al 50% de agua.La pérdida de a " “ fr h

3- ^

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ra que7 tenga deramás de 30% de agua se considera húmeda     El efe cto del medio am oiente se ve en la figura 1.2 [2, página 3 17j.

20 s 7 ?deC , °lignina, mp 0m     a%   Pro     x™ ^ a me„tv e? dnelo/\47     5 al 50 %  9         de H ceIul°sa, , , ¿V       7a i2o% pectim ?n 5 de pectim Pasma 56 J. La La cel celul ulosa osa es un pofi pofisaci sacirido rido V '  ™ ma,e ma,eri ri ate H, hs ce'IuI 'IuIas as * ¡a made madera. ra. Est aass ccéé lu l u llaa ^ n qUe q Ue V ™         bs paredes d= “» s ub s tan ci a c e m en t an te dj S S d e ^ f” “ ^ U ^   es sranat de unidades de fen-W opan o t , Un poIlmero Wdimenlatinoso y feculento que un-’ las n   j pe c, m a    es              un material ge- <5 las pa r ede s d e l as c élulas y e s mu y

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Humedad reJatíva

F !Su „ 1 .2 E fe ct o d e l ™ ái o « W w , e n e l cc nt ra ic o d e

a gu a d e , a „ , a do r 3.

ADEMES DE MADERA

CARACTcRÍSi ICAS INGENIENLES DE LAMADERAUSADAENLASMINAS

27

Tabi3 1.1 Resistencias a ia tensión en algunos materiales^

  Resisten cia a la tens ion    -      (kgfcmr ¡         

  Material

concéntricas

Grieta exterior

Gdeta ;nterior    ,,  »,  » )). « Í» U H '-

Figura 1.3 Defectos .estructurales y naturales de la madera.

m ÍA a < Í‘t la,ma áera ' !:       0Tn°                         materÍ¡il              nat UraI qUe eS’ ,a made' a tie™ muchos o c todes causa dos por las condici ones de crecimient nudo , lasdbases ios árboles afectan la resistencia a lasuflexión. Ade-o Los

'tH

r ¡2 c o n r " a r Cta i Cn t ° PU ed en "° est 3 r «*"*■><*« de bi do las condiciones del viento y del sol,y las condiciones de secadopueS0™

SneÜS' &Í0S dcfcct os « iiusrran ™ la fig ura 1. 3 [2, pá12.3   Resistencia de ía madera

La m a te a en las minas está sujeta a ia flexión, compresi ón, al fiam bro (o pandeo ) y al cizalla n&nto. La resistencia de la madera bajo

Alambre de acero, máx Alambrede fierro, estiradoen frío Acero, construcción A la mb re d e c o br e, e st ir ad o e n fr ío Rayón(o artiseia), acetato Seda Algodón Cáñamo Maderas de coniferas Maderas de hoja ancha Bambú

' 32,000 5500-8400 5200-6200 4200-Í900 10,000

3500 2800-8000 8800-9000 500-1500 200-2600 1000-2300

aVtír referencia i .

condiciones de secado ai aire (u   — 12%),un máx imo de 3 000 ks/cirr  Muchos factores intervienen en tales valores. Los valores de layne [4]' pa der a sy para las fibras de madera de primavera para vano s tipos de   jjpadera y madera de estío se dan en la tafaia 1.2 [], página 322]. Desafortuna damente, esta elevada resistencia a la tensión no puede utilizarse en la construcción por varias razones. La relación de la dirección de ía carga con el ángulo de la fibra, tiene un efe cto muy marc ado en la resiste ncia a ía tensión.Baumann Tabla 1.2     FUiisunciupr^esíio

3   la tensión de fibras de ¡rudera3

siautenteT1010"83 ^   l0S faCtores que la afecan, se dan en las secciones Re sú tm cii a ,a tensión.   La resistencia máxima de la madera es a la tensión , especialme nte la que es paraieia a la estru ctura fibro ma Las resistencias a la tensión de algunos materiales se muestran en ía taoía i.i [i, pagina 323]. -La resistencia a ia tensión d - la made ra, para lela a su ve 'ta* es extremadame nte afta r m - r pa r a at gu na s es pe ci es co ’ n --«» vv nu*"ítí s a_tca.ru do lamudara.

^ USJ”

'~líTle;K2 ccufldo se atieren a la estructura fibrosa

I .t l -

1 i *

madara de primavera                  Fibras ds madera de esrio            (kg/cm ''o Firms tempr anas                (kz¡cni'} o Fibras rucien        Especies madereras                de ia    iícdera        tes de la madera                Sucoyu (0 Pino de Califcrnia) Abuto dí! Pacífico Pinode hoja corta Abeto Doudas0 rojo   Ab«:o blanco Cidro rojo0 colorado

Pinoblanco

JVi;r. rcfsuincias 4 y l.

4350

9140

8230 3300 3590 5130 3340 4220

9070 6470 9980 7310 4780 4Ó40

ADEMES DE MAOER CARACTERÍSTICAS ÍNGENiERiLES OE LA MADERA USADA EN LAS MINAS

^

' 

i ^

t e t as t ! t ó! ! kM

ní   l s ff   e ddSi Si

23

( e M t e [ i]

gura t s 1.4r [1s , págfna i r ; s3 n6¡ e s r !;y ¡aS s rdcsv>aciones maderasdse°bmuestran en la fí** * " L ts t: r “ r “¡ ? co n ra ssppK  K í°a í  °a  ^ U. página 327}. cn ei pjno finJa ndés (figura 1.5; a   ^ór c[ contrario, ia humed^r? h-i-u sión. Muc hos inves tigadores han in dica n CR’C°r resistL'n cia a ^ »ni 0 % d ei co n t enid o d e h umed a d h a « i q Ue U na um en t°
"^Tfo™

Io s n u d o s •  —





Í ís f

Figura1.5Relaciónentre

laresistenciaa ia

tensión y ia densidad relativa. [

1]

I8GQ

1“ f fi  ib r a s de

4 3 C on te ni do

12 Í6 20 d e hu m e da d ( Í SJ

n P ” 1 -á i ! 2, i ld ón « • " l ar os i st a nc i a a b t en s i ón

24

y a , ontenidodeh umeda dfI j.

30 AOEMcS Oc MADERA

j    

d e b a to [Y_j]”

mpr eS Ì'ta ,ÍO 31

3,

CARACTERÍSTICAS JNGEN1ERÍLES DE LA MADERA USADA « i_AS MNAS

de

la made ra d e hay T y ^

^

0^

^

 

 

‘°mp resión ( ° * ap las tam ien to) de

sìitj rájela a la fibra alcanza en prome dio sólo cerca del i a la tensi ó n a io larg o de la misma fibra FI de¡™ sfe nc ia de la mader a a la tensión y a iT t ^« m po rtam ren to diferente

notaW e^T a^tSati a^t Sat i rco tCTs,ó„. Las hayase ilustran en la figura 1.7 ?£

El contenido de humedad Estenda a la compresión de t

pc

^ %

££

h ff   i t a « ”* Í rT r a ddaa a ' a £* ?*     P  ?   °   *d  e             

pi a,,.». - • ? *“*    m P  or t Mte   e " h  r e-

 

 

 

 

 

 

 

investi gaciones gaciones de Koilimnn m  eIect0 se ve en ]as ]as [1. pà gina 348] 1 Desüués es pu jde d <_ q ue e i c on te nid o de h umed afdi§Ura a Jc anUza0

LI? *t 3iU ?™enìa

 S S

S  

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6 ,

** l p i “

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, K " r a )

 y

ia

 AD EM ES DE MAO ER A CARACTERÍST ICAS

INGEN IENL E S O E U «A M B A USADA EN L AS Mi iMAS

Humedad ¡%¡

el ¡Jtenüo  d   e v S J e " p e d í [ ¡^P

r esi “

^

HS u»1 ,1 2H umed ad=o„te J acap ac id add e^

y

c i i eM muy de acuer do con es t os h a l la o s ^ ^ S' M‘ R‘ S‘ Vai1 Después de que se alcanza un nivel d* h ,Se,Ve  5n h   ^ r a  i .I I   . cía a la compresión baja de 500 W c m 3 ^ i ? 095,Ia rSsis£sn' no disminuye más Las mv* ^ c^ ca de ¿.50 kg/cm2, y       ya ye mas. Las investigaciones recientes de Saxena y

 

 

^

t^

"

^ ^

r i r r ^

^ ^^

^

(CMír í r° de^

la humedad en Como la dísminuciói h S^Tu]      T     yl efeCt ° ma ría *d ° de »adera [2, 12], se ve endPlas de soporte por carga delo«; nn?too ’ capacidad j    

compr esión [1 p á il ' 4141 t r=as te>“ “Iaplastamiento en la al flambeo (o ’ai p'a ndeo) de la mírf f YestIgadores. h     asistencia lo sigui ent e: 5 * [2' -04»1”3 329í d=P«de de w2E \*    

para A > 10 0

o   = ffe(I  a \ + b\ )           para A < 100 Figura 1.11 Efecto de la humedad en ¡a r-sa fne -a - h  

m ie n ío ) d e l a m ad e r a f fi j.

3 “ nc ia t t I a c om p re s i ó n ( o a l a pJ as t a.

en donde * = Relación de de es esbeltez beltez =  I4j d     Ja madera. £      Módulo de elasticidad en Ja

33

34 ADEMES DE MADERA

■íí#

CAFAC iE RÍST1CAS ¡NGENIERJLES DE LA MADERA USADA EN LAS MINAS

35

La tabla 1.3 proporcion a la resist encia al fl ambe opara ios made ros regulares (o comunes) en Jas minas. • Saxen a y Singh [7] dan la fónmiia si guiente para la resistencia al ílambeo y los valores quese obtuvieron de vari as pruebas en maderos   para minas que ser ealizaron en la India. Ver figura 1.14f 7, página 12}. P =   47.2 -

l.Shfd

(]_3)

donde P  — Capacidad de soporte del poste en tonel adas. h   = Altura del poste, en milímetros. d = Diámetro promedio del poste, e n milímetros. Núm eero Núm ro de de esbelte es be lt e

F ig ur a 1 .1 3 R es is te nc ia a l íl

z

a mb e o ( o a i pa nd eo ) c o

n tr a e sb el te z [ 2j .

o   = Resistencia al ñambeo de la madera. ac   - Resistencia al aplastamie nto de la madera. a, ~   Constantes de calidad de la madera; para madera normal, de rama rama aa = O, «i«i?= 2 /= longitud dei mader o, d = Diámetro dei madero. í f b f a l £ R es is t en ci a a l f ] am be o (o p an de o) d e l a ma de ra p a ra l

  Diámetro            Longitud            Esb^lZiZ               

  [d(cmj]     16.1 13.2 12.7 12J

\4ljd

1.00 1.00

24.S 30.3 37.3 38.4 42.3 36,4 43.7 4 5. 0 59.0 4 9. 0 •

1.20 1.20

1.50 1.50 1.80 1 .S 0

i 6.5 16.5 16.0 13.5 16.1 4Ver referencia

[*Y"í/l

2.00 2.00

2    

a s m i n as *

 Resiste ncia ai       flambao              Densidad (kgjcm 2 }         (Si cm 2] 284.0 384.3 322.1 221.7 280.7 207.0 175 7 271.3 214.5 233.9

0.560 0.616 0.637 0.555 0.636 0.585 0.670 0.630 0.633 0.664

Resistencia a la flex ión (Mód ulo de ruptura). Los madero s horizonta les están sujetos ai esfuerzo a la flexión cuando las fibras superiores están sometidas a compresión y ias fibras inferiores a tensión. El eje neutro sesitúa más cerca deilado dela tensión qu edel lado dela com presión, porque la resistencia a la tensión es mucho más alta que la resistencia a la compresión, como se ilustra en la figura 1.15 [8; 1.   página 361]. El módulo de ruptura se mide cargando una viga en el centro co mo lo muestra la figura 1.16 [2, página 330]. Al cargar, 1a deflexión se mide y se gráfica como se ilustra. Kay varias zonas de deformación. La primera es la zona elástica en donde 1a carga y la deflexión son

Contenido da                  Agua (%)   20.3 21.5 19.4 23.2 21.9 24.3 25.7

22.2 21.3 24.3

à/d

= Relación alrura/ciametro

Figura 1.14Capacidadde soportep

or cargade unpestedemina[7],

ADtiVícS De

Capacidad de

maosra

C AS ACT EH/ ST JC AS I NGE NÎ ERI LES O E u M AD ERA U SAO A « W

a p o r t e po r c arg a e n l o s p o st es *

( m  

Relajón aiíura^iárnetro Capacidad de soporte n0r

  por carga (toneladas)

39 7 322

Ver referencia '

MW AS

37

sigue; 24.7

17.2

9.7

°b   —^máx   w   ■S

míx  

(1.4)

1

(1.5)

w*     . bh 2     6

(1-6)

ab   =,  Pkl¡ 4        :1ÍM±   bh2¡6 ~    2   bh2                          

donde

(1.7)

« J ? - ffeSÍStenCÍa 3 b fle;tión < n?<5du¡o de ruptu ra) 7 : “0 ~ ° « á « mo p 0r Ian exiún X •<> ~ Larga de ruptura. /= Claro., longitud d e Ja viga. Módulo desección. b   — Ancho de l a viga. h   ~ Per al te d e ¡ a v ig a.^ c xí M o =, / ~ Defl exión (flec ha). A = Trabajo reali zado po r ], dí¡i,t,xi6n (defor mación)

Hgura

1.15   Posici

•

tíán del eje neutro en la flexión {¡^  

Ja

s

s

ass

ct

óK  

s

a:

  A=:f p d f Proporcionales. En ia m m!! nn°r ° r grado gra do.. Final mente^co/ia mente^co/ia ^ reI reIaci ación ó n con^ c on ^ ú a , aauu n qquu e'en e 'e n z u ^   no°:s   a ^ *« * . i     a fibra, como se muestra en h iJ t qUe Sepr oPa§a
*

í 

 f

j^

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=— A

Ios *ta n ib i i n31

n

, área sombre ada

°-s dewd° * e

£ £ £ ?

CARACTERÍSTICAS INGENIENLES DE LA MAOERA USADA EN LAS MINAS

39

0° 1 0a 20 ' 3 0" 4 0 ’ SO” 6QJ 70J 8 0“ 9 0“ Angulo y   de la ca carga rga con   ia fibra

llaa ddirecci i re c ci ón ón

de

(¿}

Figura1.16 Madera en las pruebas de flexión y formas de ruptura [2],

madera de fresno en la figura 1.17 muestra las resistencias ala tensión, flexión ycom presión. La resistencia a la compresión es la menos afec tada por la dirección de la fibra [1,página 366]. En ia figura 1.13 [1 0] semuestran los efectos dela humedad yde la- temp eratura, quees red ucción lineal [ 1,página 369]. Los efectos de los nudos y de las muescas se dan en el trabajo de

Figura 1.17 Efectos de la dirección de la fibra sobre ia resistencia a k 

Siimes [ í 1] sobre las maderas de Finlandia. Los nudos reducen consi-

compresióny flexiónde la madera [J,1 i].

Angulo

X da la carga con

iiaa ddirecci i re c ci ón ó n ddee ¡¡aa ffii

bra bra

tensión.

CARACTERÍSTI CAS INGENIERILES DE LA MADERA USADA EN U S « A S

i

41

Diámetrodai nudo másgrande (cmj

¡i” ¡fCt0S" d¡ámetrod=,os « 1*

a la

de h

í773 í  2 T! r r, ? te n °¿n’rccerca íir í ir dde^ álauuptu p tución  a de d e transversal iiaaansversal m mad adei eia a s¡ s ¡ se io izan aftim n  ioca     ca     iiz 773T r,d “V sec tr • an =n ala ífi

t.

Z ttl

7 9 t    i rce dT

C°n SÍd™ bh ™ ^   1  *                

^ r n o t a b S T Í m ^b ^? tq“ Cf mf  mf  aÍ n ,a 31 3 1 C°r ta n te ddee Ia ma ' =1 / t a c » ,* ,* M an ua l de i M a / e T n T Z ^     ‘  s     'f    ”'    ^  rree n t ooss de ma d e r a só l i d a e l co rrtta nnttee mí • par a el e ' Puede tom arse como e'es’fu L l n l T        Permisible por torsión «f i lias e d os ter "os 1 esteX com ÍT f ° 3“fi t a' « n <* por to ra t ín en el lí m i ! I n f ““ “ “ r t¡mt e P en d i cul a r a l a fi br a , es a i r e d e io r T e v T ^ u a tr f r 0 C OTt!mte P e i"

41 4], =1paralelo a la fibra [ 1, página ],

mas   alt0 ^

42 ADEMES 06 MADERA

CARACTERÍSTICAS INGENIERIAS 0E LA MAOERA ÜSA0A EN LAS MINAS

a •a

M ^ ír r ; ; ; ercade *p p  icí í  c£ c

! s S « o s

0

10

20

30

raC! ra C!°° n de de ,a ,a «f «fgg

ma de ra [3 , J 2j .

°S^

* d Ur ac i o n d e k

40

50

SO

a hh aasís sí s ¡3 rruptura;,í  up tu ra ;, í

70

3 0

90

)

c ar S* e n l a r es ist en ci a a Is f íe xi ón e n í a

-J225

secado „ Ilonlo

“

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donde'

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—«

(U0)

= S

f "da ^ C°r£a nt e’ e" “ o®“ »™ D - OTcen t ímet r o cu a-

^.< == ™o,, ñfetorén SeC2d° rrn0 net0 r o cúbico.  j , sco)’en sco )’enmen ^ mSeC o s2d° por31ccentímetr ehh° nt°ím cúbi co. '« . aralela tangencial a las cond icione s de 3a fibra:

F ig ur a 1 .2 1 E f ec to d e l c o n te ni do d e h um ed a d e n l a r es i s te nc ia a l c or ta nt e e n l a madera[1,15].

varias propiedades mecánicas obtenidas en la fibra dé algunas made ras comerciales [ 1, página 333], La tabla 1.6{ l, página 353] propor ciona las resistencias a la compresión de algunas maderas, seaún ei trabajo de Graf [ 12]. La tabla 1.7 [ I, página 396] muéstralas resisten cias a la torsión de la madera basadas en las normas de la Turkish Associati on of Bridges and Cons truction (Asociación Turca de Cons trucción y Puentes) [16].   Resistencias perm isibles.   Debido a que la madera e s un materi al natu ral, muchos factores desconocidos afectan su resistencia por lo que se necesita un “factor de seguridad” elevado. El pfoftdmiHmtb'‘óptimo sería probar la resistencia del material a 1a mano y utilizarlo de acuer do a las resistencias determinadas. Los “esfuerzos de seguridad” se   pueden calcular po r la fórmula siguiente:

193 fresca (yerde). 2 8    1 secada aiair e (u ~ ¡2%)          Paralela radíal a las condiciones de la fibra: i 79 fresca (verde) 255 secada ai aire (u =.,12%)          Ehim ann

K S    fk„fy „    íV = —X  ----^

* ’

Valor esnum éricos de lasresi stencias.   La tabla i 5 nm> p h?                    Trabajo de Kevlwcríh P 5 ! 3¡ Q basae"el - -u n liD j, ai utjlua r especíme nes prismáticos, lista

en donde o¡f = Esfuer zo (permisible)de se guridad. . X =   Esfuerzo obtenido menes sinpromedio ningún defe cto. a partir de pequeños especí

(LU)

^ -^

ki'Peciiss  

desistencia   a/ffÍ 7 W"

i?,,,.,-.,

^ « « s £ sss:

.

o„,=^HÜL*,

desistencia   a! impacto           

.

SkP ‘ c> » • cmJ )

I   Kobl G E n c i n a         83-97     

■Densidad    

Haya-----------------£?.. 96-118 CarP*» Oiarajl20   “ >?

^•4-9.5 8.8

^•3-8.8 8.6

(g/cm3)   20.2-35.8 26.3

°  64       0.68    

24.6-38 I

0.66

31.1

2 7 -i'33.3

30.2

25.4-42.3 30.6 2 j -I-32.6 29.7 20-7-25.4 22.8

24.5-26.5 25.9

15.0-20 4

17.3' 11.3-27 9 20.1

Vw''“fellni.-ias j y J5

C°>neni(¡0     á<2humedad      

0.67-0,73 0.69 °-76-0.7g. 0.77

°-fi7-0.79 0.76 0.58-0 gg 0.60 0.57-0.59 0.58 °-53~0.56 0.55 0-48-0.69 0.54 • 0.66-0.72

0.68

i2-I~i2.6 12.4

1]-5-n.8 i 1.7

10.8-] 5_3 11.2

8.6 —9 .J

0.8

3 0.9 1 J

10,0

10.4-lo.a 10.7 U.7. 11.6 -12 3

12.0

Contenido   'fii»!¡jpsinnes del espé                            Densidad            de           hume-                   rimen o ejemplar            Veta o Fibra en espiral >'ela Uva, dad     {divergencia de lasfi -      ■ a b     Kxpecies                máximo            cm por 1 m de              Diámetro    (%í a la          (cnij (cm) femj                           bras,   de los nudos en una            ■Resistencia      Longitud)          compresión    Pino superficie (cm)   0.48 >25 (kgfcm2)     

Abeto Abeto “Ver re/Wuiidus i

0.48 0.56 0.60 0.41 0.48 0.46 0.43 0.40 0.42

>25 >25 >25 ~ 14 ~ 14 ~ 14 ~ 14 ~ i4

~ 24

6.54 6.32 6.29 6.36 6.42 7.53 6.39 5.92 7.00 7.97

10.09‘ 10.54 10.06 10.38 7.54 31.44 7.51 11.51 12,10

34.91 28.80 49.72 49.30 39.48 34.90 49.57 29.60 50.36

10.95

49.80

9 6

10 20 8

11 8

0

Sin nudos2.2

.

3.3 5.0 Sin m idos 2.8

3.0 Sin nudos 2.1.4 9

18 5 113 105 95 3 29 27 9 23 5 35 4 29 2 26 3

¡  

"•5-1 1.6

a |. compresión"

Pino Pino Pino Pino Pino Pino Abeto

'

9.8-10.1

12.J 10.9-13.7

° 'S 1-0.58 0.55

4    

11.2

s *

JÉ

| o

CARACTERÍSTICAS INGEMERIleS DE LA MADERA USADA EN LAS MINAS

X

d T T h     eStadtÍS“Ca         q“ a** Ura un*Peq uefla Po tabilid ad toma como 9 ‘ eX“ dk nd o- en seneral, K     se

5=ÍSrSeSfdar 0btmÍda“ ^ «

47

'*“*“»«»

Facto r de seguridad para muchos casps de carga en los ade mes de larga duración. duración. Para Pa ra cargado cargado en flex ión 2** 25  para compresión y cortante = i.4 n  ;

fk =   -■

fa C , t°nr P f 3 deíec tos natura les. En las norm as inglesas es de 0.40 a 0. 7:).Para un post e con nudos v grietas se toma como 0.5. Los postes sedeberán almacenar dea cuerdo con sus deíectos. f y   = U nfa cto r para 3a duración de la carga . Para larsa dura ción ly\\     para corta duración,/,, = ! .5 Un ejemplo num érico ac lara esta fórmula. Supóngase que en la ' prueba sobre postes de encino (o roble) sin defectos naturales el est ÍS T T t \ m     f       ?  6* X ES ^ 12 70 k*¡Cm2 y    ia       ^^iación      estanda* S .s     de 300 kg/cm-. Calcúlese el esfuerzo de seguridad por f í Í T - T P° StCSÜ' feCtU0S0S quc sc utül2an Para larga duración (I .

a , =   ¿ ^L

fk n K       1270 - 2 X 300 --------------------------X 0.50

  — 150 kg /c m2

5u^  

hace “ !? !f  !f¥estisació ¥estisación       ny» en lug lugar ar de eiio. en lo loss efueiz os ddee segundad efueizos segun dad que se dan en la tabla tabla 1.8 el esfue™  esfu e™  do sena de 75 k kgg /W , bajo ffle.xión le.xi ón, ppar araa madera madera dde e robie robie (o (o S  ™ c, v e c lf f  ' ‘LhrCera rCera d3Se'U       econor eco nora> a>'aa demostrada demostrada de 150/75 150/ 75=   t n   £¡

£ £   7     *  *  *         ,mp°rtante               “    ingenK    enKr&' ing r&' & ““ " SSÍÍ=U¡“ =U¡“ “ factor deseguridad-

—sj?ienc*a prom edio med ida esfuerzo desegurida dsupu esto

'270 150

5-‘

48

vvii-

ADEMES DE MADERA-

Ciase 1 Tipo deesfuerzo            Flexión Flexión en vigas continuas Tensión paralela a lafibra Compresiónparalelaa ia fibra Compresión perpendicular a lafibra Cortanteparáleloa la fibra Cortante perpendicular  ala fibra

Ciase 2

PR6S10NES EN LOS ADEMES D6 MADERA

49

y  

T ab la 1 . 8 Es fu er z os d e se gu ri d ad e n t e c on st ru c c ión « d e ma de ra ( k g /c m*

Ciase3 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  R o bl e o               Robleo              Ro b l e o               Pino       Encino     Pino          E  ncino     Pino          Encino          130 14Ü i US

140 155 no

100 110 85

110 120 100

75 0

110

120

85

100

60

70

20 '

30

20

30

20

30

9

12

9

10

9

10

27

36

27

27

30

30 -

70    

75 SO 0

IVcr referencia 2    

Este factor es bastante grande debido a los defectos desconocidos En el calculo de los esfuerzos se utiliza un factor de seguridad entre

1-3

Figura 1.22Pasos parael cálcul

PRESIONAS EN LOS ADEMES DE MADERA 1*3.1 .Evaluac ión de las oresione s

Existen,dos principios en el diseño de

los ademes de mad era:

1. Los ademes deberán soportar las cargas "con seguridad” (fac tor de segundad), ~ 2.   La cantidad ae material y de mano de obra se deberá isstrinzir  a un mínimo (factor de economía). El ingeniero deberá esmerarse para cumplir con estos dos princi pios. Generalmente, el material que se necesita no es económico. El mgcracro, ai nacer iss pruebas en el material, puede tomar esfuerzos de segunuad m as altos. Después de hac er mediciones de l as caras- en i2S mxnas’ ci pue d e sup o ne r una presión, más baja y^fín ai-

mente un

diseño mas económico, confiando en su exoeriencia

■¿ Z a  

•1-3.2

odei diseño deademss.

V  buen “

pueden resumi resumi rse'Í0m° rse' Í 0m ° :ss : ss amtra am tr a « "

Presiones en las galen as

S íUn   f uch os     wve5í’gadores,        la presión en un

túnel o galería tienela

íó ra H S*Una bÓVeda Cd°m0) parabóJica £17>Página 6 80J. Como las jom uaas teóricas son muy com plicadas, para tiñes prác ticos se aceptan V P-roXimad0S' 13 fonnuja de Protody akon ov, como se ■« « u a ^ ;a iigura 1.23[2,pág ina 382] ,es como s igue:

f

50

ADEMES DE MADERA

PRESIONES EN LOS ADE MES 05 MADERA

H8™

XuS rocas

g1

* ° 0efÍCÍentESdB dureza Protodyak onovy ángulo interno' d e fricción de

  Formaciones rocosas               

£>*rri i /J.1,23 Car§aS 30016 Un marC0 de madera

*Y«h

dsl socaránseg ún Protodyakonov

at ~ 7h          . q t = ata  

C1.15}

 P t = j Ik ay  

(1.16)

C1.14)

Cuarcita, basalto, Jas rocas másduras. Granito duro,areniscadura, filones decuarcita;márm ol, dolom itagné isxcadura. Piedra caliza dura, granito suave, mármol gneiss, dolomita Arenisca com ún, men a. _ Lutiía arenosa, arenisca lutítica. E sq u i s to l ut í t i co , c al iz a s- ar en i s ca s ua ve y c on gl om er ad o ' Esqmsíofrágil, arcillacalcáreadura. Esquistoblando, cali 2a m u y s ua ve , ro ca d e s al , su el o c on s ei a do ’ c al c ár e a, ar en i sc a q u eb r a d a, su el o p e dr e go s o. Gravas, esquis to quebrad o, conglomeradoblando antraci ta, hiSta dur3. ’ Lutíta dura, carbón, Arcilla arenosa ligera. Turba, arenahúm eda. ónfracturado. Arena, arcil gravalaarenosa, fina, sueloqu ebrado, carb Limo, otrotipode tierra

20

87° 08; 86 ° 1 1'     84° 18' 83°3j' 80o32; 5 75°42; 4 ' • •'75°58’ 3 71°34'

15 10 8 6

© 1.5 1

0.8     0.6     0.5 0.3

63°26' 56°19' 45° 38*40’ 30a58' 26°35' 36°42'

referencia 1? 11Ver 

en donde h   - Altura dela parábola c omo altur a ds la carg a,en m. l      Mitad de la anchura de la galena que puede tomarse como la longitud del cabezal en el marco demadera, en m. / = Coeficie nteProtodyakonov da dureza que puede tomars e de la Labia 1.9 ó como 0.0^1 de la resistencia a la compresión de la roca en la cual se perfora ei túnel; es ún número sin di mensiones. oc=     Resistencia a la compresión de la roca, en kilogramos entre centímetro cuadrado. 7 — Densid ad delaroca en t onela das por metro cúbico (ton /m3) o>= Presión sobre el ademe en toneladas por metro cuadrado (tcn/m2). q¡ =     Carga por unidad de longitud en toneladas por metro (ton/m). — Distancia entre los marcos-de madera, en metros. P¡ =   Carga total que produce el domo parabólico, en toneladas (ton).

Como una aplicación numérica de la fórmula de Protodyakonov calcúlense la carga unitaria, la carga total que soporta un marco de ademe de madera de 1.8 m de ancho, espaciado a interval os de 1m ?nn°J a?° f arClila CalCár5a CUya resisíenc* a la comores ión es dé 300 kg/cm 2 y Su densidad d e 2.5 to n/m ^.La resistencia a la compre sión, ¡as densidades y otras características estructurales de las rocas se proporcionan en la tabla 1.10. í

= Y =0 - 9 u

h   =

2    

300 /100

-

° ' 9   _ o

3

3 m  

Gr= 7h =   2.5 X 0.3 = 0.75 t/nr  qT=aía=          0.75 X 1 = 0.7 5 í/m P t =   | X 0 .9 X 0.3 X 1 X 1 5

52 E§

•S

<ÜÜ

g |

AM Me! DE MA OE BA -

2 2 °o o —2 01 r’1O O Of Oi TOTqTÍ J ^nííS§2

$> O

f

PñE $'0 NE S ^ ^

° 6 MA ° ERA

53

O o

® a vi o ió ™OI - ÍN«N ° oQO _ § °       O O §-§ ? ? 7 7 7 §  § s á é á á            

» '& !-:¿í

N

Oí

I

°g"^2

§ ?i; T777

7 t x n    7=       o¿ y  

Cond iciones norm Cond n o rm ales a l es 0    = 0 5 Condiciones Condiciones ddifíci i fí c i les l e s a »1.0 Distancia Distancia entra entra marcos marcos

oo y

' /

£ 2™ °•“«—i«Arv j o OOO

o

2ooo 2 o oO

ssgfsg °¿

¿

2

2

“S°£g°  _*.

oo

™ <=>Q O S TfNvjnU

,vv ?

a de ra d e

un

socavón segúnEveriing [2J.

La fórmuia de Everii ng considera h M rw, „

*o rv 'O ,, O

7V?7

F ig ur a 1 .2 4 C ar g a s o br e u n m ar co d e m

siMfá

°ooa0

h =aL a                 7 7?

^ «o

0.17)

ot = h j              

7* ? 2

J, *» J, ■

.
S§s§s ^áál "f
(   1    1 8     )   

£n donde

O o

r» a

JO o°? «O c  — •   l,, l,,

A ^ Aiturade la car carga, ga, en metros

§SSg2°

°S°°SR 7 7 ' ri ri r í 7  77 77 ^À. AOÍ cíèà_•                 M ri « 2SKSS¿ 2SKSS¿
r , eSma lOC O a^ ^ 'S

??

"ci" 7 "ci"

e ¿ >íu ed~er d° 1. ;o ^ o 0 61 teCh°

de el ancho dèili n eU s d e’lT m          

M rí

m, ia densidad de la roca de 2.5

^ Everlin& Everlin&en en doi>

ton/m   3 y « “ o / y «- U .2 i,se ti en e

h   = <*4,= 0.25 X 1.8 = 0.45 m ‘7'=*T = 0.45 X 2.5= U 25t/m J
í,= a ¿ ¿ a 7 = 0.25x(!.S)5 X = 2.025 t

1X2.5

de 1

04-

ADEME3 0£ MADERA

PRESIONES EN LOS ADEMES DE MAOERA

55

■M

compa ración entre las fórmulas de Protody akon ovy^ Eve ring conduce a estas conclusiones. la carga más ele vada qué se calculo con la fórmula de Everling, necesita ademes más pesados y un margen m ás amplio de seguri dad'. Es más fácil usar la fórmula para calcular las dimensiones del ademe. Por otra parte, la fórmula de Protodyakonov puede util izarsepara obtener-resul tados mej ores y más   precisos en las form aciones fr actura das y poco resistentes. El ingeniero pue v, juzgar las.c ondiciones de la formac ión y aceptar un factor ra zonable para el cálcul o de la carga. La presión lateral en la ro ca d ura es mu y peque ña o insigni ficante. Las rocas frac turadas ejercen una p resión lateral hasta dos ve ces supe rior a la carga del techo. 1.3.3 Presión

en las frentes larga s '9    

La sección transversal de la superficie de 3a frente larga con ademes de madera se muestra en la figura 1.25 [2, página 387]. De acuerdo con la teo ría del arco dep resión, la carga pri ncipal delos estrat os que se encuentran arriba de la superficie de la frente larga se traslada al carbón en frentede la superfici e como “contrafuertedelant ero”.En la cara de la frente larga hay una “descompresión”, o “relajamiento”en esta zo na solo se deja que el ademe sopo rte la carga dfel techo inmediato (¿also). Si e l techo inmed iato es muy débil, se hunde con acuidad y, por expansión, ocupa el relleno de material de desechos que soporta el techo principal. Este es el caso con la mavor parte de las frentes largas que se hunden. Si el techo inmediato no secunde se ordena una atención especial para hacerlo caer y que forme el re lleno d e materia l d edesec hos.Si esta distanc ia sin hundirsees grande el peso sobre el ademe de la superficie de la frente es elevado; en'tales c as os , s e u sa n sis te ma s de “r el len o ” q u e o cup en c omp let amen te e l espacio vacío por medio de procedimientos neumáticos o hidráulicos que permiten que el techo inm ediato se deforme sin fracturar se La ' presión sec alcula según las condicio nes aei techo inmed iato. En la figura 1.25,la altur a del techo inm ediato se da por l as fór mulas siguientes: 1   1

7 =

n

m

K1   

(1.19)

transversal dee una frente tFigura o qu e m1.25 u esSección tr a e l s is te ma d e a d em Í 21 . krga y altura del techoinmedia

E =   7s  7 k                          

lk

7s ~ 7/c               

°t =  

( 1-21) ( 1.22 )

(1.23)

en donde h ~   Altura del techo inmediato (falso), en metros. K     = Factor-de expansión del techo inmediato. m — Espesor del manto, en metros. E = Expansión del techo inmediato. 7 S      Densidad del techo inmediato (sólido), en toneladas por  metro cúbico (ton/m3). Densidad del techo inmediato (fracturado), en toneladas por  metro cúbico (ton/ma) c. —Presión del techo inmediato, en ton eladas por metro cua drado (ton/m2).

ti cálculo de Ja densid ad del techn ,Pf2Si

ón en un m anto de ? m h . * de ? 5 f  nn / m3 d espesor, con una /m   en    li    c io n e s de fr frací  acíurí urí ^ CO n di c i o^ s elidas, y rf ra,sehacedeia siguiente man era

1 8 f hn       /m    3

'W

^so

PRESIONES EN LOS A0E,V1£S DE MADERA

Jabla 3.13 Factor  de hundimiento

,

tecncr

1.8

.’ ff í ~5J 5X2- 5 = 12.87 5 í/m 2 Segú n Sisi Según Si sica ca fl 9 1 i, „ fórmula sí^uienf^ Presión en el ademe adem e se “ We «Ue  Presenta Pres enta e„ ,a media"íe ° 3 i26 P , Pagina 341]:       

*

1) •

1 1

0

\p =0°                           

■

1.0

x = 0   .  5 m
R oc a d e t ec ho fu er te se hunde con dificultad (cate goría 3)

(1.30)  

tactor de          hundimiento   a ,

1

Por lo regular, el hundimiento se retrasa algunas veces (cate goría 2)

l_

i según Ja configuración geométrica del

  Dimensiones            geométricas               

Condicionesdel techo            Roca del techofácil de hundirse (categoría

a

l

•

1

•-•

x  1.7 m         

¥>= 15° ™>l.Sm  
0.31)   Rellenocompleto

me~m md

(1.32)  

/. *, = 1x   x +5m¿    tan<  

  Ver referencias2 y i g

(1.33) ■           I      

en donde donde

''5

O y   

?

_= S

m   7

r t e ei ad em e' «

"

ci    

« o " ^ po r met ro

ta¡T,ed“ °' “ “>“ '* * por met ro cü-

=^

‘3s 3see calc uió con Ia

#2

= Facto r de relleno; h nnéi

*3

= Factor de Uut^tiC°~~°*5’ re^eno ^n iu/ic o ^ í)1p ^ 0 ° '/:

K     : K V,

■ 

XtÓ ^TaZ

n “ '*

’11 •_

° m L26b      0 co” 0 se da en l a tabla

1.12.

K    

Sisfca  [2. I9j

, d; i é

Espesor del manto, en metro s

Factor de expansión v°z™   bicos.

r e dia t r en nms tros c úw mmedaito voladizo, en -raeíros

cü.

Volumen del tech o inmed iato en un ■ 4 metros cúbico s. “ «u». sin   ademes, en

^-1^-í.ivil.o uc iVIMUCf-ÍA

PRESIONES EN LOS ADEMES DE MADERA

Tabla 1.12 Factor da Sosten propio (o de Autoapoyoj) «3-

Condiciones del lecho inmediato            Sehundecon facilidad

Por lo regular, ei hundimiento se retrasa algunas veces Techo fuerte de hundimiento difícil

aV sr rufere.icias rufere.icias

  Litologia               

  Relleno            con material de desecho

Estratos de iuíita Hundimiento gruesa Estratos de Neumático lutita fina Sedimento o capa, Hundimiento arcillosa Arenisca de grano Neumático fino y medio Lutita de grano Hundimiento grueso Conglomerado de Neumático arenisca de grano grueso

a3 

 

 

 

 

 

 

 

0.40 0.50 0,35 0.40 0.35

2 y 29

^

da d a ssac ac ho

Lü_____L

Volumen do i techo a demado inmed iato y en voladírn metros cúbicos voiadiz o, en

? = Anchura de la frente ademada, en

* f f 

 

G.7J

C Categoría at e go r ía 11

2

 

J  ____L

Categoría 2 ¡Se techo

metros

^

Categoría 3 de techo

■ m d      Espesor del relleno, en metros. -

0

2 *

S S

S

10 10

12 12

14 14

is

ja

■ ( . on g lt uc. u c . te) te) corazón corazón ¡testigo) no fracturado (cm).

  R e s l a r d f l u t í tl l res tigacio nes d<=‘ Ostravz   presion es en varias ^ *-'n términos del espesor H-’f m-, - n ‘ ’ esfuerzos se calculan miento fácil, el esfuerzo en un manto de hu,ndi-

i ts

fractura de los núcleos obtenido^ pueden resumir como sigue:



  por De-r f dan segün la P^ foxa uo n, y ios haüazgos se

s   Bajo         condiciones   est:í?scac del t°r hn u actuarsobrcios ade^.-v se^™ " . 1 p,r esion de‘ tscho- ai •• «,se m^reuicn ía con el espesor del man to

i-igurs 1.27 Distribución de h   presión con ei espesor (o potencia) del manco   p Sm - er ¡ ^   R0SÚ'"^ h        I  ns üt u t e> i ns t it u t o d e I nv es t i ga ci ón « d e O sc ra va ) í -, 1 ] . ( a) s is te ma ü e e ;i j. o ta ci on p o r de rr um b e (b)   sistema de reiieno.

* Baio condiciones cam biado s del techo, la oresi ónde! techo =•! actuar sobre los ademes, es menor en las frentes con relleno que en las frentes hundidas. ^ Bajo condici ones muyestables del techo y en mantos potentes, se deben usa rsisiemas de relleno pura reduci r la presi ón. Como una aplicación numérica, considérese una frente de hund:miento racil de 2m , E3 manto, con hundimiento, incluye estrat os de

AOEMES DE MADERA

DISEÑODE LOS ADEMESDE MADERA

e! facíor de expa nsi ón   K = 1 . 3 5 y                  

d e n si d a d 2!? foB/ m3'.

61

en dond e'

«1 = 1, a 2 = i, 0:3 =0 .7 5, K                  =          -1.35       ° t = 2 m X 2 .5 t o n/ m 3 X 1 X 0 .75 X

------l ____ 1.35- 1

= ^ n P ) “ l0S ad e” eS- “ t0n da d3 s ^ " « tr o cuadrado

= 10.70 ron/m2

7 = 2Z fr enfet

j:

^

P re™S d *15

« *

°   Í  nmedÍaí°         '   “   t0-  “       ™    o  c ü -

m ^   espesor dei manto, en metros.

fóJuÍdf   ^¿u T oi t e                 “ *     *“ * ^     Uffli2a !a docL slón en los túneles de n f í - ! f n ° P am 1 0 5 c álc ul os d e & P *¡ matena í fiojo ( ueito)P T°“ frofl“ * d.a d. cuando la roca del techo es de la fr en te E * " .“ ‘S1’“ ^ '°S esfu“ “ fórmu la se utilizó con éxito en el d £ fórmula rf PagI Pa gI°a °a 236J' Es Esta ta ref   orza refor zado do pa para ra un man manto to pote nte nte e ^ ó n m T ? T "■ CMCret° CMCret° daménta damén ta la la fórmu fórmu la está bi bi en explica ddaa por po r EE.a .a n s pp^^ , f

££r

1 1 ^ SfUÍ°de f ricción illí eraa de la roca del techo en grados X ~   Coefici ente empírico, puede tom ar* como   K = Z --T.^aíl

.

fricción interna de 40°.

wn/m y

(1.34)

■B==£, + m tan ^45° -

I

= 2 + 2 X 0.4663 = 2.93 m „• = -Z 5 t on / m à X 2 .93 m 1 X ta n 40 °

(1.35) Prasión Prasión

= 8.72 ton/m 2

CTfdel techo

1.4

WSEÑO DE LOS ADEMES DE MADERA 1.4.1

^

Kt t aa dMes ^ ^

,

Principios de diseño

t t r fre n te s ^

Ì       ¡T’

unángulo de

  B ~ B l + m ta n     ^4       5° - - ~ j

a, = 2Í_  K      tan v?

I.2 S P„s¡ ones sobre

ü.Cc ü.

4 m d e anc h o, una de ns id ad del te cho d ^ T ío n /S y u n" ' ^

de

si s ue

.* >

s imp les . De s pu és se e va lúa la p r e ^ c o Í d T " 1“ " 0* 103“ '®“ 05 se demostró previamente. Se calculan lo, í tes foimu¡as, como momentos máximos, esfuerzo s co rta if« . gramas de “ oment os, están sometidas a estos momentos v 11 maX'mos     y las seci:i°nes que la , di men s ion es . S i se e ne ^ “ te es t y * de te ™ “ a” entra que estas d in tensiones son demasiado

62

ADEMESDE MADERA

>' y AA~

P *    

Viga superior: cabezal

DISEÑO DE LOS ADEMES DE MAÜERA

53

[2 ,   página 398]. Se indican un marco de madera típico de un túnel los esfuerzos en los cabezales y en los postes con sus dimensiones apropiadas y se incorporan los diagramas del momento y del esfuerzo cortante. El marco de madera trabaja como una viga simple que se apoya en ambos extremos, con carga uniformemente distribuida. Las cantid ades y las ecuac iones quese aplican a la figura son las siguientes: M x   = 0.5 qtLbx       0.5 q¡x2    

w

Mxaáx =0. 125 q tL l  x

Diagrama dsmom entos

~  

2

7 _  ZM _ n , x ~~dx~

r

b ~ qiX

 Diseño d e los cabezales de madera. El cabezal en l os ademes dem ade ra está sujeto a flexión. El momento y el esfuerzo máximos por fle xión seob tienen con las fórmulas siguient es:

Diagrama de ia fuerza cortanta

qi=ota    

(1.36)

Afmá* * 0.125 gr¿ | S---

^ máx                 , 

M

a‘>=—ñ

Figura 1.29 Esquema del diseño de los marcos de madera en un socavón   [2]:   a ) s is te ma d e a de me ; b)   modelos estáticos; c)   diagramas- de una viga simple menteapoyada.

grandes, se hacen modificaciones. Finalmente, se hacen las verifica ciones de los esfuerzos permisibles para las dimensiones y para ei material. Si no se satisfacen los límites de seguridad, se escogen di mensiones más grandes y se repiten los cálculos hasta que los valo res más bajos de los esfuerzos permitan un uso seguro. 1.4.2

(1.37)

Marcos de made ra en los túneles

El diseño de los marcos en ios

túneles o caño nes consiste en encontrar 

el tamaño apropiado para los cabezales, posíes laterales y partes auxiliares como cuñas, revestimiento etc. En la figura i.29 semuest ra

n <Í J*r

W    =  0.098 db   db> 1. 084 ( ^ L lY 3   \ °V / donde

at ‘

¿mi*     'b   ab   a   d

Carga uniforme. Presión uniforme. Distancia entre los marcos. Momento máximo de flexión. Longitud del cabezal. . Esfue rzo He xiona níe.r i Esfuerzo permisible de flexión para la madera. Diámetro del cabezal.

(1-38) c;-_

(1.39) (1.40)

64 ADEMES DE MADERA

DíSEÑO OS LOS ADEMES OE MADERA

65

La carga   puede determinarse con:

<'=«***>  

 

(I.4I)

m

"    

ig /^ en to n c eT ”63 ”6 3 nn°rm ° r m aIe Iess se Pcede P ce de to mar m ar a 0.5, = 7 = 0.0025
^= 0.117

(1.43)

en donde


cabezai, en centímetros U en ml os mar c^M centím etro s™ ^ d^ .« ^ o ,p o r ce„ tfa ( , . pora po ra madera madera de de segunda segunda ciase, ciase, 1J0 1J0kg/cm kg/cm

Longitud

2

v tp ,. ^ 30 Dif aet ™ de *"

™

definido y se obtie ne su

el esfuerzo c or tan te q ue se genera e n ? dÍámetro c ontra zaies en las esquinas para aL ta rle s í eSqUmas‘ Se corran Io s cabe os f ig u ra 1 .2 9. Ta mbi én s e de b e r n m ° S^ ^ C° m ° S e mues tr a en metr o para la v e r if ic ó del esfuerzo com nte“ TedUCCÍÓn “ ti ^   ^"raá*=  K V  F 2"= 0.5

T~r = 0,5 aLba  

(1.45)

^ .d o s =„atra «,   ancio deI ¡oa_

(1.46)

r - = -1 Q-5 GtL„a   m3-x 3 0.785 úí|

/

(1.47)

ff7Iía'3¡“ dc  

(1.48)

=   0 .8 49 - t jí 3i í ¿ uó

(1.49)

= 0.849

en donde nax  

Esfuerzo cortan te máximo en icilnmmA tro cuadrado. icii°srími0s Por centíme-

K =   - Factor, sección transversal circul Icilo X oT “ ^

(1 .4 4)

ímj

■^0.785 ¿J

d a c la se es d e 9 0 kg /c m2 eld ií m t ^ f o n p ar a í a c ad er a d e s egú nt» ía llongi ongi tud del mi smo’ smo’cómo” cómo” M       “ be beza zaII PUe PUede de *rafi *ra fi^^ se s e ®n ®n ■““* f f  *™  40 0 ). Se mu es t r a nn « r ^ T  ™ ^ par a condicion es medias fa l n ?l S dei techo (a= (a= 0    2  5     )  ,para ~   í). Puesro que la madera con V * Y paTa pa Ta malas cond]ciones (« ^ man maneja ejarr y ¿e =ons” u " p de 25 « difíci dif  ícil   l       

lon gto ?

de los cabezales cabezales

ar,4/3

reaCCÍ°” s e"

en

^o T cuaif cuaif       of of””            trMSV'erSaldC¡ Cab CabeZ eZa1 a1’’ “ “ «* «*>» >»  4, - Diámetro del cabezal, en centímetros.

-:gf-6

|

ADEME S DE MADERA

§

i.S | | I é I I | | [ I

■dc    — Diám etro del co rte en el cabezal en la esquina (centí metros). dc¡db     es el factor de ajuste en la esquina. 7sf ~    Esfuerzo            cortante permisible, en kilogramos por cen tímetro cuadrado. Si ei diámetro que se encontró no corresponde al 'rmáx, se deberá aumentar y a     (la distancia entre los marcos) se deberá disminuir pro   porc ionalmente. Diseño de ios postes laterales.   Los postes laterales de los ademes de madera están som etidos a presiones delos lados y a l as reacciones en sus extremos.Por lo ta nto, en su diseño, sedeberán evaluarlos esfuer zos normales de compresión y de flexión. En la práctica, se utilizan para los po stes los mismos diám etros que tiene n los cabezales. Sin embargo, este diámetro se deberá verificar. Las fórmulas respectivas son las siguientes: atf>a„±ab/  _

>



(L5Q) o /

F ± 0.85

I

(L5l)  

Mm&x  

F ~ ~ d  2 y   =       0.785               d  \    

(1.52)

  MmSx "      0.125                   qyLy           

(1.53)

W ~   0.09S dy   Y 54)

C

, 4¿* 4 L v   x =~37 =~ lf                                                         

o j s     ) 

w= /(X)

'

R     = 0.5 q tL¡¡     

- 0.63 7 ^

.

(1.56)

< v s - 0. 6 37 u!^

.L0± g4    M      i  .     ^

x

1.0 8 4^

it | | ¡

|I | | j |

DISEÑO DE LOS ADEMES DE MADERA

b/

ar = E sfuerzo normal. ab   = Esfüerzo flexionante. íj   - Factor de flambeo (ver tabla 1.13), una función de e sbeltez. A = Relac ión de esbeltez. Módulo de sección d el poste, en centímetro s cúbicos. R      — Reac ció n de la carg a, en kilogramos^ (aun qu e los pos tes están ligeramente inclinados, se toman como verticales) . Carga uniforme del techo, en kilogramos por metro. oy   —Presiones de los lados, en ki logramos por centím etro cuadrado. ^ Longitud del cabezal , en centímetros. Ly     — Longit ud del poste,e n centím etros.^ a   — Distancia entre l os marcos, en centímetros. dy ~   Diámetro del poste, en centímetros. ^ ~   Longit ud por flambeo (o por pandeo) L   .ti  J'. y' H 'A   El fa ct or d e p an deo s e o btlaiene d e l a t (1.55). ab la 1.1 3, a i c alc ul a r se\ p o r ~ ' ecuación Si se aplica la ecuación (.1.58) y se encu entra satisfac torio el resultado, entonces, el dy   queda terminado. De otra'manera, se escoge un diámetro más grande o una a   más pequeña (distancia entre ¡os marcos) y se realiza otro tanteo.

| ■ Diseño de los calces o cuñas.   Las cuñas se diseñan de una manera si j milar a los cabezales. El espaciamiento en condiciones comunes es ^ absolutamente suficiente.Bajo condic iones malas o variables, sedeber ra hacer un nuev o diseño. Por lo general, los calces que se corta n loní Situd malm ente de los poste s de 12 a 18     cm son adecuados. El diseño • se hace suponiendo que el esfuerzo flexionanteestá bajo el límitede seguridad (figura 1.31) [2, página 404].

(1.57) (1J8)

r ~ 1.14 2a

Ov  

1/2

calce lado a lado

(1.59)

2Z\l/3

en donde

r

G.86SÍ —

\   calce espaciado ¡   la \l/ z                h k =   0.865 a   [\ —’ — <7„ , - /]

(1.60)

\

cSf

Esiuerzo permisible, drado.

en kilogramos po r centíme tro cua

 

  (161 '' ' ■

68

ADEMES DE MADERA DISEÑO DE LOS ADEMES DE MADERA

Tablai:i3Factores de fiambeo cjfl

10

1.07 1.15 2.25

30 40

1.36 50 1.50 60 | j.6 7 70 J.S7 90 ICQ HO

2.14 2.50 3.£ 3.73

120

4.55

130 140,

5.48 6.51 7.65

160 170 ISO •200

210

220 230 240 250

X+

O í T 1.00 l.Oi

20

1.09 1.17 1.27 1J9

1.52 1.69 1.90

I

1.53 1.70 1.92 2.21

2.58 3.14 3.89 4.73 5.67 6.73 7.90

6.62 7.77

8.91 9.04 ¡0.29 10.43 11.80 1 ¡1.95 13.43 15.20 17.11 19.17 21.37 23.73 26.25

Paste lateral

13.61 15J8 17J1 19.33 21.60 23.'

1.02 j 1.09 1.18

!.01

1.16 1.26 1.3S

2.17 2.54 3.07 -3.8! 4.64 5.57

69

9.18 10.58 12.11

13.78 ¡ 5.57 ¡7.51 19.60 21.33 24.22

1.29 1.40 1.55 J.72 1.95 2.24 2.63 3.21 3.97 4.32 5.77 6.84 8.02

9.31 10.73 12.27 13.95 15.76 17.71 19.21 22.06 24.47

1.03

1.03

i-04

1.10

1.11

1.19

1.20

129     1.42 1.56 1.74 1.97 2.27 3.28 4.05 4.91 6.95 8.14 9.45 10.88

12.44 14.12 15.95 17.92 20.03 223Q     24.72

I

1.05

¡.06

1.12

1J3

1.21

1.23 1.33

1.14 1.15 ¡0 1.23 Í 1.24 20 1J4 ¡J5 30

130 1.32 1.43 1.44       1.58 j Í.60 1.76 1.79 2.00 2.03 2.31 2.34 2.73 2.78 3JS 3.43 4.13 5.00 5.98

4.21 5.09

7.07 8.27

7.18 8.39

9. 58 ! 9.72 11.03 11.18 12.60 12.76 14.30 j 14.48 16.14 | 16,33 Í 1 3. 12 | ¡ 8.3 3 2 0. 25 2 0.4 7 22.53       22.77 24.97 1 25.22

1.46 1.61 1.81 2.05 2.38 2.83 3.50 4.29 51.9 6.19

I

1.47 1.63 1.83 2.

1.06

1.49

40

1.65    

50

1.85

60

2.11

70

Calce o cuña Calce

:prc?

Cales semicircular

2.42 Í 2.4 6

=0.12%J 90

3.57 4.38 5.28

3.Ò5

100

4.46

no

5JS 120 6.29 6.40 130 7.41 7.53 140 8.52 8.65 8.78 150 9 .86 ¡ 0.00 10.15 160 11J3 11.48 11.64 ¡70 22.93 13.09 ¡3.26 180 14.66 14.84 15.03 190 16.5 2 16.71 16.91 200 ¡ 8.5 3 18.74 13.95 210 20.69 20.92 21.14 220 3.0! 23.25 23.49 230 25.48 25.73 25.99 240 250

“Ver referencia 2.

en donde

h, = f n f   T“ m T POS“ 0 = ^ en “ «« ««me m e ttros r os . =a   lc l c eeoo c“fla rect rectangul angular, ar, en centímetros c = entre | ooss marcos del túnel, en centímetros. c   Distancia entre los calces, en centímetr os. os.

_ Modelo Modelo

estáti e st át i co co

Calcerectangular Calce rectangular

Figuia 1.31Diseños para los calces (cuñas) en un marco del socavón [2]^

  Aplicación numérica.   Calcu le las dimensiones deu n ma rco de madera e‘"1un tú nel bajo las siguientes condiciones : • Anchura dei túnel o galería = 1.75 m ? Altura =2.00 = m . s ^   Distancia Distanci a entre los marcos = 0.75 m ~ Esfuerzo permisible d e flexi ón para la madera de pino a kg/cm- (calidad ae l a madera dé'2 a,c lase, ver tabl a 1 8) Esfuerzo cortante permisible para ia madera de vino   -k g/cm2 . • _. . * Con diciones de carga = me_dia -(a —0.5 ) Obténgaseprimero

ia presi ón quese genera;

Presión dei techo <7, = a 7¿ a

--■ ■

= 0.5 X 2.5 ton/rn3 X 1.75 m

' =c v =

ent S

fa S

et

ff   def fl  le x i ó n e n

r° «

«



Presión lateral

= 2.1875 Ton/m2 = 0.21375 Jcg/cm2 'ay =KaT^ l X a( ■          ~   0.21875 kg/cm2

” ,= 110 r ,= 3 0 sf JU

70

I

AOEMESDE ¡VIADSR 4 f_

calcula r ahora el diámetro del cabezal como sigu sigue; e; ' i re puede calcular

f

db=0 A l 7 L b (  ^ ) l/3

' f  

V j    

O.U -

7Xl7

|

5Í2L )l f3                     \llQf

18 cm

DISEÑO DE LOS ADEMES DE MADERA

'

(d = 20),o puede reducirsela distancia entrelos marcos (a =15        cm).            Como la experiencia ha mostrado una cierta inclinación hacia el fac tor deseguridad,se pue deconservar esta medida (d =   18)puesto que la diferencia entre 130 y 114 kg/cm¿ no es demasiado grande. Si apa recen fracturas excesiva s,se puede incrementar el tamaño. El diámetro también se deberá verifi car con respect o a la penetra ción dentro de la formación del suelo. El esfuerzo en la parte inferior  de los postes se calcula como sigue:

te en la s esquinas.’s u p 'c S ^ r ^ “ fl“™ c “ “c m, l a ec ua c ió n (1 ,4 9) s e p ued e u t il iza r c o m o ^ u í ^     “* 12'5

_ carga _ 0.5 qtLb   _  Q.SasaLb   área EV/4) d j     {V/4}

= 0^4 921 021 875 X 17 5 X 7 5 (12.5)3

(18)

_ 0.5   X       0.21875                   X 75 X 175 0.785 (I8)2

= 22.46 kg/cm2 < 3 0 kg/cm2 el cual es bastante seguro. entonces verificar“'í

tÍZ

loloí

= 5.64 kg/cm2

(rsf)  

o^me:        

Si en la tabia tabia 1.13 1.13 se se tnman tnman ¿tn ¿tn a   i horizon taimente, horizon taime nte, oj = i 40  s.  ___ _r ° Ios Io s esfuerzos esfue rzos flexionanie"; ^ ecuación ((1..5 8)) como sig s ig uuíí

^ P°SteS'iaterai es’se ^ b c  

^ pnmera columna vertical 4 yI “ =41 3. I 56 deC eCen en™   ™ n con la f s*

El terreno menos estable, como la luti tu tieneuna capaci dad desopor te de 40 kg/cm2. Por consiguiente, el esfuerzo que ocasionan los   postes es bastante bajo; de esta manera, existe seguridad coh respccro a la penetración delos po stes en el pis o. Ei tamaño de los calces, ecuación (1.59), suponiendo que se han colocado a interval os de 40 cm, sedetermina como sigue : r = 0.86 5 (M

i ^ = -0.6 37 X-! 4q v QJ1 875 X 75 X !7^

?oi

-

{

I

~  8 .OS ± 121.98 kgfcm2     ff' ff  ' = 8 .0 S  í2I.9S

?

Así, se pueden dividir los postes de ! 2 cm en dos partes,longitudinal mente(r =6 cm) y u tilizarlos como calces o c uñas. El consumo total de madera porcada metro de longitud de túnel se puedecalcular como sigue:

=  130. 06 kg/ cm2 cm2

= “S.08 “S.08 ++ 121.98 = + 113.90   kg/cm2

bl e ^ 1 0    

lr é ^ 0 X (7 5¿j>/»

= 6.6 cm

I

I3 2

±1.0X4  y M     lá JS X 7 5 (200 )2

71

5 ^ escoger ^ eSÍU efZ° r^ esce caso,^ se rf^0 P uede escoger un un pediámetro muvor

1 cabez al 2 postes 15 calces

O /4)(0 .18 )2 i.75 2{7r/4)(0.j8)2 2.00 15 X | X 0r/4)( 0.12 )20.75 Total por ma rco

0.044 m3 0.101 m3 0.063 m3 0.203 m3

72 ADEMES DE MADERA

DISEÑO OE LOS ADEMES DE MADERA 73

m;   e l ..:   con sSo de ma de ra p o ^ c S ím e f^ ^ 0 * i ní er va ios de °- 75 sigue _ ' P rc a d am e tr o d e tún el, 3e calc uia en ton ce s c om o

cTmo si “ -I ga

Consumo po r cada me tro de t únel = °-208 0.75-

K

¡°S

** —

iones « * . dadas

= Q A 56 a( 3{- 32 3 jS        +    I)¿ |

^ ^

Ra  (GA5 7(32  +    0.46S                 ¡3   ~ 0.356) ^ .L l

= 0-277 m 3/m     1-4-3

=^

Re fuerzos en los marcos de los túnel es

.

Los marcos de un túnel   snrhn      -=    d -in u ir el tam aflo de ^e tzo sp ara Se muestran refuerzos tí oicos en la fiVurl PM ? % -Un cab ezal con tales refuerzo- tr a h lí 1 ' Pm m     409J' uniforme mente reparti da y con tres apoy os Sis f s L T C°n ^ v y   s.oí sesupone una condición

*.-(0.15

7 r  0 . 7 85^           0     .    4      6 

J W 2 5   * *

'‘

(I .63) 8

/

( l f i 4)

(, 65)

endonde

"¿ni     -

_ en ton ela ^^ po T m Í o60 ^ P°St e

l° ^ im á de  del«b       l   «    b      e a l, en m etr etros os

r   I

n

ss

gm a4 I2J .

° CentraI*

ss

"

^^

'

ss

ss

s^

ra CCmotíi'dad dei diseño [2, pá-

Como se muestra en la fí  fícr crur ura a 1 n *1 *1™«  ™« tra en jS= 0 .5 , ai a i ce centr ntroo del del m i m n ■ *'m°menf0 mimino m im in o ^ en encc iiien ien  para el madero. Si se coloc an lo’ ,mimmj2aíldo mimmj2aíldo ei tamaño tamaño necesa necesario rio Pu ed e ha c e r el ca ',cu lo “ m S 1 * « ’■» “ peimis pei misib ibte te <* <*«« fte ^ n es de de 110 1101   ¿   ¡ 0 0 T a T 'T ^ distanci a entre los marcos del túnel e s 7= L ¡?~l ^ h tune! es Lb   - 3 m entonc es; f qUe ei aflcho d^ M c ~     0.039 aL%     = 0 .03 9 X 1 X ( 3) 3 = 1^0 53 to n/ m ' El diámetro del cabezaldb   se determina como sfeu sfeu e: e:

F is ur a 1 . 32 R i f u s o , M e l m aí co d s = „ MC ; 1ÍÚ I] (2 ]

74 DISEÑO DE LOS ADEMESDE MADERA

75

Esta- medida es difícil de obtener y utilizarse en las minas. La necesi dad de refuerzos para los túneles con anchos mayores de 2 ni, se ex   plica por s í misma. El tamaño de los largueros inclinados (diagonales) que se necesita para trabajar bajo condiciones de compresión   y    de ílambeo (o depan deo), se puede calcular si se utilizan las reacciones de la ecuación (1 65) com o sigue: R e =   0.781 aL\       0.781 X IX 32 =   7,029 ron Lasreaccionesinclinadas R ’   s  on: D/  _

 R c   2 sen 45°

7.029 2 X 0.707 ~

Sise suponeque eí diámetro es de 0.1 m,les esfuerzosdc y de pandeo deber án ser d e 85 kg/cm ^(S50 ton/m2).

com presión

i;p r

4.97rff = 11 “ árR e    a ~ “ ""57/85rff

w in v ia'r •

“ "Z ™ ™ 3

La relación de esbeltezX se calcula como sigue: X - 4/ -

dc

41/3  

2dc   eos           a.   

4X 3

2 X 0.1 X 0.7 07 ~ 84-8 ~ 85

en donde l es la longitud del larguero inclinado. De la tabla 1.1 3, se tiene que co   es 2.31 para X= 35 y ° " 131 d»   = Sino

el cual es mayor queel esfuerzo permisibl ede flambeo de850 ton /m3 Por lo tanto, eí tamaño supuesto deí diámetro de O.lm es demasiado   pequeño. Siel lado de ¿c = 0.125 m3Xs 68. w = 1.83, seobtiene:

1.053 V/3 0.098 X llQOJ

00 ..221  — —2 2 0c m se utiliza ua poste central, la medida del madero deberá ser:*

-=

a   = 1,83 0.785 ( a i 25 )T = 742 ton/m2

    )/8       ^ màx   = (
*

497 .l)2 = 1463 0.785 X ( 0.l)2

0.098 ¿3                    (0.. 03 9)^ )^ a

8 X 0.098 d2    

0.34 m

• t, = at,T.   = 0.5 X3 mx 2.5 ton/m3 =3.75 tc /n ,3.

1i 00 ton/m'

el cual es aceptable. La dimensión de ios postes laterales deberá ser la misma que la de los cabezales. 1.4.4

Diseño óptimo

Las dimensiones de los cabezales, postes y cuñas (o calces) se calculan como se inaicó en ¡as secciones precedentes. Para fa economía del

76   ADEM ES DE ÍVIADER/k 

el caminn v »1 diseñóle debe escoger reducir al mínimo e¡ consumo de í     '     “ pa c i amw n t 0 adecuados para tr a r d taam m a ño (d i á met metro ro d e ^ b t n “ T ” ’ “ Se de be « “ *■ el minino volumen de madera El volu ' e^ ’laami Mt0 5 ue requiera distancia es: U vvolu™  ol u™ n de ios cabezales cabezal es en Im de

v¡,= ~d iLb ~

■

77

Los requisitos para los cal ces dese cción rectanailar yco lado d.l ado, sepuede calcular como sigue: ' ” =Lbhk 100 cm 3

■ a

a =   --------us f          É ? l _  ____
 _ (1.084'i3 (1.08 4)3£jr.l a y  

(1.42)  

a =   -— -1 (I.0 84)3¿J

(L6 7)

100 ir  _ = ~ ^ ~ (l - Q 84) 3Z i

F* = 07.90

, —

°V

n ~ T

A  

b  

(1.6S)

100 TT

^  

lo c ó

^

hk      0.865 a   (~—

( 1. 66 )

'

= 1 . 084 z J  ^ Í Z ) 1' 3                     aSf         IJ ver ecuación "   [\      
7/

DISEÑO DE LOS ADEMESDE MADERA

'a7¿6 \

ver ecuación ( 1.61)

w ecuación (3.67)

asf )

1/2 .3 ^ - ,j h           

5 s6 7 . 9 0 - ^ °sffeí¿Vfot yl /a \\ *„
(1.71)

(1- 7 2)

en donde

- 4— X (1. 08 4) 3ZJ S .

O-v

. lOGa-v ----------- L T 4

^

¿á

(1.69)

«ndonde

L 'T la (0 -5 P(0.0025 “ C On k»/cm3) dÍd 0“ « ”*»» *») . 77 : DenÍÍ Densidad de roca

S K 2¿ £ ¿: S S K « « .

a =  

bVicÓs men de 13 " adera e" l0S Cates’ “ ^ « " « tr o s cú -

hk     - Espesor de los calces en centímetros. “      _ .Espac, amiento de los marcos, en centímetros.

iongimci del cabezal cabezal , en en centím etros. etros. £»paciami cnto delos marcos (distanci a e„ ^ , en centím etros ' ios raarcos) .

a   = 7 =   5 C „ S a ? d7 f (h°- 5, p m “ nd i™ n- t ¡o ima les ). E° m a COmo COm°o-0025   kWcm3} a sf ~               Esfueryn

=K

“ ei teCh°' “ “ « s 'e n tre

°Sf = fí  f í ooUS US c i eT eTmÍ mÍSÍ SÍbi biee d" fleX fleX¡Ó ¡Ó1 111 “ h madera mader a (dc 2ac!ase). 2a c!ase). di     = Diámetro de l os cabezales , en centímetros, sijin ata en te, el consumo total de V=yb

a

d S ¿ o ° iU iUm men *

Cab=zafc f c  s * *  ™ ™  

centímetros cua-

ra gir.á 41S J

la mader a se determina.c omo

+ V^ J L + B dl

(i?3)

“'l términ°       diSminu yeel otr° « incrementa, de manel“ m!nÍm°     COm° ¡ndiCa la fi8Ura 134 C . P¿-

 a d e m es

os

madera 

|

? ! r

F * » 1- 34 C ons umo de atím „ 

^

^^

El diám etro mínim o del cab<*rTl «>• ia ecuación (1,73) como sigue; dV 3

=

0

^^ ^

encon trar derivando

d h  

Ad~2  

| j | ?

+ 3Ed\   = 0

(1.75) >5\

= A. 3B     \3BJ

(1-76)

económicas pai Í lo/'ma rcoT de0’ d.eterm ‘nense Ias dimensi ones mis an cchhu r a e n c o n d iS ^ T “ U” *« t ie n» 2 m ! l permisible de   flexión     de ~°~J’ con ™ «fuerzo     110 k„/cn,2 del techo es de 2. 5 ton/m3 ^ dond e, ia densi dad de l a roca Primero se deben 'enco n /< as i 00 * 0-5 X 0.00?^

T ío “

,os nlara  A 

y B     comQ s%u¡¡;

f

¡ }

b

. J  _ /l 8¡8 ISiV /4 \3 xT n)       “17   cm    

{ |

c — ...~ »7)3/ 110 \ (1.084)3 X (20 0)3 \QJxQmE)  

f I

A* = 0.86 5 X 42 4 /^X iC O X O O O ^y /* ^ * \ 110 / =2cm .

145

Diseño de los ademe s en las frentes largas largas

Los ademes que más frecue ntem ente se utilizan en las frentes lursas son cabezales o travesañas que se colocan paralelamente a la frente con tres o cuatro postes que los-soportan, como seindica en las fkur as 1. 35 y 1 . 36 [ 2, 421, 423 ] , S e s upo n e que lo s cab eza l es t ra ba ja n como vigas continuas con carga y que no existe hundimiento en ios apoyos. El diseno debe considerar los momentos máximos y evaluar la capacidad del diámetro del cabezal para tomar ios momentos de fle xión centro dei esfuerzo permisible para la madera. Después se verincan los esiuerzos cortantes y los esfuerzos en el piso (o suelo). a < ffí/ =Q J25

(t resp o st es)'

d* 5 l'0 84 ( ' ^ “ )

i

a ^ f ar aL2\1 ¡3                     6 ~ { asf ) ■   f-cua     iro  Postes)  

>  ; 

  ~ 42'4 cm

De este modo., íos marcos de mad era se deberán componer d e cabeza- \   -Iles y de posees de 17cm de diám etro, espaciados a 43 cm, con calces ' .j formados po r maderos (tablones) de 2 cm. —L—--------------------------------------------- ----------- ___ ^ ____

( l

fo or = isisis i

B     = 67.SO ---------------ü ü  ________ _ 0.5 X 0.0025 X (2Q0)2 „ /O.S X Q.0025 X 200 y /2 \     rrr; ) 7,12  

f '

(1-74)

79

| j

| i     | |

i    

~

DISEÑO DE LOS ADEMES DE MADERA

(i.77 )

(t re sp os tes )

(1.78) (1.79)

^ a¡La   r- 1.0oI— 7

írres postes)

fi.80)

 —

JVJMUCHA DISEÑO DE LOS ADEMES DE MADERA

= 1.01 9    

di

< '^'Tsf (cuatro postes)

(

181)

La  

0t. = o, ^252. = j ~

(despostes) (l,g2) a' =1M u ~ d f
I /

n

= L S9 i r  

 

 

 

•

° /= 1 -40 ^

(

(ta bla 1. 13)

as.1n  

_ Ama x

f ~

(h8 3 )

r

 

 

A x,'s *~N

(c ua t r o^ os t es )

 

'

(  i .84  ) (]SJ )

en donde

V - Esfuerzo permisible’ de flex ión oara i- m,H , _ n ^ d a s entre metro cuadrado), ^ (e n [ 0~ ffw ff w   Esfuerzo permisible de flambeo f  lambeo         en   h   _ iadas entre metro cuad rado J en COíle'

f

P

&

SSS

"

*

^ A  Presi Pre sión ón del techo en H? t ■ / las ecuaciones ¡ .23, i Jo ó 134 T**     ’“V * CalCUla con ior más.alto para tener im rtk P°ede t0mar e] va' « = Facto r de flambeo diseño mas seguro).

«. = Esfuerz o deco m pre sa paralelo a l as fibras d elos postes. cabeSlTn El es pes o r del mant o es de 1 5 m v h Ü - l e , El es fu e rz o P e™is i b I e d e

el tan ^ o deu„ 3 mt er v al os de 1- 0

m.

 

 

.,82 ;&g.\

ADEMES DE MADERA

DISEÑO DE LOSADEMES DE MADERA

cortante es 300, el esfuerzo de compresión paralelo a las fiaras es de 850 ton/m 2 yla resis tenci a de¡ a roca es deW0 0 ton /nÍ -h-

83

dor d”1l6PrÍ> tÍCa'd tam“ °^ l0S“ bezaIes ydelo^po stes es alrede dor  ae ib        cm,     menor que el tamaño calculado. Este tamaño opera

LS H ^ T s X í ^ ~ 3. 8 6 m

pa ra to m ad e- a

** ^

^ se gu ri da d (d e 4 a 6 ) P mn it id o

at ~ hy            =       9.64 ton/m2

            X 1.0 2 \V3 = ( 9 64      x          i-0 ' / = 0-2095 ni 3100 ~ 21c m r= 3.019 - ^ £ = 1 n¡n 9- 64 X I X 1 ( 0 . 21)2 - 222.7 <3 00 ton/m2 pDÍ a d ^ ' c o n a n “ 3" 0 "

b a j° h S C° nd iC Í° " “ ^

« d»

4     X 1 .5 0

l ~ T 7 ~ T 2 T =2S6 ^ = 1.24

(Table 1.1 3)

= 1.40 o; ~~~  

¿l    

=  1. 40 X124 ^Ü LL >L 1 ■

'

C 0 -2 U -

= 3 79.48 <8 50 ron/n3 io s cálculos confirman q

uelosp ostes están seguros contra e!flamb eo'. af ~1.40^S   

d i    

■

- I 4 0X 9'64  3-Q    X LQ (0.21)2 3~  

í

-

06 <1000 to n /m 2

j

f 

 

¡

j

El grado de penet ración dentr dentr o de la roca roca del piso está también seguro.

.

 

 

 

|6

CAPÍTULO CAPÍTULO

2

2 .1

im p o r ta nc ia

d e l a c er o

de ad™ c - ^ .* bou en dond e las galerías se mántien ''s pecialínen^ en las de cargaler ías de arra stre'y de reto rno de] ai*"" 3 haSta 10 3Í1°3 como terístieas « * » deI n^ ^

n « r  en e, diseSc^c^

^   000 000

" « T » o * “ 4. El aa-ro es el maln

 ™ ™  “. ° V ro n “ de * «  ™ ™«« « * *t ie re
5.. Como material, se puede 1   ,» 4 °1 tr < 3   .V W W V ¡í "■         «(

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c'!asa,    i  c  Mo~        

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S0Ca-

us: $**    

•

2.2

A DE ME S

d e  a c er o

CARACTERÍSTI CAS INGENIERILES DEL 2.2,1

para 

lo s túneles

ACERO

Estructu ra químic a

Quím icam ente, el acero es una aleación de hierro y decarbono Existen algunos materiales como el fósforo (0.01-0.03%) y el azufre (0 0J0.06%), presentan comoim purezas. Otros materiales, como man ganeso, silicio,níquel,cromo y molibdeno se incorporan en porcenta jes vanado s para ronn ar “aleaciones especiales” que reúnen diversas propiedades. Para los ajenies de acero en las minas, se usa un acero común de resistencia {31 ^V y      quesatisfacela        m ayor ía delas espec ifi caciones estructurales. Las aleacion es seutilizan para satisfacer condi  ciones especial es. 2.2.2

Características

mecánicas

En el estudio sobre las características mecánicas del acero se tienen que considerar la relación esfuerzo-deformación, la resistencia, los tipos deruptura, la dureza y el diseño. Relación esfuerzadeformación. U figura 2.1 [ 2, página 4331 muestr. una curva típica de esfuerzo-deformación. Esta es ia curva común n donde el modulo de elasticidad de Voung se toma como £ =     2.1 X

CARACTERÍSTICAS INGENIERILES DEL ACERO

87

10 kg/cr a . La proporción lineal continúa hasta el panto 0 o%     de deformación. Despues deestepunto, tiene lugar un espac io de “fluen cia con deformaciones constantes, y la falla sucede después de aue sehan alcanza do estos lí mites. La resistencia a lg ruptura po r  tensión del acero se proDorciona en ia íor mula empírica siguiente[23 ],:

a = 0.00077 [38000 + C(700 + 2.94 Mn) + 3Q Mr,

(2

Mn + 200 C48 + 2'35 c ) + P(1 000) + Si(340) en donde,

a   Esfuerzo de ruptur a a ia tensión, sn kilogramos kilog ramos e J íe milímetro cuadra do. do. C = C arbono en en 0.0 0.0 1%^ M n= Manganeso ,0.01% L P = Fósforo, 0.01%. I       SÍ = Silicio, 0.01%. _J      

B     carbono es el factor más importante en la resistencia a la tensión dentro de los limites elásticos del acero y en la elongación en el punto deruptura.   Esias        propiedade       s se muestran en ia figura 2.2 [23 21 La resistencia mecánica de diversos aceros, de acuerdo con las es pecificaciones DIN 21544, sep resenta en la tabia 2.1 [23 2] Las propiedades físicas dei hierro y del acero quese utilizan en el la   Am erica n So cietv fo r Tes   trabajo estructura], según las normas-de ngMaterials     (Sociedad N orteamericana para la Prueba deMate riales) se propo rcion an én la tabla 2.2 [24, 25 páginas 43-42J. Tipo de falla          El       acero se fractura tan to por la tendencia a la ductili dad como a la fraginaaü. En ei caso de ia ductilidad, la deformación

C Ceformació ef or ma ci ó *igura

2.1

n (m mm m  j

curva «fUerao-dcfonnación de! acero [2],

n5 ^ 100 2 200 VSCeSk de" flujo (punto d= fluencia). El material alcanza Sa deformación plástica. Por ¡o general esio sucede en aceros con bajo contenido de carbono y es una carac terística conveniente para el diseño. po r íragüidad 35 Preset ua en aceros con alto contenido d , 13 faüa caroono en donde ia deformación es bastante pequeña y ías soperfi

88 ademes

o e

acero

para

io

s

túneles

CARACTERÍSTICAS

ingen

ierí

les

d el

acero

89

Tabla 2.2     Propiedades físicas dei hierro y de! acero“

  Material Hierro: Fundición gris

Fundición

maleable

Forjado Acero: 0.1-0.2% docarbono 0.3-O.4% decarbono 0.7-0.8% decarbono   Níquel, HT Latón.laminado Bronce, laminado Aluminio, aleación estructura!

  Módulos de                Puhco     Fatiga de                  Esfuerzo d?                    e la st ici da dce d en t e                 ntptura   trabajo     Peso. ¡Ib/pie2)   Ty C S( t j Ty C S (t¡ T C S T C S 450

15

6

475 430

22     37

8.8n

25

25

45 110 45 50 ‘ 70 40

490 490

30 30

12 12

35 40

20 24

60 80

-

.

25

-

i 00 25

4

16

8 ¡2

20 8 1-7 10

90 48     38 45 64     20

490

30

12

60

36

125- 70

490 520 535

30 15.5 15

12 6.2 5.6

85 25 35

55 17 30

112- 95 73 30 65 '25

80 47 43

i 73

¡0

3.7

35

35

58

15

58

85     30 25 18 ¡á

18 20

Fisura2.2E fectodei carbono

ente propiedade s mecánicas del acero [2, 23],

544"

Tabla2.1 Especificaciones dei acerosegún la DIN2!

30

21 20 11 10

14 5 14 5

>St, 37 St. 42 StSO •
0.12 0.12 0.30 0.1S

Sí. 54 St. 60 St. 70

0.35 0.40 0.40

d..  y   

  sr referencias  2 y

2 3.

0.30 0.40 0.50 1.10 0.55 0.50 0.75

27 29 33 Ü33 V5S 34 35 45

40 • 55 55 70 60

32     30 27 25 25

75

. 15

-

cuando

'

( i íí  e ndoJ)!ptura doJ ) !ptura son son msos:is: N a EXistB istB punt0 punt0 deflnido d! cede"“

            Dureza                      

(k   í/cm'}      ID 1.0

1.0 6 .0  -

10.0

22

c ua dr ad a.

  Dureza.   la dureza es una pro piedad relativa, se mide según la resis tencia a la penetración . De ac uerda con la ciencia de los materiale s la dureza ‘-Enndl" se define como el área de penetración fmU/metms cuadrados) de una bola esférica sometida a una fuerza o presión conocida. Según k ¿ormula empírica [23]:

'

  Resistencia a                  Elementos          la       deforma Resistencia                (%) ciún pids promedio a Elongac ión  ti ca ¡ a t en si ón p ro m e di o     Denominación          C  Mn (k gjm m ~ j     (kgjmm   2 / • (% )  

d u l i br as p or p ul ga da

12 16

25 15 12

, excepto M il lo ne s

4

1.3 1.0

0.9.

ff*

en donde : HB = Núm ero fîrinell. ** = 2-2.3

=C L 3 4Ï Ï ^ z~o   u,      

( 2 . 2  )

!

\

N

tM SÍÓ n- ? « N — P o r« * / )   Característ icas de los elementos estr ucturales de ] ademe

ral's'd e ? n fíSt fí StÍC ÍCaS aS qU! qU! f deb? considerar ios elementos estructu estruct u ™       raía de 1 1   ^ i0rt ifíeaci ifí eación ón * » : * Pe Perf  rfil il      d,i ma mate teri rial al , n sección sección transve transve rsal), rsal), ios mo mome mentos ntos de  jjas as fu fuerzas erz relaJaas  j a ue Rankm yy io ioss esf  esfuer uerzos           zos perm isibles. isible s. ' ' /       '*•6.* “s Z 'i , 0 . 3» ^.,

■ ~ “r ¡

so

ADEMES DE ACERO PARA LOS TÚNELES

DISEÑG D£ ARCOS RÍGIDOS

SI

^fí iel m ateruü. U r a n c i a en una viga es proporcional a su perm     (area de su sección transversal). El peso y el valor (costo) de la viga son también proporcionales al área de la sección. El uso de perfiles P sados tiene certas limitaciones en las minas que necesitan de matenales ligeros a me dianam ente pesados. El área dela sec ción y el peso delas «gas Ide DIN215 41 sedan en la tabla 2.3 [ 23,2, páe na 438 ],y los     de las vigas I Americ an” se propo rcionan en la tabla 2 4 [24 l aJ e „ r CC,T , S tr ans ¥ mí il es To us s a int - H ein zma nn ( T- H) se t abu ^ ¡an en ia figura 2.3 y en la tabla 2.5, [26, 2, página 449], bler ciay mddUl0 S ie Secci ón■    ^      Í STT"í 2. 4 y 2 5 tam  bién dan valores para el mom ento de inercia / (en centírn eLs e fe dos a la cuarta potenc ia) ypara los mó dulos desección (en centímetros cúbicos). Estos valores varían según ios eiesx -* v v cen‘™ etros en la figura 2.3, y se usan en el disefio y Íesfue rao^ de fl

rdaC¡Ón entre el «fuer zo de compre sión

r„ i“ ■ fi am be o ( p a nd eo ) e n un a v iga d e2 m d e lon gi tud . La aapp rroo x ta t a ee^ qrnkinV Per° Vent aj0S 0S° Para diW, sefl fl00W
0a “e^T o “

eÍd ™  6» r°,d r°,i.5 d 5veces CalMmay ad Sor UPque er i ° elr dei acero de 52>¿ '^ 37 é lf  lf  ff  
1.5 X 1400 = 2100 kg/cm2 el cual puede resultar más económico para.muchos ademes.   y — , 2 3         DISEÑO      DE ARCOS RÍGIDOS

2    .3,1  

Descripción de ios arcos rígidos

T " ÍW T      y Y

UPÍC UPÍC0S 0S dd== aaCer Cer°° íreas de ' ■U)a ■U) a aU aUSS dmi dmifn fnsi sion ones es res esppec ti v a s

a 1 4 5 1 2 IN D ed I sa ig v sa l ed s a ci ts ír et c ar a C  3 2. la b a T

   . 3 2 y 2

s u i i'i i v r u f u r r u V

uc

PARA LOS TÚNELES DISEÑO DE ARCOS RIGIOOS

93

™a¿Svfgas ¡   tfatonomm

meñ.

Tumailo Pe so

T

, ìalPWPisz

(pu tg)

e n Uhi tn„i*u

^

^

^*                          

Á T ¡°                               Eje J.l                                 

z

F °.n

n i?                     a!^

Tabl3 2.4       Continuación.   Eje 2.2                     

a               

24X7 '%     120.0 35.13 0.79S 115.0 9.^6          3 010.3 250.9 33.67 7.987 2   J .¡ ■ i .56     0.737 ii0.0 32.13 2940.5 245.0 93$     82.3 20.7 1.57 0.675 105.9 9.44    30.98 2869.1 239.! 2 4.0 0 7 ,8 75 80.6 20  J 1.58 0.625 . 24 X 7   100.0        29.25 2 Si 1.5 23 4J 9 53         24.00 78.9 20.0 ¡.60 7.247 0.747 95.0 ■2371.8 197-6 9.0 5 27.79 24.00 7.1S6 43.4 ¿2-4   1.29   0.686 90.0 2 30J.5 ¡91,8 9.0 8 26.30 24.00 47.0 13.0 7.124 0,62! í JO 35.0 2 230.J Í S5 .S 9 .2 1 24.3 4 • 24.00 7.063 45.5 ¡2.8 ! J2 0.563 79.9 2 ¡59.8 180.0 9J3 23.33 24.00 7.000 44.2 12.5 1JJ 0.500 . 2 0S7.2 17 3.9 9 .46 2 0 X 7   100.0        29.20         .42.9 20.00 12.2 JJ6 7.273 0.373 95.0 ¡•648-3 ¡64.3 27.74 7.51 20.00 7J0G 52.4   J4.4                  134       0.300 90.0 !     599.7 ¡ 60.0 7.59 26.26 20.00 7.126 50.5 14.0 135 0.726 85.0 1550.3 24.80 7  .  6 S    555.0 20.00 7.053 43.7 ¡3.7 0.653 136 SI .4 i 501.7 1 50 .2 7 .7 S 23.74 20,00 7,000 47.0 133 0.600 1.38 ! 466.3 ¡46.6 7.2 6 2 0X 5 | 75.0 21.90 45.8 i3.¡ 20.00 6,39! ¡J 9 0,641 70.0 ¡ 263.5 20.42 20.00 6.317 30.! 9.4 i.17 0.567 65.4 !     214.2 ¡9.08 20.00 6.250 28.9 9.2 1.19 0.500 169,5 ¡8X6 70.0 20.46 27.9 ¡3,00 6.251 8.9 1.21 0.71! 65.0 917.J 13,98 13.00 6.Ì69 24.5 7,3 60.0 ¡7.50 |¡8.00 6.037 0.629 377.7 23.4 7.6 1¡.09 0.547 ¡i 54.7 837.8 ¡5.94 j 223 7.3 1.13 ‘ 795.5 15xa 75.0 21.35 15.00 6.000 0.460 21.2 7.! 6.273 1.15 0.368 70.0 637,2 20 33   15.00 6.!S0 30,6 9.8 1.13 0.770 65.0 659.6 is y¡ 15.00 6.0S2 0.672 60.5 632.1 17.63 ¡5,00 6.000 0,590 609.0 55.0 16.05 15.00 5.733 8.7 !.:i 0.643 50.0 503.7 14,59 15.00 5.640 0.550 45.0 ¡3.12 *81.1   ¡5.00 5,542 0.452 42.9 453.6 ¡2.49 ! 5.00 5.500 0.410 I 2   :< $$     55.0 +41.3 16.04 ¡:.so 5,600 o.a ¡0 50.0 319j 14.57 12.00 5.477 0.6c'7 ~ 20;,5 45.0 ¡3.10 12.00 5355 0.;nS 40.3 2S4 1 11   U       12.00 5.250 0.460 iz y. ¡          35.0 263.3 io:o   12.00 5.0?» 0.-2S 3!.¿ I27.C 9.2ò   ¡2.00 S.OC O 0.350 215.3 I0X4Í 40,0 ü.o-i ¡000 5.091 0.741 35.0   10.22     lO.CO   4.944 0.594 30.0 S.T5 ¡0.0 4.797 0.447 25 4 7.33 I0.CÜ 4 660 0,3¡0 7.6 J 2 0.93 3Á 4 25.5 : 43 6.9 •S.OO 4.: í : 3.0 0.97 0532 23.0 6.71 6  ¿.¡ 8.00 4   .!-’, 4,7 0.44! 2.2 0 30 20  ..' 64.2 5 97   s.co           4.079 0.349 44 2.i 0.5i 13.4 5.34 60.2 5.00     4.0C0 0.270 4.0 2.0 0.S2 56.9 ?A3i     20.0 5 S3   3.3 ¡.9 0.S4 7.00 3.360 0.450 17.5 41.9 5.0’? 7.00 3.755 3.1 0 .145 !.ó 0.74 ¡53 33.9     4.43 7.0 0    2.9 ->.6ó0 O.250 l.S 0.76 36,2 * 1        T *1  ¡.5 0.78

Tamaña n omi na l     fp ulgj SX3i

4X 2j

3 X 2í

  Pesa              Área   peralte Anc ho            par   Eje 1.1                  de la dd Espesor       p ¡e                 de !a sección sección patín del alma          /       í r en (Ib¡   ( pu lg i (p ul gj ( Pu l e ¡ , B Uh , in* inJ in ¡7.25 5.02 6.00 3.565 0.465 25.0 S.7 2.28 14.75 4.29 6.00 • 3 .44 3 0J43 2J.8 7.9 236 12_S 3.6! 6.00 3.330 0.230 21.8 73 2.46 14.75 4.29 5.00 3.284 0.494 i5.0 á.O 1.87 12.25 3.56 5.00 3.137 0.347 ¡3.5 5.4 1.95 10.0 2.87 5.00 3.000 0.210 ¡2.! 4.8 2.05 ¡0.5 3.05 ‘ 4.00 2.870 0.400 7.1 3.5 1.52 9.5 2.76 4.00 2.796 0326 6.7 33 1.56 8.5 2.46 4.00 2.723 0.253 63 3,2 1.60 7.7 2.21 4.00 •2.660 0.190 6.0 3.0 1.64 7.5 2.17 3.00 2.509 0349 2.9 1.9 1.15 6.5 1.SS 3.00 2.41! 0.251 2.1   1.3 1.19 5.7 1.64 3.00 2,330 0.170 2.5 1.7 1.23

aaVer Ve r referenci r e fe r en c i

as a s24 2 4y

2 3 V iS ía *

  Eje2.2                      S     m

in1 2.3 ¡.S

1.2 1.0 0.91 0.83 0.77 0.59 0.51 0.46

25.

* 103 1 * 0 « T ou s s ai j i t- He i n zn i a n n [

1.3 0.6S 1.2 0.69 ¡.1 0.72 1.0 0,63 0.91 0 .63 0 .8 2 0 .6 5 0 .7 0 O .57 ' 0.65 0.JS 0.61 0.5S 0.5S 0.59 0.47 0.52 0.43 0.5; 0.40 0.53

2. M).

9.4

ADEMES DE ACERO PARA LOS TÚNELES

T ab la 2.5 Características de l

os perfil

Peso(kg/m) Tipo(tip) Altar

a# ( mm )

B   (  mm F (cm2) G      (kg/m)

Ancho Área Peso

Mo m e nto d

)

e Inerci

M ód u lo d e se cc ó i n

a/^ (cm

es To

ussainí- Heinzm

13

16

-4 8

48

85

89

98

98

16

20

13

16

4)

137

Wx    (cm3)

32

aim

21

25

29

36

44

58

58

58

58

58

 o  c  o

118

1 24

13 8

14 8

124

13 5

15 1

17 1

172

27

32

37

46

56

25

12 9

36

44

3 41

484

61 6

9 72

1265

61

80

94

13 7

171

21

• 17 6 •

3

•4 0

2 y 2 S.

flYs r referencias

H H

[«s------- IOS—

H-57^

Figura 2.4D imensiones dealgunos

perfil es devigas [2],

Tabla 2.6 Características dealgu nos perfiles3 Car acter ísticas P es ou n

R ie l                       Ciernent       

i ta ri o (k g/ m)

33.5

Wx    (c m 3 ) Wy    (cm3) Relación “ V sr r ef er e

Ran.ki

n

n ci a

2 .     

14

ToussaintH einzmann      21  

1 55

7

58

50

14

63

1.5

5 .3

1. 3. - .

y con detalles de con exión [2, páginas 445 -44 7], Estos arcos son seT         7- dlm' nSIOn mayo r es S0Í5re el P^ o. Existe un espacio dc 73 cm entre Ia Pa-red (ta bla) latera l del cañón y la parte ' !i í “1”"0 m“ er 0 q ue p m nit ,: > 3u e un h om br e es té de p ie c on s e gunda d duran teel paso delos cairos. mínim

2 .3.2

Evaiua dón del esfuer zo-

“ UCaa r^n brb dj“ ° 5C(-rígÍd° UCdtl semi Kr t a * sr tPanc .i0 veSirap rt i caülflc . Sar e 5e s upo ne q ue lafosrma p ar t es d ecirc c o-u-

_

.DISEÑO DE ARCOS RÍGiDOS

96 AD&MES OE ACERO PARA LOS TÚNELES

nex ion son muy

QiSSÑO DE ARCOS HfGIOOS ,-v

“ri^id as” 1/ <.

2 , I , an ál isis est át ic 'o^ e d a T l a f“ “ " 6° °UaS”; n la d figura 2.6   [27,   2pagina470]:

_

(2.3)   M * 0 . 5 q tr*     s      en             2a     - ^ ( V +J.s e nftJ U =~Ayx              for  O    <^<^'

97

m mo. o. S i ssee ob o b ttiene i ene fe deri de riva vada da de la ec u ac ión i ón T ^ T co n ^ S o ^ se iguala a cero, se tiene que: respec to a a, y

  j 0 . 7 85 h ' + 0,666 ri qt ^                   

A.

'

Para diseñ ar ios ar cos rí©í¡ rí©í¡?n ?ncc c¿» / 0i,a „

3 a: “' c os «C ^r 2 s en c¡ - ^ jfr } = 0

^

fo rO < o r < 3r ( 2. 4 ) eoss a = 0, eo

(2.5)

  M  ~q tr co ¿ * ~ A y   sen«         

(2.6)

en donde

a =  — ■2

\

}

K K  '

—

qrr2     sena=_ 0   A y r

(2.8) (Z9) aiQ)

i0neSde 105 ¡ados- en toneladas V - & r aCCi0n ■r: r , ve rtica deimetros « ■» ««* . Radio del arco, len

ciones ( 2 .8 ) l% d¡ ^ o m o Í^ ° R               ^        VÚ0TtSdS “ de las ecua~

^max. ~~ 0-5       qtr~  Áy(h' Fuerz a normal al perfil, en toneladas.

-f-r)?' '&■>; «      (2 1!)

^max ~ "Ay              ^    '- f - 0 .5 —

'

(-5 1-p)

N       = - A  

o

x

i x

t i x

(2J3) p ¡4j _

Los Vdores de las ecuaciones (21i)yf?n )w ,    ños q ue los valores valores de de las lasecuaciones ecuaciones ' n ¿U n       ,4f ° f ff  fl l“ pe peque que~~ ^ ^  u ) y ( 2 .1 4) ,respectivamente.

ro

2.3.3

Diseño deí perfil del arco

Se deben utilizar los valores de de las las ecuaciones ecuaciones ?? ii 9 v 9 1o.  ™  lar la sección transversal del arm  pi  #■ """ ~  ca l c u  como sigu si gue: e: * “ *B esmeizo 3e debe ^ detenn det ennina inarr

jaj - H íia ar ea d eí | « -f í ¡ iff|= —

F

+

. momento máximo mó d u l ode s ec ci ón W T 
^  

(2.15)

donde ¡gura

2.6     M

odcio estát

M

ico de unarco

ríg i doid eali zadodeacero[

2 ].

Volox absoluto del

esfuerzo, en toneladas por metro coa-

98

ADEMES DE ACERO PARA LOS TUNELES

DISEÑO DE ARCOS RÍGIDOS

0.5 X 3.6 5 m X 2.5 ton /m3 X 1.0 m   4.562 ton/m

F = Area de la sección del perfil, en metros cuadrados. W — Módulo de sección deí perfil, en metros cúbicos. üs/ ~      Esfuerzo           permisible del acero para los ademe s de las minas, 1,400 kg /crn2 ó 14,000 ton/m 2.

■ÍQ-7S5 x 3-2 -r 0.666 X 1.675) X 4.562(1.675):

y  

En la ecuación (2.15), la sección transversal y el módulo de sec ción aparecen como dos incógnitas; entonces, para un diseño conve niente, se deberá aplicar el método de tanteos. Sin embargo, en las especificaciones DIN: F =     0.149 W +     9.780

la! =

 Qtr 0.149 W + 9.780

Para indicar los valores máximos, se grafican los valores de M y de JVen coorden adas polares del ángulo a   y se muestran'en la tabla 2 7   [2,  página 472],

(2.16)

Aplicación numérica

Obténgase el perfil DIN apropiado para un arco rígido de un túnel cuya área de sección es de 8 m 2, espaciado a~interv alos de 1 m,bajo condiciones normales d e esfu erzo,(a = 0.5, 7 = 2 .5't on/m 3).Lo s da ros se pueden resumir como sigue(figura 2.6):

= ctLja     como se da en la ecuación (1.17).

75)2 sen2 a - 1.491 (1.2 + 1.6 75 sena)

^/ = -4.5 62 X-1.675 eos 2 a - 1.491 sen c:

  A y (h ' +   0.5         A y ¡ q :)           w   ••

—   Claro del túnel = 3.65 m. r = 1.675 m. h r = 1.20 m. ' a   = 1.0 m (espaciamiento de los arcos). a   ~ 0.5 (condición normal del esfuerzo).

0.6óó(1.20)3 +7r(1.675)(1.2)2+ 4 X 1.2(1.675)2+ 1.57(LÓ75 )3 = 1.491 to n Q y _  *

M =   0.5 X 4.562(i,6

La tomar ecuación (2.17) es dedesegundo grado con respecto a deberá la raíz positiva ia ecuación. Después de que F^se ha W, y se determinado, ei perfil más próximo se obtiene de la tabla 2.3. Un procedimiento más elaborado y preciso para evaluar tanto los esfuerzos como e¡ diseño de una viga adecuada, que Proctor y Wftite [28], introdujeron, no se ha incluido aquí, pues es muy complicado y7generalmente, se aplica a los ademes de los grandes túneles, Peng propor ciona un ejemplo numérico sobre esto [29, página 409]. ' 2.3.4

S3

Tabla2.7M

Mom

ent o ( ton •m

Car ga norm

17

om entosy carganormalenunarcoríg id odeacero

  Á n g u lo e n g r ad a s              0  );

-1.79

al ( t on )

7.64'

15°

30a

45°

60 °

2 .0

-1.44

-0.36

0.38

-7.52

-6.48

-4.87

3.20

-

75a 1.77 -1.95

90° V

2.ll

-Í.49

Ver referencia 2.

Los valores máximos son los siguientes: f

a =  s e n “1 - d > ^ s er i~i

lA9J -----4.562 X 1.675

sen * 0.1951

. a  11.2 .255° Mmax “ ~Ay (¡1 + 0.5 ^                     1.491 1.2 + 0.5 1-49H 4.562/ = -2. 03 ton • m =q rr         -4.562 X 1.675

Estos valores se graílcan en coordenadas polares en la figura 2. pag ina 4 /3 J.

7 Í2,

10 0

ADEMES DE ACERO PARA LOS TÚNELES DISEÑO DE ARCOS (MOLI) ARTiCULAOOS

S S L 2aL“ X

t p í cargas 'lonnales “ “ arco rigido de

La viga I apropiada según b

101

» * “ •“ «

ecuación (2.17 ) se calcula como sigu e:

ií íi il M Z i ^ 1.491 [1.2 + 0.5(1.491/4.   « ti i Ü149 W+9. 78 + ---------------------¿ í4000 = Rallenoda roca

7.6414 W + 2.0329(0.149

W+9. 78)= 14000 JV(0.14

2086 W + 136912.3257 »

9 jr+ 9 78)'

Cavidadabierta

/- 19.8818 = 0

“ JVj =0.00014521 m3 = 145.21 cm3 -

t o r r a d ; 35 tÍe ne q“ d P er G1 G¡ 13° « 61

2.4

P™ el siste-

Figura

DIS EÑO DE ARCOS (MO LI) ARTICULADOS 2

  A  . 1

de ar cos ar ti

I

 S

s

r

. ¿x

Mnei con e setipo dearcos se L est ra en

£ S ;

Mo l í [ 2, P ¿ na T s n  

 r lados que se articulación

de los arcos



j

cula dos [

2 ],

El mas popu iar de los arcos articu lados , el “ arco molí”

j

Descnpción de los arcos articulados

2 .S Foir aa s

1

;= ;=

la ff   íí   j “a‘2S"vT

<=P ^

£102

ADEMES D E ACEROPARALOS TÚNELES

Figura 2.9 Form

as de

arti culaciones de ios

arco s Mo il

rales se sostienen ya sea con po stes deacero (figu ra 2.8c,   se designan con el número 4) o con postes de madera (figura 2   ,8d,   se designan con el numero 5), o con calces de madera (figura 2.8e), En        algunos casos se utilizan “rellenos” (figura 2.8/, g)        para sostener los cabezales de madera, ésios se denominan ‘'arcos de hundimiento”, cuando el relle no se desmorona y los arcos pierden altura. Para redúcir el consumo de la mad era, en lugar del cabeza] deí techo se pueden uti lizar va rias articulaciones deacero com o se indica en la figura 2.9. 2.4.2

Diseño de un arco

Molí con dos articul aciones

La sección transve rsal d e u n arco mol!articul ado quese sostiene por  medio calces demadera la fisura2.10 estáti ca (modelo)de h seccióndetransversal se ilustran, así en como la   figura f2, página 475].

t

DISEÑO OE ARCOS {ÍV10LL) ARTICULADOS

Figura

2.10 A rcos

M o lí con dos art ci ul

b) m odelo est át ico idea li

aciones [2j: a) sist

103

ema t ípico

áa a deme-

za do.

El análisis del arco molí con dos articulaciones es similar al del arco rígido de la figura 2.6,   sólo que la porción vertical se reduce a cero. Entonces, las ecuaciones (2.3), (2.4) y (2.5) se modifican con h   = 0, d e aquí que: 0.666 qtr*     ....= 0,424 q¡r Áy = B¡¡   ^     

(2.18)

M =0 .S q:r 2 sen2 a    0.424 qtr(r sena) ~ ü   j  -r2 se na( 0. 5 sena- - 0.42 4)

(2. 19)

  N = ~q {r cos2 a - Q.424 qTr sena: =

ricos2 a -í- 0.42 4(sena)

''2'2 0'

A06MES D£ ACEBO PARA LOS TÚNELES DISEÑO DE ARCOS [MQLLJ ARTICULADOS 105

W :

d a"C OSa(sen01~    

*?

■0030=0 ^=  M

res se. toma n p ara fines dediseño.

  0.424)= 0

----- > a ~     jr/2

sen a = 0 .424, 0. 07 6 q ,?

s

  N l s *                       q   

a =25°                             psria =7r/2

( 

^ — 0 :0 9q , ^             para         a = 25 °

 

 

 

 

 

 

Entonces : r

'

(2.23)

- q‘r +   j- -i.. Htr H tr    F     j¡/  

 

 

(2.24) 

(2 22)

Los valores de a    — —   95 o <¡n, n, „>/   , t0>Jos momentos y las fuerzas m H       Sraadesí P° r io tan <* « coordenadas polares“ sy se m muestran en u la figura ^ uI°valoZ U6¡^ ;     estos

de  s e T c Í / d h ! ^e             cd              ón X 'perff6 1116' * ^

^

PSrfÍi y d^ ód uí °

->u ia y espaciados I m entre sí. , - k     - 4.30     2 ~   2 ~2.15m o. = 1.0 m ; ^
6E on = -]i5 60Jcg

H cam ino mas fácil consiste m lo s es fue r zo s pe r mi tido s : S d tiene un área de sección transver sal de 1M ción de 103 cm3 .Entonces: l af = 11^ 0^.22 400 0 31.1 103

í * 2 perf^ m y Un módulo desecr *     ~

- 2546 > asf = 1400 kg/cm2 Bajo estas condiciones, existen las siguientes tres posibilidades: Red ucir la distancia entre los ademes are™ - ct n cm3 (tabla 2.3), ent onces: °’ F '“ 53-° «n 2> W = 227 [T].

de m°

m aite' y ds foeras normal

es r a un

a

,,, M

o ¡  j

a   * 11560 o. 224000 53.0 ”22 70 " ~"1204 < 1400 kg/cm2 quees un valor b astante aceptable.

 

 

 

 

106

AOfcMES DE ACEROPARA       LOS TÚNELES DISEÑO DE ARCOS ÍMOLL) ARTICULADOS

i|=

2.4.3

10 7

Diseño de un arco Mol ] con tres articulaciónes '

La figura 2.12 muestra el modelo estático de un arco con tres articula les

l“

:“ s"“ “ “ ^ 105m0“ ent0S^ d£ l3S Mnax

=0.125

q.r1  

*x =      0.134    

r    

  X2.25)         

x     = 0.134

r    

( 2.2    

 N x ~ ~ q Tr     qrT ^ 0.Î25 q{r2     + F W

<

°V

f i “ s ftL l° L " S e n t? ° r eS nUmérÍC°S de \ a\ = Ï3JA

"~227I g'

- 1   5 90 > o y = 14 00 k g/

F ig ur a 2 .1 3 P ri nc ip io d e

t ra ba jo d e l os a r co s c ed en t

a s   [2],

(2.27)

cra ™ P=rG¡ ® =

A 2 1L           4. 0- 125 X 53.75 53 .0

6)

Í2I5 ')2 “

c m2

míídtM Ja llos m om en^T e^ 0 ra' ’“ Va3°r eS lacion es no resuUa S u r Q P, ? ^ “ Utfltal Par a doS

=.

r

„.

Figura2.

- í k

í

1 2 Sistema Moi

-

ssk

i

sj

s

::

s

l con íres articulaciones (2j. Figura

2  A4     Arcos

ceden tas Toussaint-Heinzmanii [

2, 26  j.

108

.

' 2 5        di      señ             o de los arco 2.5.1

s cedent

Descripción de ios arcos caden tes

Los arcos cedentes se componen detr es secciones. La sección

2.13 " fe iC

 j enr s se, año jjan y ios arc°s se

md ne r\ los   esftie™         ™“

109

es

suDerior 

d ls ^ í d e m ^ L l? / 16111611105 l a Ee ra ie s' AP r° xima da ment e c ad

v ts; ts; d:: i “

DISEÑO DE LOS ARCOS CEDENTES

ADEMES DE         ACERO PARA LOS TÚNELES

0" “

*****

a 15

y «*n.

Se am inoran en ellos y Se elimi-

*- t e má t ic a me n t een la fig u ra

lo sp Í f f l e f e l ^ T n ” d ÍS ef ia i0 n1 03 P r ime r 0 s«eo s ce de nt es co n , • !¡V^i « C0m0 semuesrran en la figura 2 14 Í26 9 pag ina 44 6] , De spu és de qu e te rm in ó ía p at en te se h ¡ n 0 ¿ secci ón en y “ 5 ,Cedent es Icomo ■>“ “G locken" y los “ku nsüer"con U iT cr i™ ’se mues C0“tr°a SOfcra fÍOT0 k       íormauede U, tai como en las de fi^ur is uqueu seicoIoc “ “   [26, 2,Pági na 454-4 53] " “ 2‘15 ^ 2- ^ res pect iva ment e

Angulo de acero acero de SO X 50 2 / Par Parfl flII de d e a rco rco

Figura 2.16 Arcos cedentes Kü

Figura 2.15 Arcos cedentes Glocken Í

2, 26].

w

Í Í [2,

30 “

mm

nstler [2, 26] .

CedeníSS T0U3S ainí"HeinZn:aiffi Usados sn !as «ninas de carbó n

1 10

ADEMES £•;

T abla -2 .8 Dimensiones de ios ar cos fr anceses T ou

de arco              2 550 0

L  

(m2)   5 .3

P 300

5 ; nzma

ssa rí .í- r:

Sección Mem entos del a/' . de i t ú n e l     -------------------------------------  --------------------------------------

 Nú m er o

P

PAR¿

2 .4 8

2 .7 8

28

7.8 86 6

P

//

2.4

2.6

LOS TÚNELES

r. -^s

•

T abla 2 .9 C o

0.76         0JC5      

C

2 .0 2 .2

2. 6 3. 1

1 S      

3 70 0

9 .4 5

3.8 84 4

2.9 99 9

2. 9

0 .7 3

2.4

3. 1

P

4 20 0

11.20

1 ,7

4 .3 34 4

3 .1 4

3.1 1

0 .7 6

2.5

3 .4

? n

1 3 .3 5

4.7 70 0

3 .3 5

3 .4

0 .4 5

3 .6

2 .2

P 44 7 0

“ “Ver V er referenci re fe re nc i

a s 2 y 33

3 .3 4

!

2.8

0. 0.

son de sección-transversal grande. Los arcos típicos To'ussaínt-Heinzmann que se utilizaron en las minas de carbón francesas se muestran 2.8 [30,2              en ia figura 2.1 1,  y sus dimensiones se resumenen ia tabla  página 451]. 2.5.2

Cálculo estimado de los arcos cedcn tes

Ma ter ai l

es so

li dif i ca dos

anhidr ti ao con

  K = ~ 18   +       O.óóó             H X ’ =   -58 +0.

+ 4,3 m K t + 7.7 V i 0 K;  

039^+ 3.7 m X ,   + ri.ü VT DI^

(2.28) (2.29)--=-

!

uido

Cuñasdemadera R ell eno am

A ,

como

cr et of l

.

a no

2 3

a V ssrr referencias aV

'2   y31.

T abla 2.10 Co

efici ente

K p    

según la

roca del

techo®

  Roca del lecho           

Kf

Arenisca

l    

Lutitaarenosa

2

Lutita

Los arcos cadentes al disminuir 30 ó 40 cm de altura, no pueden pro porcionar un modelo estático para los cálculos. La estimación de las dimensiones se hace segúnei criterio de convergencia del camin o prin cipal Las fórmulas y las tablas siguientes hacen estimaciones de las condiciones para los ademes cedentes en las minas alemanas [31] [a.   página 195].

nef

  Ad eme d e las nervadur as   ■ laterales de la ent rada               

r 1 ?    

e i ad em a de l as

er ales de la ent ra da del tú

—

R    

K t, s eg ún

efici ente

ner vadur as la t

d

-¡ -¡ ■ ,

-

P

.

DiSENO DE LOS ARCO S CEDENT ES

Roca m

3 uy defor

4    

mada

Carbón-Ca rb ón +

5 lu ti t a +r oc a

d ef or

m ad a

6

Ver referencias 2 y 3 i.

K f - Coeficientesegú n la roca dei suelo ( tabla 2.10 ).   K']K     <          0.7               perfil           es cedentes, 26 a 29 k g/m.             perfil                 es        cedentes, 30 a 36 kg/m. »• •   K'/X     >      0.7

r =3 .5+ 0.23 Á' en donde K = Convergen cia final, en por ciento. K ' = .Hinchazón del suel o, en por ciento. Y  — Cierre de i os lados, en por ciento. H -   Profundidad de la entrada, en metros. m =   Espesor del manto, en metros. Kt

— Coeficiente, según el trada (tabla 2.?\  

ademe de bs nervaduras de 3a en

Como un ejemplo numérico, calcúlese ei tamaño de los arcos Toussaint-Heinzman n que sevan a util izar en una entrada ques e per fora en un manto de 2 m de espesor, a una profundidad de 1.000 m. el suelo es de arenisca y se usan calces de madera para sostener las nervaduras (tablas decañón). En estas condiciones : H =     IGGOmm ~   2 m   K< = 2                     

Kf =   I

ADEMES

0£

ACEROPARA

- | g > - 7 8 + 0 , 06 6 X 10 00+ 4.3 X 2 X 2 + 7.7 v ^IO X l = -78 ++ 17.2+ 66 24. 3 =29.5% r =-5 8 + 0.0 39 X 100 0 + 3.7 X 2 X 2 + ó.o yT o X I = -58 + 39 + 14,8 + 20 .9= 16.7% 16.7

K' K      

29.5

0.56

\  

LOSTÚNELES

?

"¿ v " . f                 f      I f 

 

 

 

 

 

 

 

CÁPÍTULO 3  

 

 

 

 

1

^

3'!

PRINCIPIO

DE LOSPERNOSDE ANCLAJE

.

........ Es un h echo establecido queexisten zonas de tensi ón en el t echo espenalm ente en las ‘galenas   principales'de        extracción      yventilación” as minas de carbón, .Los-techos en escás galerías actúan como vi-as d 11 otrnaPR aHn “ ^   en l as galerías «*« **» otro. El diseñador dé ^los ademes anteriuno ores debe tom ar en consideración el peso de tales capas separadas (techo i nmeVamos a considerar dos estratos del techo cuyos-espesores son h /abe, h PV 5 0 nuniform ¿ ( fi S Urea es 3 , i) q, [ 2,existirá p dg ín £un482 3 - S i eimáximo c ia ro d « 1i tura SUS es /Ty laí 0S carga esfuerzo deflexión en la parte central deeseclaro (figura 3.1a)como sigue :

o ~     0.75 — -------- bti\+bh\  

n n

Siestos dos estratos (capas)se unen en tresí por medio depernos (figura 3.1 ó),la flexión a   en la mitad del claro sería:

a'= 0.75

------^   -----b ( h l+h2     )2 113

n   ^ ( j2¿  

114

PERNOS Y ANCLAJE

Pu^ck verse que eí valor de a' es mucho menor que n 0,  la relaci ón e ntrelos dos casos es como sigue:

ü. Si kx = h2                      

á     a ff'

' 7 U \ L  

TIPOS DE LOS PERNOS DE ANCLAJE

ARMADO

0.75(q!2 /2 bh l)  QJ5[q!2 /b(2 ht)2 l

 j

V  3 .2 ' TIPOS DE LOS PERNOS DE ANCLAJE

r

| | | f. ¡ | |

Entre las variedades de los pernos de anclaje están los pernos de ranura y cuña y los que tienen una concha de expansión que se anclan mecánicam ente. En los pernos con inyección de lechada se usa el cémen tó de fraguado rápido. Los pernos con “resina” son el adelantó más reciente , en el cual se utilizan variedades deresinas defraguado rápido que son muy eficaces para as egurar el perno en el lugar apropiado. f3.2.1 Pernos de ranura y cuña -J—

La ñgura 3.2 muestra un pemo típico de ranura y cuña [2, página 485], El perno está hecho de acero maleable de 22 a 30 mm de diá-

  jdfor/dSr

~

 M F ig ur a 3 .1

P ri nc ip io

d e i o s p er no s da a nc la je .

Por lo tanto, ai unir con pernos de anclaje ios dos estratos, ei esfuer zo de flexión se puedereducir a la mitad. Por otra parte, eiesfuerzo deflexión que sedesarrolla en ei techo, lo pueden soportar varillas de “acero” que son bastante resistentes a ios esfuerzos ’de te nsió n. La sujección de los estratos me dian te los pe rn os pu ed e car. p ro n t o co m o se ab ra la ga ler ía d e e x t ra cc ió n y ventilación s i no existe m ucha sepa ración entre ias capas. Estas ven tajas obv ias han hecho; que el uso depern os deanclajese a muycomún en los laboríos de salones y püares para la explotación de mantos ho rizontales. Las investigaciones que el U.S. Burean o f Mines          (Departa     mento de Minas de los Estados Unidos) hizo a este respecto después de la Segunda Guerra Mundial dieron como resultado un gran avance en ei ademe de galenas y convirtieren ios pernos de anclaje en aUo muycomún.

115

PERNOS Y ANCLAJEARMADO

■Hierro y de 0 5 " o <

T iP GS D ELOS

^

s

t!

:

z

r

PEAMOS

o e

  ANCLAJg

117

u a e n á a ^

tJ, Sffll0 .de conici dad la cual se mr j 7 “ coIoca una culto de 3‘2' 2 Pei710S COn COn®a de expansión x 13™ ” * “ d Ju^r, co mo se I Z Z l t V ^ T T   "                                    La  figura   3.3 muesrri El agujero- para el D m „ . flgura 3-2cpa ns ión . C o n s i s t í “ T ^ (° Ca^ « ° > d= « íe ner al ment e 4 mm ¿ Ja l0 n*it ud « P®.o, :* / » fó nica *e n“ ¡" rS a d o ^ p 322”m ^   am piar el agujero por medio de 'un m¿ n io “ tr° dUCe8 PreSÍÓ11 para alrededor de la pie2 a ceilt rai s" CMt ™ «"c h a s ir Como se necesit a aire comprimido eTm éSd neUn,át ico * ^P ac to. la pK za yy de sci en de co n la a’ ud de 2 í, T '* ® 15 cua "d° D es í,u es * s eg ur ar e l per no l a v Z / ” ° “ “ U y“ -’"' emen  apr et ada se ve en la figur a s i e n dond e , La '**0       * aPt ¡ eQ adecuadaa ta reas para darle una tensión equilibrio con la fuerza de fricción S f^L n           está la fUer a d e“ claje delpe rno c o m o ^ e^ ™ eTO C °XP id o n a 2* ^ V n ¿ f0í mada Por med io de las fuer^ “•^íCsena+^coj

^ (3.5)

Kq   (3.4) en donde

'

MC,aje Par a manKner

*—

o « su lugar, en ^

anclaje, en centímetros cuadrados.

“ Z^

cho, en U o Ía m ^ ^ c e “¿ ’J f ¡“ Ia) de ™ca del te
fig ura 3.3 Pe rn os tínic as ron ^ P 3 ^ COnc ha d <=sx pa usi6n   [2r     33],

en donde * ~ Co efi cien t e, 0.0014

.i -> U.*AO'¡

da d t"r e s“ te n c S Í

\\  

•

\

LV*

u = cT /r 2 ie         anciaje>       en M °8ran,o s. M Coefiaen tede fricción entrela roca v 1 , Sion. 13 roc a y     las conchas de expan-

U” "*« co n un a cap aci-

q   ~ CaPacid ad de resistencia de la roca rfP?r   _ P.o r c en tím et ro cu ad ra do ‘

„ ;» ! ! d e T

/i* 0.001.4 X 200 = 0.28

k  ’ 8n kilo Sram os

COncia de expansión.

Nu me ro de co nc ha s.

;

^ = 2 5 X 2 0 0( sen2 a + 0.2Sco 5 2o ) “25 X200(0.0349+ 0

.2798 )» 1573.5 kg

con c o nch a * ° « p S ñ d e ^ ¿ mcerza de an da je deunP «-

”-^

-P

o rc ada un

a,

e nu

na^

S^



PERNOS Y ANCLAJE ARMADO

es de 200 kg/cm 2. B coeficien te de fricción e s de 0.28, como en el ejemplo anterior.

TIPOS DE LOS PERNO S DE ANCLAJE

ng

fuerzo que srcina deformación plástica en el acero en uso. Los mo men tos se calculan como sigue; + M =2     ^ta n( ¡ +Vl ) + f

P      4 X 0.28 X 200 kg/cm2 X 5 cm2

ta nft

(

3 .6)

en donde

  —1120 kg La acción de apretar se muestra con un esquema en la figura 3.4   [2,  página 588], y el momento de torsión que se requiere se calcula con la ayuda de las fórmulas [33, página 399] que a continuación se establecen. Como seve en la figura 3.4,la tuerca S se   gira por medio de la lla ve A,   y el mome nto de torsión se lee en G. Al apretar las conchas de expansión Gp   se mueven horizontalmente,ajustándosecontra la roca.

M  —Mom ento total de giro, en kilogramos-cent ímetros. M i      Momento primero que pone las conchas en acción, en kilo gramos-centímetros. M 2 =   Mome nto segundo para apre tar la placa de apoyo, en kilo gramos-cen t ímetros. R     = Fuerza axial quese aplica al perno,en kilogra mos. d — Diámetro del perno, en centímetros. d\ — Diámetro del agujero, en centímetros.

La una accióntensión de apretar con la sta placa de apoyo P hasta queesse da previacontinúa al perno.E no deberá exceder ai60 % del

d 2i   — Distancia dedelalaconcha expansión en la roca.   = Inclinación rosca del de perno. = A ngulo defricción entre la tuerca y el perno. #2 = Ángulo de fricción entre la tuerca y la placa de apoyo. Como una aplicación numérica, calcúlese el momento de torsión   para obtener 10 t de fuerza en un perno de 2.5 cm- de diámetro, colo cado en un barreno de3 cm de diámetro. La distancia de fricción de las conchas es de 4.5 cm; el ángulo de la rosca del perno es tan peque ño que no se toma en cue nta, y ios ángulos de fricción son; tan = 0.2 y tan tp2 ~  0.3,       entre       la tuerca y el perno y entre la tuerca y la placa de apoyo, respectivamente. M - 1 00 00 ~

X 0 . 2 + - ^ 2 . Í 5; 5 ) 3 ~ C3Ü x 0 3 2 3 (4.5) 2 - (3)2 * —8200 kg • cm o S2 ks •m

Según la referencia 2, el momento de giro se puede calcular de una man era más simplecomo sigue;

rigura oA     Afianzamiento usandopernos con conchade expansión [2,

33],

12 0

PERNOS Y ANCLAJE ARMADO

TIPOS D£ LOS PERNOS DE ANCLAJE

121

en donde ■3>£rV b t Mom ento de torsión, en kilogramos-centímetros. ,_ ^ Uer2a axial quese aPüca aí Pem o, e n kilogra mos d      Diámetro de iperno, en centímetros. . _ / " ^ “ c ió n d e k r os c a del p er n o. S e t o ma po r l o g ene ra l co * - Angulo de fricción en trela tuerca y la placa toma por lo general como   ,16a.

deapoyo que se

£3 calculo anterior se convierte entonces en: 2.5 M =   10000 X ~2--------Cían 2.5° + 2 X tan 16a) Figiua 3.5 Vista

10000 X 2.5 2 (0-04 37 + 2 X 0.2867)

7715 kg - cm = 77.1 5 k g - m

£ £ £ « « de 3CUerd0 COn d reSUlíad° (S2 3-2.3

an--

Pernos de .ancl aje con inyección de lechada ™

l ec h ad a de c em en to [

2 ],

  perfor ados ral como se mue stra en la figura 3.6 [34], Con forme el perno e

-

esquemática c e ol s pe rn os c on

v /

a del o s a o s

faci lid ad. Par a e/ m in ^e ste ^ m-0rtero 3 e pier d e c on mucha este conveniente, se utilizan tubos lardos

l;

^

s ¿

z

te ro  

<&

PERNOS Y AN CLAJE ARMAOO

123

TIPOS DE LOS PERNOS DE ANCLAJE

nentes arrojarán distintas resist encias, tiempos diferentes de coagula ción, diversas resistencias al medio ambiente, etc. Los componentes principales de un pem o con resina pu eden ser [29, página 157] los siguientes: Resina poliéster,28.5% Sellador (cali za triturad a)6 6% Acelerador,0.5%

T ie mp o d a cu ra do Figura3.7 Tiempode curadodelmortero

¡ d í as j

  [2,34],

•

Las divers as relaciones del cem ento con arena fina y con el conteni     o e agua (a   - agua/cem ento, en p eso) se ven en la figura 3 7 en donde se puede obser/ar que la resistencia se incrementa con la edad . y 2. mitad de la resistencia se alcanza en una semana. Las lechadas W h T T S m.c rcmenran ^m bié n la resist encia. La resistencia de l a lechada depende considerablemente de las relaciones entre el cemen to, la arena y eí agua. 3.2.4

Catalizador

El sellador es cualquier roca triturada. Se utiliza para reducir la con tracción y, tamb ién, para re ducir a un mínim o la cantidad de resina poliéster, porque la resina es mucho más cara que la roca. El acelera dor ayuda a la reacción entre el catalizador y la resina poliéster, de manera que la mezcla fragua más rápido. Para evitar el contacto an tes de usarse, la resina, el sallador y el acelerador se empacan juntos, pero se separan del catalizador. Es comü n empacarlos en la forma de una salchicha, un paquete dentro del otro, separados.por una envol tura de plástico de buena calidad (“Mylar”) tal como se muestra en la figura 3.8, donde aparece un cartucho típico de resina que fabrica

Envoltura interior  z'

Figura

\

Cariuch

ñssina poliéster

o con resi na que fabri ca

  Da Poní (29,35).

Pernos de anclaje con resina

Las dificultades para ajustar ios pernos han conducido a que se les tenga quea nclar a lo l argo detoda su longitud. Los pernos con inyec ción de lechada tuvieron aceptación, pero necesitaban un larao penoJ°r S, f[ag,Jado que ocasionab a la separ ación de l as capas. También era incu     hacer una mezcla adecuada. De esta manera, se desarrollaron a.gunas resmas que endurecían y obtenía buenas propiedades mecáni cas en pocos minutos. ^ El empernado con r esinas,como sele conocegener almente, es re lativamente nuevo. Los componentes de la resina difieren de acuerdo con los diferentes isi/ncan'

+

Los diversos porcen tajes de sus compo-

Du Pont [35]. La lou,i’ii;d del cartucho varía desde 30 hasta 120 cm, con un diámetro de 2.5 a ’.5 cu.La máxima capacidad de anclaje se efectuará en menos de 5 minutos, y cuando ha fraguado completa mente, tienelas siguientes propiedades físicas: Resistencia a la com presió n uniaxial Resistencia a la tensión Resistencia al cor&’ske

] 120 kg/cm2 630 kg/cm2 525 kg/cm2

Para la capacidad de soporte por carga de! ancla con resina, se de   ben co nsiderar dos pu ntos im portant es: el primero es la resistencia de

PERNOS Y ANCLAJEARMADO TiPOS DE LOS PERNOS OE ANCLAJE 125 Prend imiento

  Paso      1        Perfora un agujero de     una pulgada ( 1   ") da diámetroa-la pro fandldad desearía

n r» 3 .!

deb,les «Quier en más resina para ^ £s que las rocas más re s a las que se a l can z a n en l as r o c a ^ T T '™ ““ 5 * an ci aj e s imik f '1Per no « n adher encia influy? T O SeS“ndo, la long itud £ 7f r 3.9 Pro po rcion é anclajede,per no . 1371,los cuales muest ran la inKffelarií / y de WoodfcM ■«luta do s indi c an generalmente oue la r « , F arámet ro s- Sus ncion lineal de ia longitud de aAh   S3Stencia del ancla es un a que se util izaron para (? Ura las rocas arenisca, carbón y yeso con h* „ ° 0n lUeron- granito, caliza individua les. La - a s 200

  íeces mayor * “ ia ^ «po » ecán;c;

p 3fa ¡nnaia r p ernos can rs

s¡n a

Paso2 (marta los cartuchos da ’’saína an ¡os sgujsf°3'frisarte un obtura-, 'do r (tapón) para sostener ios cartuchos en eí agufero.

0 Recomendaciones p ar a„

Los pasos para la instalación h» en la figIIra 3 . , o [39,: p erf6 rese „ -

de^

¿

C

^ ^

S

^

T

S

S T 320T era de Figura

3.11

  Capacidad de sopo

rte de un perno con resi

na ¡

2 ],

PERNOS Y ANC LAJE ARMADO

TIPOS DE LOS PERNOS DE ANCLAJE

cfios, luego coloqúe seel perno , gíreseéstepara quese impregnetotal mente con la mezcla, y aplique la presión durante 20 ó 30 segundos con la máquina adecuada [29, página 159]. ^La capacidad de apoyo o resistencia a la carga de un perno con resina se puede calcular como se observa en la figura 3 11 y escribir  como sigue:

■Rmáx ~ oaF       t U I

T*   —    

4

,,-j j

 ,

(3.8)

4

U ~ Trd

r _ 0 .2 5 —  

{3.9}  

en donde R     máx “ Capacidad de apoyo del perno,en kil ogramos. - Resistenci a en-el límite elástico (pun to de fluencia) del acero del perno,en kilogramos po r centímetro cuadrado. r      Area de perno, en centímetros cuadrados. d- Diámetro deí perno, en centímetros. 'n t      Adherencia entre la resina y el perno, en kilogramos por  centímetro cuadra do. U  — Circunf erenci a del perno en centímetr os. I — Longitud dei perno, en centímetros. Tómeseia resistencia a la fluencia del acero del perno como 2,00 0 kg /cm -, el diámetro de 2-5 cm y la longitud de 200 cm. Entonces, la adherencia e ntre la resina y el acero,así com o la capacidad de sooorte de carga del perno se calculan como sisue: _ _ m - v 20 0 0 X 2.5 , 0.__ X — -6. 25 kg/ cm2 -

t ü       I

= 6.25 X 2.5 7r X 200

= 9312.5 ks

3.2.5

Perno s de anclaje de "madera k

Los pernos de madera, que se sostienen en su lugar por medio de una columna de resina, se utilizan en el sistema de anclaje para refor zar las superficies (paredes) de carbón agrietadas, las nervaduras dei carbón y ele mentos similares. Un uso típico se ve en !a figura 3.12 [44, 2, página 504]. En ía frente, se perforan barrenos hasta de 16 m de longitud, y se colocan de madera de 56para mmde diámetro. Undeí tubo de plásti co de 10pernos mm tamcien se coloca ex ¿raer ei aire agujero duran-

127

128

PERNOS Y ANC l AJE ARMADO

TIPOS DE LOS PERNOS OS ANCLAJE 129

te la inyección. La boca del barreno se mantiene cerrada por medio de uíi tapun; y la resina se inyecta mediante una bomba cuya presión varia de 14 a 21   kg/cm 2, como se ve en la figura. Dichos pernos incrementan la estabilidad del terreno débil y la seguridad en las frentes mecanizadas. Los pernos no causan ninnin inconveniente, pue s las máq uinas d e extracc ión de mineral es pueden cortarlos con facili dad. 3.2.6

títíoo dPe T m IÍs° IÍ s° eSC SC°° " °bn'ene °bn'ene P°r m medí° edí° d£ d£ med medící°nes ící°nes * ^ - Uñ     tíPÍC° d£ PUieba se rniiestra ^ 3a figura 3.13 [38 9   pagina !     C.0 ino3f ve en ia el perno 2) se saca por medio de un Dato h idráulico 3) y el desplazamiento se midecon un exte nsóm -

Pruebas de los perno s de.anclaje

La capacidad de soporte (d e anclad o o anclaje) es un factor i m portante en el diseño de pernos. Es la carga que  pu ed en so ste ne r sin deformación apreciable. Esta capacidad depende de las condiciones del techo (resistencia de la roca, grietas o fisuras, etc.), de las condi ciones atmosféricas (temperatura, humedad relativa), del tino de per no deanclaje(mecánico, con lech ada decemento,con res ina*etc.) del método de anclaje del perno y, finalmente, de la resistencia del acero

F5SW3 3'3 4 Caract3ri 'sticas de * relacióncarga-deform

ación [

2, 33].

lr°r 4)' o aiSr£330f qUe SJ*erCeuna b-pmba manual 6)se lee en el manó  metro .). El resultado déla prueba se aprecia en la figura 3.14 (38) Esta relación, como se indica en la figura 3'.14, es lineal y se com pone de dos partes. No existe extensión ai‘empezar, aunque se aplim li ^ T        ^                              T    Z0     1}' ESt° 36 SXpÜCa por eí hecil°de q«e ia ca r-a apurada aun no llega ai perno. Después del punto 2, la deformación meal se increm enta (sección 2.3),y k capacidad de anclaje se pierde

F.gura 3.13

      ios        pernos de anclaje [2, 38 j. Pruebas in siiu  de m

u e stl^

T ^

i

,

^ ane dque a j  ee**el pa^ na jl4 j. Puede vers

¿en ¿en

DO

OiSSNQ 05 LOS PefiNOS OE ANCLAJC

131

DesplP23rn¡oii:o ¡,n¡n!

Figur a

3.1 ó Ca rga ad

misible en ios

per no

s en función

de la ca ilda dc

e

El factor "roca del techo” se indica claramente en ia Figura 5.1¿ para perno s con concha de expansión anclados en diferentes tlocs de rocas f 17, página 659], Las rocas más fuertes tienen mayor capacidad de anciaie.

3.3

- ¡gura

3.15 c a

pac idad d e iJiciaje d s dirjrsr.ces p am

P« ™ coa. resina de 25 mmde diám

es {

  Z.39',

etro, ! í muestra la más aíra caPa-

4 t a 4 n ? ° r ° Ue_car ga' tntra !o s "emo s d e 1 9 - ^r a , l o s que llev an x “ ueneii l2S CUiV'as con raás pendiente   B, C) .  Los per nos m-cG),  y el tipo de perno d-' mi.es tienen resultados poco adecuados £

¿

^ cu na

r

¡ í :! si p eor .

DISEÑO DE LOS PERNOS DE ANCLAJE

3.3.1

Estab ilidad de ios bloques anclados

Supóngasequeu n bloqu e segenera por medio dedos cuaneaduras ¡; c grietas) en e i lado de un socavón (.o túnel) y con un ángulo a con la horizontal (figura 3.17), El peso de tal bloque es P. Si la fuerza cor tante a lo largo de 1a superficie agrietad a excede ala fuerza de fr icción, ei bloque se mueve y, sobreviene su colapso o hundimiento. ~ P s   en

o:. y

C

=

P      eos

a  

132

PERNOS Y ANCLAJE ARMADO'-

DISEÑO DE LOS PERNOS DE ANCLAJE 133

setiene que ^ =

“ “T í d dW o ^ e s ep a r ad o p or ¡ as s up e r f i cie a er ietadas, en kilogramos. « ~ Angulo de la grieta con la horizontal , en grad os P ^   Angulo del perno c on la horizontal , en grad os V  __ Angulo de fricción en la superf icie de la grieta, en .rados R , ~   Fu er za de f ri cc ión , en ki log ram os. * ’ n"r aGOSn c   _ fue rza axial que se da al perno, en kilogramos. n      Fac tor de seguri dad.

Ca pa cid ad

de so por te de los

pe rno sd ea ncl aj e [2 ],

C3.1I)

 P eos a   tan \p  

(3.12)

  Ps>'7a               

(3.13)

  Pi ~P C  eos          7    =      jpü             e   os   (a   + (3)  

(3-14)

- Pc   SSn (a + ¡3)   tan

2 R     = R s + R i +R i                           T* Ta          

(3.1-5)  

 

 

= Ü 1QSg tan ¥>+ -fe [eos (g + 0) + sen (a + 8)        tan   y] i3sen a o =

Qt sen a      eos g tan y?) P eos (ar ¡3) +    sen     (a + 0)   tan y  

^

=

^

* °P° nen “

Fwaa   qUe        

en kilode, e,ag rie tadeb ebiid d-- !

e! movim iciao, en kilogramos.

2 “

  R s = N a     tan            
  R 2 =P c    spn 7 tan

= gr“

T‘

ib)  

F ig ur a 3. 17

^

(3.16)

(3.17)

(3.18)

con S “ “’ <•« — que forman ángulos a   - 6 0* v r a^ qU e s e?! ara cÍG P ° r gr ieta s un túnel cu y/Z m l ~ ¡           / J Z T ? de 3Io **° de de la grieta es «,= 75 ° „ ú     V ™ IÓn en ia suPerficie zontal es „= 30a. £a ^ t T r ^ t T 5l ? 0^ *   £   ^                      muerto del bloqu e es el siguien te: ' ’ E1 peS0 P =   j ¿ 2 s en a e o s a X 1 X 7 = í (1.5 m)- X 1 m X senóGcos 60 X 2. 5 ton/ m3= 1.22 ton Pc   =

Seíi»0° ~ eos 60° tan 25°) j,22 0 -r 0.466

-3.92 ton

dad^s ^ ^b^oqueTn^ b^ o qu einfe Tn ^rior s. u^ u ^^^aa ^E j ^oql ^ oq l iie^e^ e^ e^ a^á^ a ^á ^“ una fuerz a axial

un pern0 ^c0!!^

PSRNOSV ANCLAJE ARMADO

3.3.2

- SHÑC GE -OSFcRXCS De ANCLAIS

Le ntitud de los pernos

•3.J.-

Según los investigadores [40. 41], h longitud de los pernos / de berá ser más grande que la altura del do mo que se separa del techo principal. Si la anchura del socavón (o túnel) es L,   estas longitudes son las siguientes:

Ldámetro de los pernos

r.[ =Jjáiiicrr;' ue ios pernos se calcula seaún la fatiga de fluencia de f.Cel'C. ^fiirís ~

L  

Techos fuertes

/=

Techos débiles

/ = f  L                

(3.20}

Para techos muy tuertes en donde el empernado se hace para derener  U fraci-ummienf o dela roca,la longitud es / = 1 ni, como mínimo. 3.3,3

í;'

(3.19)

{--.-4

•;í donde ■‘"•Mix = Capíicid^o m áxim a de - co orte dei pe rne íen tensión . ¡..i kilogramos-. -*r'- - Fii.’ma u;c¡a¡ pe rmitida e n ei pern o, en kilogra mos. •; = Facto r vie ¿eguridad, de 2     a

£spada miento de los pernos

c. = Esfuerzo cr, elentre límitecentímetro elásti cocuadrada. ¡punto cedente)dei en kiioe:a:r.cs = Àrea dei perno,en cen:í¡ne;roi cuadrados. a      Diametro dei perno, en omiímetros-.

El espac;amiento de los pernos está relacionado muy estrechamen te con la longitud de los mismos. S^gún las investigaciones fotoelásticas de Coates y Cochrane (42j. el espaciamienro deberá ser como sigue:

acero,

¿ixura ;o muescru ;a capac idau ue se porte de carea de io s cernes ue anc.aje con un :aet-.:r ue segunuad de d para aceros de resitencia b=\l=^l    } =   b27 Wx

(3.21) (3.22)

en donde b   L   I ^ mix

= Espariamiento de lo s pernos, en metros. • —Anchura deí socavón, en metros. — Longitud del perno,, en metros. ~    Capaci       dad     máxima   desoportede carg a delce mo ;íafuer_ za resultant e .en el lím ite elástico del acero; en metros. f  —Densidad de la roca, en toneladas entre metro cúbico ,

SI h adherencia del perno es men or que 0,5 del esfuerzo del acero,la separación sedeberá tomar com o la mitad deestevalor [43 ].

Diàmetro d ¿el pcr.-io !c:ni 7 ¿g ;; -a 3 .1 3

Ca s. -. eií ai de s <

Í 

2   s opo rt a da

io ¿ pe rn os

d e ane al li ( 2! .

PERNOS Y ANCLAJE ARMADO

DISEÑO DE LOS PERNOS' DE ANCLAJE 137

y«•» «» so n 30 , 3? y6 4 0Lm m *S plX S em e°S P"* * 3.3.5

f  

Densidad de los pe m os y

-

- n ™ “de nsidad11. *

fra ctu ra do s eina decua do s se m cnJnt a“^

^

^

*' ^

3.3.6

Ejemplo numérico

h» i-os criterios anteriores para el diV™ .a un ejempl o numérico La fíim™ 3 'ig ~ pe mf y éstos son ios siguientes [2, página 528] ”

se pueden aplicar  dat° Sdisí,0!’ibte

Anchura del túnel Condiciones del techo Roca del techo Hspesor del techo inmediato Densidad dei techo     inmediato Distan cia entre las hileras de pernos

-i=3m fracturado carbón de piedra * = 1.75m 7 = 2.5 ton/m3 c= Im

U lonSitud, según la ecuación (3.21) es:

/= f =|=I

Principal , la longitud0 deberí Entonces, la longitud es:

.5m

Figura

i “* ^ * Separa ce dei £e<*° espeso r po r lo menos 0.5

/ 'h     + 0.5 = 1.75 -f- 0,5 = 2.25 m

(3.25)

3.19 D

iseño de los penios de anclaje [

2],

PS RK GS Y A KC LAJ E AR MAD O

SS5*?.' tom an per nos crm =c .t.. ^ . . *     •-•J ui¡ a-¿- resisten cia 3 sKc/un ; con un factor de segur idad « = 2:

"f / (a   = 4nn i     ’ ~

í

'APLICACIÓN OS LOS PERNOS OS ANCtA JS

         I ’ I

S¿-

3 -4

ap li cac ión de

2 -3

3.4.1 m 0   s  e calcula con como signe: 'áj    

m  

m.

Le  

3X 1

^

u n a P ie2£ p or me i r o

de an cla je

Los pernos de anclaje se utilizan con mucha frecuencia para sostener  galerías principales d e extracción y ventilació n en ios laboríos de sa  lones y pilares,así c omo en los cañones de entrada délas frentes l ar gas, ocasionalmente, se usan en las mismas frentes largas, en el avance de túneles y en ios rebajes de las minas metálicas.

m =   -^-mX L75 mX 1 fin,x 2.5 íon/m3 X 0 /S5 X 24,000 ton/m2 X (0.02 5í-2 nr

La densidad de los pernos

lo s per no s

3S

Gale nas de extracción y venti lación

Los pernos de anclaje se utilizan con mayor ventaja en ias gaierías de las labores de salones y pilares. En ios Estados Unidos, los pernos-se colocan a intervalos de 1.2 m. Dos ejemplos se muestran en la fisura

cuadrado

El espaciarmen £o delos pern os se determina*

1= 1-= = : r¡.0¡£m— e z :

b~2s  

J f T ' j  pÏ': ).0:r £>. i ¿

sima c o n si g u e ? 31”^ l0ngl tud deI perno con respect

o a la carga,má-

¡F T vi     0.75 i

0. /35 ac d     = 0.785 X 24000 X (0.025)i 1.775     ton R     ■   •'max ' -

b ' 1                 (  1.0 J=

Ü .775 f o n X 2. 5 t o

Dado que.la longitu d re-1' / = o oc « gitud result a bastant e « gura. " ^

" ^

- 4 ' 71

«

•Î-.2 íti >■ ■■«-Î.2 m■ >{<■1 .2 m S >~< - Î.2 m -s*« ? r. 2 m

1 .2 m • >—

Roca arcillosa ;

•"i.2 m *»•

1 .2

-8.8 mpeql'e™ qUe 4J¡ '*•          hionFigura 3.20 Anclaje en ¡os saicnes con püarss [2, 44}.

«

  PERNOS Y      ANCLAJE                                       ARMADO   a

Q c

o

o

Q

a

s

O

'%0¡k    

APLICAC IÓN DELOS PERNOS DE ANCLAJE

~J 0 c

o n 0

a

□

Q a

a

s

o

a

a

a

o

a

a

a

o

o

a

a

a

Leyenda: ° Pernonormal 0.3 m más                  profundo

i

Sección de/ manto Arenisca Lujita 4-Sm Carbón 1. 4     a T.5 m

14 1

3 20: u no que sostiene unidus ios estratos lutíticos del t echu y ei otro qae sostiene el manto de carbón del techo de lutita. _ n las intersecciones de las obras mineras, en donde el claro es

3.4.2

Cañones de entrada de

las frentes largas

En la figura 3.22 [39, 2] se señalan los usos de los pernos con resina n can on deen irada delas minas carbon íferas británi cas.Como se

y pilares f            2    , 4 4^ ^ ^ ffi t en ec a< “ « * la s e x c av a ci o ne s de l s is te m a de s aJo -

5¿ I

2 E m Fe n, ad ° S n Í 0S

C añ ° - S d e « i n d a a l a s l a bo r e s d e ! as f te at es f a,

1 42 • -¡Sgfe'.

PERNOS Y AS C1 4JE ARMAD O

Indica en 3a figura, el techo del cañón se sostiene en vj. I¿:gar po r me*o e cuaíio perno s con resi na, que se man tienen úrdeos   oor medio m delato        de una barra en U, figura 3.22a. Los pernos tienen L63 Un   perno demadera secoloca también sob reel ma nto d ecarbón,pe  J v     los ca ñones se ro en la labia o casulla del cañón. La convergencia mués ra en figura 3.22c, en donde la convergencia de 1. 5 m dis minuyo a 0.2s m con el anclaje      del           techo. El control áe techo se in- wem enta con el uso de pe rnos de anclaje [39].

APLICACÍÓN OS LOS FSRNOS D5 ANCLAJE

14 3

Una aplicación interesante es el uso de pernos de anclaje de ma dera en el piso para contrarrestar su hinchazón, como se ilustra en la figura 3.23 [45,2, pág ina 535].Los pernos con resina reducen ia hin chazón de un modo notable cuando se colocan tanto en posición ver tica l^ en un ángulo de45”para reforzar la roca del pis o.Este sis tema eliminó la alteración delos arcos queseutil izaba anteriorme nte. 3.4.3

Frentes largas

La figura 3.24 muestra muchas aplicaciones de ios pernos de madera en las frentes largas [39, 2, página 538J. La figura 3.24a muestra per nos de m adera de 4 a 5 m para reforzar un manto débil, pero poten te. La figura 3.24¿> ilustra el afianzamiento en una zona de falla en la frente larga por medio de pernos de madera de 15 m con cementa ción de resina. En la figura 3.24c se indican algunos pernos de made ra que se introdujeron en el techo para afianzar las fracturas que se prod ujeron bajo un pilar dejado ab ando nado en el man to superior. Tales pilares pequeños, abandonados, están bajo altas presiones de emp otram iento que causan.. fracturas en el techo yen las rocas del pi  so. Eseos pem os de madera no causan ningún problema durante ¡a extracción mecánica del carbón.

Pomoda msdsra  

\

(al ■  

Pailas

j/'.'X’í'*: r    

m i

si*. ‘ \rN::v ‘V-.rS-

"S, *.*'.1 

í'. -gura 3.2C- .Anclaje de! pisopa radism inuir suh inchazó n

45?.

(*) Fi- ji ir a 3.2- A

nclaj e de a

: ¡uJ; r a que

55   usa e s si j

f rent es i

a r^a s

  [1.   ?°¡.

'144 PERNOS Y ANCLAJEARMAD O

APLICACIÓN DE LOS PERNOS OE ANCLAJE 145

v y V y v\ X

^

T

Figura 3.24 (Continuación);

34.4     Minas de metal

X h   per perfb fbra ran n y se d eiM *  — c aí d as pel i gr o sa s d e l tec h o P ar a el i m ^ ^ ^ t iemp o y o ca si o na r   ' T   **&**&«>«>                   del         te              cho y de IaS tablas del caHón d a t ?™ te sa ti sf ac to ri os ( fig ur a 3.2 5) ? P dar r 8su Ií ad os ba st an -

F lg U” ' 3, 25 A nC Í SÍ e C Oa tr a 31 ^ t u n u n i e n t o d e J a s r oc as f 2j .

£n” l «]? Aj’d “,e ^

*

'*“* l0CSÍ¡Zada    “ k

kt al1

™~

146

PERNOS Y ANCLAJE ARMADO anclaje

'mía ! r   T ' especiata“ ts de“ rte y relleno hidráu lico, el resr h ° ,P“ede ser sostenido por pernos de anclaje que eliminan de rmmbes y diluoones del mineral, figura 3.26 [46, 2, página 540f                El empernad o de una zona de falla se ilustra en l a figura 3 27 en donde se eterno la deformación dela pieza lateral del arco usando vucho procedimiento [46, 2, página 541J. 3.5

VENTAJAS DE LOS PERNOS DE ANCLAJE

^aaemado c m T osetepueden Sn T / n Cl aJ e C°como n P em °sigue: S en i el aC ÍÓ n COn o£ ro s sis£ e^ resumir

de

1. Los pernos se pueden colocar tan pronto como se haaa la exca vación, antes de que se presenten deformaciones apreciabas ts t es el factor mas importan teen el ancla jecon pernos,pues to que ayuda en el control del techo y a aumentar l a seg ur ad Las on^ s de choqu e de las explosiones no afectan los pernos

armado

147

habían desplazado a tod os los otros tipos debido a su còsto más baj o. Sin embargo, en donde el terreno es pesado, los anclajes armados s'on el remedio para sostener rocas que de otro modo sólo se sostendrían por medio de ademes de madera [49 ], Es un hecho muy. bien conocido que las excavaciones con el tedio plano desarrollan zonas de tensión en el mismo techo. Como los anclajes arm ados po nen su esfuerzo en el tecleo,s e elimi nan esta s zo ñas de tensión. La vista general de un anclaje armado se muestra en la figura 3,28     [49]. Consis tedeun sistema deanclaje(resina,de preferenci a)en dos puntos,^ una varilla o barr a de conexión, un tensor para darla tensión conveniente a la varilla, bloques de apoyo y una .chumacera de cuña   pa ra ajuste.

especialmente, los pernos con resina. ’ 3. No existen    postes,     larguer os- y e lementos estructurales seme jantesq ue obstruyan los cañones. El equipo de acarreo puede tal mente aTería" 4'™

^

tr“ SVmaI Se raa ”tí“ e t0-

0 paso dei a,re 53 baja: po r ,o

-

5' y accesnWo ^ ^ natUrafeS ^     C° ‘8¡!r de eDos tu berías 6 El fracn parecl doj ’d^ ando eíP*°       Ubre para el tránsito. ' Jad o m í ? ° Y desp r endi mi“ t0 ^ la roc a se r ed uce a ta l £ techo ¡I,Uye dflUCÍ6n d* C'lrbÓ" de Ia rora « « 7.El^a nclaje es más económ ico q ueo ttos sistemas de ademe En ca Ty “to del eanclaje n' ,d °n deeshmuc ma der a “° “costoso, °b ti enve enno f0 ™ l y t aoarata ho menos exista ef áun desemoolso de capital para arcos deacero en los ¿añone! 3-6 3 -6.1

ANCLAJE ARMADO

Principio ehistoria del anclaje armado

3.6.2

Diseño del anclaj e armado

La figura 3 .29^proporciona los detalles deun anclaj e armado [50], en aonde la tensión P en la varilla la proporciona el tensor  T.  Las reac ciones R 2     se forman a través de bloque CD (2a X b).   y las reacciones K i     se forman por el contacto co n la boca del‘ barreno. Al resolver las fuerzas a lo l argo de la dirección de T     y  peruendicu1ármen tea ella, y sise toma n momen tos con respecto ai punto B     se tiene que: T  ¡¿R2 ~ R\    sen         ce -  P eos o: = 0

  j. -U . P -m os co n resm k Paísme a de co delumna Whiíe commpletaY      

R   i      

+ R   í      

eos a   - P sen 0 a =     R 2(a    +           0  + >j.R2ó      0      T b ~  

(3,28) (3.29) (3.30)

143 PERNOS Y ANCLAJEARMADO

ANCLAJEARMADO 149

-iátiP  R 2     =

7        jjU+ U+ cos a  

a =   tan' en do nde

DiaSr amÍ “ CUerp° “ r e *> •» * « » « N » * « a ^ je.a ,

Si se resuelv resuelv en estas ecua ciones simultáneas, se

P =   R, =

T ~¡¿b +  ¿z+ z+ /

tiene

+ ^ cos a + ¿sen a]

1 ' Tb' ¥aJr'Í ^ a + l' )% ena~ b   cosa]      

R  

(3.30)  

T T¿>   ¡ib + a + l                                 

S r r t ' o T 5 “ rfd 0n de 6 1 WOq Ue C Z) e St é i 0 s uf id en temen te c er c barreno, de modo que la varilla no lo toque,  R t =   0, entonces:

(3.31) (3.32)

d e fb S n o .

P =  

fU6rZa ^ anC!aje’ Sí Sl 111151110bi°qUe 3SCOlOCa a 5 cm 10,000

0.4 X 8 + 10 4- 22

10 ,0 00 x „ x 22:93

= 6514 kg

(3,33)

- •

- Como un ejemplo num érico,calcúlese l a fuerza de ajuste(aga rre) de un a .varillaren el barreno de u n anclaje armado que se t ensa con ' una carga de 7 10 ton. . Los barrenos se perforan con un á ngulo ,~ ’ *] esf,esor del Woqw es b   = 8 cm, y tiene 2a = 20 cmde an-' cno; se coloca a un a distanc ia de /=*22 cm d el barreno. El coeficiente deficc ión entreel bloqueyla roca del techo e s ¡¿   = 0 .4. En cué nt ra se '

=

T cos a   + ¿¿sen ¿sen a  

(3.35) -

T  p . R 2 p               eeos os a  

P =  

b   a + 1  

P =   Carga en el punto de anclaje del perno. 7' = Carga de tensión en el armado. R ¡   = Reacción en la boca del barreno.  R    7 = Reacción en el bloque. / = Distancia del bloque al barreno. 2a   = Anchura del blo que. b    Grosor del bloque.  H      = ' Coeficientede fricción en tre el bloquey h roca del techo a— Angulo de inclinació n del barr eno. ' \

a d ei

 R 2     =Psen tx  

,(3.34)

a   = tan"1

g

-------- 10 + 5

is*5

£(1 0+ 22)cos 60 + 8 sen 60) j

150 PERNOS Y ANCLA JEARMADO

10,000 ? = eos 28°+ 0.4 sen 28 a  

10,000 0.88 29 + 0.4 X 0.4695

30,000 1.0707 - 9340 kg Sepuedeve r quese. necesita m ayor anc lajepara estecaso espe cial d. 1a " reacci°nes y la fu« za de anclaje se «raf ican como múlt iplos enla^ 3

.3

0

^ ^

^ b a ir“ 0'*

^

ANCLAJE ARMADO

Para obten er buenos resultados con los a nclajes armados, el án gu lo de inclinación de 3o s barrenos deberá acercars e a 60°, la anchara del bloque 2a   deberá ser de 20 cxn, y el espesor y la distancia al barre no deberán ser como se registran en la tabla 3.1. de acuerdo con el claro (distancia de barreno a barreno) del túnel, galería o cañón.

Tabla3.1 Dimensiones para buenos anclaj Claro entre          barreno y barrenos    ,            (m )   2.6    

  Espesor del                                  bloque, .(cm)   8    

3.6

aV er e r referencia re fe re nc ia SO SO

es armados3.

8 10

3.0

s  

15 1

■

..

  Distancia del                                  bloque ai barreno, 1 fem)     

20-22 20-22 25-30

... ™

s

j

m

»»™

 s sm m

»»=

&

 s  s

«

M M lA S

 —

-

de ademe, precisamente antes de ]a r ^ 10 60 l0Ssisieirias a del an t o c o nd uj o a l a mec an ÏÏ J L , ! T ? G U er ra Mu nd ia L *t e frentes largas, con lo quese io^ró uns &         auÎ0I^atizaciôn en las ción de lugares deI a b ^ ^ ^ ^ dl^ on **Y ia C°* Ce^ ~ ro conX 4Í “ ad— * -»■ de una fr en te L " r e nt f 0S' Ut ? U “ Pl an ta vp nés de los ademes de acero como se *^ i C’IaS p05ÍC:¡'°~ gura 4.1b,   y ]a vista de l- ». ■■   Planta se indican en Ja iî4,c. u ' «narco de ?“ ■»- % » ^ col o ca n en “f or ma de T” Lo s calr - T - , CabmI” 2) ^ den colocar seg ún la s condici ones del t- c h o lf 3) Se P"e" lar con facilidad colocando un sisfem, h marC° Sepuede instapu ed e q uk ar fác ilmen te ! 6 3e=u ndad 7) y . tam bié n se l ada r e l ma rc o d e la “f il a d e \ S s ” a f ?idad,'6)- ai rndica en la figura por medio de   !=íos marcos a de me. E l te ch o d e l a p art e t r a i r a éTl%TJT *  * ^   nuevo éste avance. P 035673 de la fren te se “hund e” en 153

ADEMES DE ACERO EN LAS FRENTES LARGAS

CAMBIOS EN LOS ADEMES .DE ACERO DE LAS FRENTES LARGAS

155

para los po stes de fricción, por medio de un mecanismo hidráulico o un fluido a presión que se obtiene de las mangueras de la frente en los postes hidráulicos. Los cabezales son vigas simples en forma de I que tienen una articulación y un mecanismo de colocación para so portar el techo durante tm corto tiempo. Los postes hidráulicos se mejoraron al lograr que el poste, el ca bezal y el transpor tador de cadena formaran una sola unidad deno minada “ademe caminante” o cuñas ambulantes. Véase la figura 4.2 [51, 2, página 544], Esquemáticamente, cada unidad mecanizada de ademese com pone de cuatro o seis patas 1)sosteni das por un cabezal grande (escudo) 3). La máquina de extracción 2) se coloca sobre el transp ortad or dec adena y seempuja co ntra la frente mediantela c uña móvil recorriend o un camino ondulado como se indica por medio de las líneas discontinuas en la vista en planta. Los ademes avanzan por

F ig ur a

4 .1 A

les a rt ci ula d

I I' | | í

d em e s d e. a ce ro e nl as f re os [

2 ].

n te s l a rg as c on p os te s de f ri cc ió n y

c ab ez a

La a rticulación de los cabezales permitela colocación del poste al final del tumo de trabajo, teniendo así un área de “frente sin postes” p a ra Q u e el t r an s p o r ta d o r de c a de na 4 ) s e mu e v a l ib r e men t e y l a máquina de extracción del carbón 5) lo corte y l o cargue en el transportador. Los postes son telescópi cos, fabricados en-dos piezas que se deslizan una dentro de la otra y se colocan según el espesor del man to; La colocación de los postes se termina con un mecanism o de seguridad

Figu ra 4 .2 A dem t e' ’ ;2 ,m áqu n i ac

es mec o rt ado ra

anizad

os e n las

frent es l

y c ar ga do ra ; 3, t r

argas

(' 2, 5 1]: I, a deme " cam

a ns por ta dor ds ca de na .

inan

156A MME S “

« i™

E N LA S F RE NT E S U R GA S

W* *” ^ «1 — Po rta dej techo se realiza el avance H av 17■Y         Sobrevemr eI hundimiento r a nt e el t umo , s eg ún l o ™ ^ 7 Ws a se« duavance de 1,5 a 5 m pormedio de la m i     ü ^     akanzand° “n tonelada S T eXtelcción ^f>™*ciendo una gran cantidad de t P° °° S £rabaja dares- L °$     Progresos recientes en los “ademes camina escudo” t a 3ogrado qug ei tec ho ^ “con

POSTES V CABEZALES OS ACERO

por una pieza cilindr ica exte rior F y una pieza interi or P que sec o nectan por mèd io de placas de “desgaste o de frotam iento” a y se sostienen por medio de la fuerza horizontal H.   Esta fuerza se calcula como sigue.: ^ u ia R     R    

POSTES Y CABEZALES DE

4.2

4 .2.1

asas

í

e

s

ACERO

Postes de fricción íu , pa¡ag in «a 545}. r** El  poste está     formado

157

= nH      tan  paray   postes cilindricos.  nH  tan       (*>+ 0 para postes cóni cos.

(4 j } (¿ 2)

.

en donde B       = Fuerza horizontal de seguridad, en toneladas. “ 9^ 83 gn el limite elástico,en t oneladas. *P - Angulo de fricción entre la pieza interior v las placas de apoyo, ip   = tan'1 0.3 a 0.5. ¿ ~   q de conicidad de 3a pieza interior, / = tan' 1 0,01 a n   = Num ero de las superficies de fricción, de los postes.

n   = 2 en Ja mayo ría

Generalmente existen dos superficies de fri cción, pero hay post es con mas superficies (postes con hendiduras o postes divididos, n   = 4) ción^?|'aneCÍad de maneras Para incrementar las superficies de fricLas condiciones de trabajo delos postes cónicos y la curv a carac terística (carga co ntra h undim iento) se muestran en la fi gura 4 4c s 5e-Uaman P°stes cargados “lentam ente o con le ntitud” pues l a carga que soportan es proporcional al hundimiento. Conforme se hunde la pieza mtanor, la conicidad de esta’pieza interior fuerza al sisiema de segundad para que incremente y ejerza mayor empuje horizontal sobre el mismo sistema. En los postes cilindricos donder « 0, la fuerza horizontal se eje r ce p or medio de una cuña ex tra , que se l lama un “servo”, como s e F

I

,

I

I

F

/e F Í8 U ra 4 ’3 F ün d3 3n c n“ *

p os t « d e f ri cc i ó n ( 2J.

T ‘ n nm .T " ” 0, “ 83 M BgUr a 4'46' D eb id o a k con ic id ad tan aka ( 1/10). el servo ejerce una gran fuerza de seguridad al hundir seligeramente (20 m m). P or e sta razón,se les llama postes con car* a mstanían ea , como s e observa en la cu rva característ ica. Los perfiles de los postes defricción son generalmente rectangu lares, se como componen de dos o de canales que se sueldan los jumos, se indica en ángulos la figura 4.5 .dos También, sep roporcionan pesos y ¡os modules de sección. Se puede ver que, debido a las íor-

S i5 8

ADEMES OE ACERO EN LAS FRENTES LARGAS

Z

—

21    

75

Modaio

  pesado Sscbrit

to ria te d= ios [0«H de fric-

E

S T * ^ y W}' S°n aproxira*d™ « '= ísuaies,¡o que skqJe üen® P°co o menos     la misma resistencia a las defoímaciones en ambas direcciones [30, página 402j.

H--- H 5, Duplex ligero Gerlach

Cuplé* msdíc Gtíri  jeh

7. OupÍBX 4 .2.2

62

K  4  10 20 30 40 50 Penetración íctn¡

3e s” id ad y

26

40

I 30 ° 20 10

d S p ] 4' " Sis:“m“

159

T

3 . S em i

50 5

POSTES Y CABEZALES DE ACERO

Postes hidráulicos

pesado Gerlach

12

20      

15

IB 16

34

20

SI

22

10

60

13

84

DosS DosSv f f  d Ct° Ct° S que ‘“ i eiTO eiTOreS reS hummo hum mo!! !! causaron causaron en la utilización delo s

P ^ b s & í s & sssss ¡vJ -

ne‘       iS       .......-

f r4  :   ^ ’  ai          ?fc             r!r         y   cerTar k «a ™ h 1 el fluido cambia de > m*e- ores y exteriores, ai bajar y detener los

8. Oupíex Oupíex extrapessdo

Gerlach

25

46

16

86

160

ADEMES 05 ACERO EN LAS FRENTES LARGA

POSTES Y CABEZALES DE ACERO 'Vv•

167

se pued e hac er al agregar-, desde el exte rior finiHn *r, •« indica en la finirá 4 6^ Feto *>!; • ! . Presión como se ligero al poste, pero se necesitan tafias f manüal y haca más

rzi o

 s

B

~

fácil colocación v de^c-nso  J e m á T                                           facción, son de deseado, lo que d *iyel 4 x»-na un a me nor convergencia. *“

4.2.3

affrn * i n , i i -

-j ,

Cabezales articulados

que se ap ap°Incci0n- L°s cabe zale s son ví^as de °-

articulación se asentraínr  un corto tiempo. Esta - i o n e s dec u s a .U n avista- p J K S ^ í S

ícl

W) Figura

4,6    

E squema s

de tr aba jo de ios post es hidr áuli

cos [2,

30],

fl “ ateq u e Í nDo SteaT ^ ^ loS í e ct os' Es tó p u e s to de tal ma q . poste se man tiene bajo una caraa de 20 ton f + 0 5 tnni característica la fígura 4 6c" como se muestra en la curva se c ons tave 'd™™” w me diante ’“ a b°™ba demano que ad fi“ a 4S?4 .&A, P °Síe“ f 0““ a lo la^Pát e« ugura £>. % AIf girar la manivela ^o deli cament ir -n h   ei i mu ev e h a da a^b a y ab r e la vá lv ul a 2 , p e rm it ien d o ^ e p do pase de la P¡eza mterior a la exterior y ouese l

“

*

evanteel pos« StÓ

S

T "     S

nK 

162

ADEMES DS ACERO EN LAS FRENTES LARGAS

DiSEÑO DE POSTES Y CABEZALES

4.3.1

163

Cálculo de la densidad de los postes '

Para calcular la densidad de los postes, ios esfuerzos se evalúan por  medio delas diferen tes fórm ulas quese mencionan en la secci ón 1.3.3 de los ademes de made ra. Las dimensio nes se indican en la figura 4.1 b. ñ¡ o;La —

~

,

(4.3)

nD r

(«)

en donde

fe .

Figur a4 .8 U

j|/ jg j|: i |r . I'§: | I

na f re nt et p í ica sin post es con

ca beza el s ar t

iculados [3 0] ,

£30, página 443], La articulació n prop orcion a un claro sin postes de 2 m, en donde el transp ortador,las máquinas deextracc ión y Ijas impulsores de los transpo rtadore s pueden oper ar libremente. Esta articulación deberá sostener los bloques que se forman por fracturas a , los cual es por lo general pesan de 1 a 1.5 ton como se indica en ^ figura 4.7b.   Los perfiles de los cabezales son vigas H que se refuerzan agregar piezas a lo s lado s, de manera que se co nvier ten e n per^ es cuadrados. Los canales de acero también se sueldan juntos en perfiles cuadrados que proporcion an mód ulos casiiguales de Wx y Wy . í-a vista de una frente .larga con postes hidráu licos, cabezales articulados y frente sin postes se mue stra en la figura 4.8 [30j.

Cf —Presión evaluada sobr e el techo, en tonel adas por metro cuadrado. L   = Ancho de la frente, distancia sostenida por ademes, en metros. a   —Distancia en tre las illas de los ademes, en metros. Pn   = Carga nomina l de un poste, en toneladas. k    Facto r deeficiencia de los postes (t abla 4.1) . N       = Número dé postes por hilera. n   = Facto r de seguridad, general mente 2. D      Densidad de los postes, piezas por metro cuadrado. a   / la densidad de los do s Calcúlese la distancia entre las hileras tes en una fre ntede car bón de2 m deespesor sostenida por medio de cuaüo postes de fricción en una fila para 4( ton con cabezales articu lados de 1.25 m. El ángulo de fricción del tjeho es y     = 40°y ta densi dad de la roca del techo 7 = 2.5 ton/ni3.

T abla 4.1 Fa

cto r de efici

Tipo de pasta3 4.3

DISEÑO DE POSTES Y CABEZALES

c. 1. diseño de ios postes y cabezales abarca la densidad de los postes (número de postes por metro cuadrado), dimensiones del perfil del cabezal y la   penetración o intrusión sobre la roen del pis o.

encia dei post

e

Factor de eficienciak 

Defricción,40.ton

0.45

Hidráulico, 40 ton

0.32

Hidráulico,30 ton

0.89

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ADgjWgS0£ ACEROEN LASFRENTES LANGAS

DISEÑO       DE

Pasión dei techn ¡»n la eciíaoones (1.34), (1.35).es n. =  

13 fórmuJa de

L  

165

roca es o¡{,   e fe s ^ z t^ e se de 'sí ro fl a I T * ™

J L y   tan ip  

¿i     + m  

PQSTcS Y CA3E2ALES

  zá£Hi,

SeSWidad d= h

 L é .<        

(45

tan

ÍS

p  

5.0 2 ~ 2.5 m (en nuestro caso)

en donde

^

 QSf

(4.5)

di me ns ión de £ p Í a ^ x tt r tr d l^ p T t^ PÍS° 6 3d* 4° ií g/ cí n2 ’ ? k   .defricción de 40 to n ,en dr á e / e S ^ ^ “ * 20 « Poste „ - 400QQ X 0.45 20 X 20

m2m     (espesor dei manto) *P ~     ángulo de fricción interna,40 °

~ 45 kglcm1  

= 2.5 + 2 tan 25°

el cual es may or que la resi stenri-í * r f ¡if “» «™ «0 mayor de l oo s e ^   ^ de alcanz ar una roca más ñ,er*£e o’se u ,f          T     

= 3.43 xn

mo se J'ndíca e n la figura 4 . 9,

B     == 2.5 + 2 tan

;2.5

 j45 e

40 ° ?

’

& taI * ?**     COn     eI     fm                       

n re^U er2o s ^ á s gr andes c o-

ton/m 3 X3.43m tan 40c

= 10.22   ton/m 3

I0'22   toji/m 2 X 5 m X c = 40  __ t o n X0.45 y ¿ a = Í0XO45X4

i) 4-3.2

5 X 0.70

JÍ 4   porm 2

Penetración de los

postes en ei piso

Po«S

«HS* ¿^tSÍsrpe “ ta ct ón 6 U ^ h Ca P a d da d d e s °P °r ta r u m c on ve r g e n cciia eí pr o b l e i n aa de mOTer „ K  K ff   c S & T l K Figra4.9 Precauci Precauciones ones contra contra la m£ m£ ñr ñr openetracióneneipiso

  [2       ].

ADEMES 0 £ ACERO EN LAS FRENTESLARGAS

4 -3.3

Dimensión de los cabezales

u,05 cabezales que se sujetan juntos se pued en considerar como una viga continua apoyada en postes y se puede utilizar la fórmula de fle xión de la figura 1.36.  __ 

a

-^má.x w ~   < °V

(4.6 )

tn esteej emplo,donde la frentesesostienepor medio de cuatro cabe zales yde cuatro postes en una fila, el esfuerzo máximo de flexión es: 0.1a, • a   • (/)2 a = ----------ñ     --------- < 1400 kg/cm2

=

en donde ° l = Pre3ión deI íecho = 10.22 ton /m 2- = 1.022 kg/cm2 a   - Distancia en tre las hileras = 70 cm.   I  El claro (distancia entre los postes) = 125 cm. Si se toma una viga I, CÍ-90, con = o  

ADEMES MECANIZADOS

■1-0 22

Wx   - 62.5 cm3 {tab la 2.3): k^ cm 2    x          70           cm X (125 cm)2 62.5 cm3

= 1788.5 kg/cm2 que eSmayor que los 1,400 kg/cm2 del esfuerzo permisible del acero. Al tomar e, tamaño mas grande, es decir, Gí-100. Wx   = 80 7 cm 3 se tiene lo siguiente : ' ;

'

Mundial, es tuvie ron en uso los postes de fricción y las varillas o barras. • Los posres hidráulicos se desarrollaron en un esfuerzo para vencer los defectos d el enve jecimiento delas superf icies de fri cción ylos errores human os de preca rgar lo s postes . La conve rgencia se redujo con el trab ajo h idrá ulico del po ste, P ero las .penetrac iones en el piso y 10¿ cambios intermitentes de atrás hacia adelante'de la frente, no iban a la par con el paso de la extracción mecánica del carbón. Se desarrolla ron máquinas lo suficientemente rápidas como para hacer cortes tres o cuatro veces po r tum o, y los cambios de los ademes no corres pondian^con esteráp ido avance.Sé desarroll ó un nuevo sistema dedis eño hidráulico, con postes y cabezales-incorporados en una sol a,unidad y conectad os a los transportadores blindados para avanzar simultánea  mente con el corte en la linea de la frente. Tales sistemas de ademe se llamaron cuñas cam inantes”, pues caminan o avanzan por sí mismas tiradas por el transportador. Además, este sistema se ha mejorado con diferentes diseños quehacen queel techo sea más segur o como con la ^introducción de los ademes de “escuda” . Deesta forma,la produc ción a mano por hombre-turno se ha elevado de 1.5 a 5 ton y !a pro ducción en la f rente por homb re-turno (OMS) de 3.5 a 8 ton ."En Inglaterra, el uso de los-ademes caminantes en las frentes largas se ha incrementado desde cero hasta casi el 90% en la actualidad*ün pro greso similar se h a registrado en Alemani a, Francia, Polonia, la URSS y en otros países europeos. El alto rendimiento por hombre-turno, ei 100% de recuperación del carbón y las restricciones en ei laboreo de   jand o pilares han hech o que se utilicen también en los Estados Unidos. En 1976, alrededor del 4.6% de la producción de carbón se obtuvo defrentes largas con ademes mecanizados o “ca minantes” [29]. Ei desarrollo de este tipo de ademes se resume en la tabla 4.2. Las condiciones que se satisfacen se indican con el signo +, y las condicio nes que no se cumplen, con eí sig no - Sepuede ver que se cumplen todas las condiciones en las frentes largas para este tipo de ademes. 4.4.2

4.4 4 .4.1

ADEMES MECANIZ ADOS

Desarrollo de los ademes mecani zados

Este tipo de ademes se ha obte

nido después de los grandes avance s en

los ademes de acero de las frentes largas. Hasta la Segunda Guerra

16 7

Tipos de ademes mecanizado s

Se ha mejorado notablemente este tipo de ademe desdeque se fabri caron por primera vez. En la actualidad, existen diferentes tipos de ademes caminantes que se han diseñado para varias condiciones. Es tos tipo.s pueden ser de cuña, armados, de escudo y de escudo y cuña. Solamente se proporcionará aquí una descripción sarcia! de esí^ diversos tipos.

AOSMES DE ACEBO EN LAS FREN TES LARGA S

ADEMES MECANIZADOS

169

satisfacer enlasfrentesferga/

Condiciones. ~   -----------------------------hidráulicos

Capacidad para satisfacer la presión Penetraciónen la roca del piso Precargado, factores humanos Cuidado con el corte del carbón

, . f   rígidas

Cuñas rnecaniz ados 

 

Ademes     

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

_

+

+

+

+

+

__ __

+

+

__ —

~

 j .

2Ver referencia 2 .

figura   A. IGii   [2,            '   p    i    ^  a   s g a f *F f~ -'v y ajlj!l^.omas^ mue sÉra-en4a~ bl oq ue (c uñ a) co n' un Distó n h o r i^ M Se Campon e de 4- 10 .. Los pisto nes se co lectÍnT S c í ^ ^ les deacero ,los cuales se rfu^   « íz a le s con sección decanade ace ro, jj » o   zon ta l emp u j a el tra ns po rt ad or . U n ad en ^tfpi-^ d“ Y -1 U°rÍ ' tas se muestra en ia finura 4 IQ Í5? b   70 " a con seis ? a' elemento s que se y* « S ^ COnlen tes se prorege de los blooues de hn A *  p  aríe trasera de cuña be za l) tie ne pr olo n gac io n es p a r a ^ í t ^ 0 f 3’ ^ eSCUd? ríg i d° (ca ' pa sa do la m áq ui na de c o rte . ^ ís c il° des pué s de qu e ha Dowtye n Inglaterra seT ustÍa'e T k L ur a

T       ]

COmpañí a

maqu eas decortepara cubri r =1 i™ f nspo rtado ry avanza con las (figura 4.1 i b).las piezas con t e " Ch° ^ "á m e n te de la frente; des pu ^ d" o ue la ^ *J USW pSra ademar ei «*ho   y se aíineail de nueyQ q, f Unf COrte **     pa5ad o- avan2aí * 110 q » - fa br ica con unii ad" de ** * ad™ «■I le con los ele ment os n u n J e r - d o sE lT r f ^ Ía fÍgUm prolon gaciones para sosíene- la fr*n l»   3e artiCuIa >' tiene corte. • nSl la t^nte     inmediatamente después del

Figura 4 1 0 T¡po de cuna de

los a demes

lt “raa T S T 1 •’ o o ¿ pos^nor;

V

füdrau- icas:3

,

a e P 1S0 pan

, escuoo an

* d°bl °ble

ei 3 n tién

tiíl ujo ; 9. vih-uia de

0  P

b)  

 J

es-

^ a lí ‘L z                    

5, ««™  ™ »™ » ™ d. In st o * 

« * ™

; ? ■ est ruct ura d e l a ba se

con trol hi dráulico- ¡ 12 .   barras del

„amo rtiguador (o estabilizador);

27 5 ^ |

(a,b)      [2

mecanizados

° eanf       1      c    omp ieto ; - • ■ * "» ; 3' « # • * b . » i

Ó

m an «tt «s

marco ’

ademes mecanizados

171

Más recientemente, y en relación con las frentes de fácil hundi miento, se han desarrollado ademes de escudo. Éstos se componen de una placa inclinada cuyo extremo inferior se articula con la placa ho rizontal de base que se asienta en el piso, mientras que el extremo superior se articula con el escudo horizontal queestá en contacto con el techo. El escudo “calibrador” tiene una conexión simple entre la base y ei escudo, de manera que cuando los cilindros hidráulicos se ' extienden, la pun ta del escudo del tech o se alej a del l imitede la fren te y cuando se acortan, el escudo avanza (figura 4.12a) ¡29,   página • 2363- En el escudo de “lemniscata ”, una articul ación es pecial entre la base y el escudo para el relleno de material de desechos mantiene una distancia constante entre la frente y el extremo del escudo, ya sea que los cilindros hidráulicos se muevan hacia arriba o hacia abajo (figura 4.12¿>). Bajo tales condiciones, ei sistema forma una palanca de dos brazos y los cilindros hidráulicos pueden atacar con el brazo corto dela palanca debajo dela conexión . R ecientemente, seha des a-

i

. rrollado un escudo de adem e de cuatro patas o piernas : las dos patas posterio res reaccionan entre la base y el mismo escudo, mientras que las patas delanteras reaccionan entre la base y el escudo del techo (fi gura 4.12c) [29]. 4.4.3

Descripción de los ademes mecanizados

(       Todos los ademes caminantes, sin importar su tipo, se componen de un escudo, una base, patas hidráulicas y un sistema decontrol. La t a¿    bla 4.3 propo rciona las dimensiones y los datos de operación para cada tipo de ademe, dando a la vez los límites inferiores y superiores.

figur a 4.11 ripo de marco deios ade mes mecanizados (a

  ÍSl 1’id riu & =1' 3"

b   ■-H? >o   ctt

,

fe

u iaa’ - /6 - « « * ^o « m ’a*'te oFÜCaS an rtiviecul aldadoroe.s c o n llon 0r a‘a“p' uru o r e gude l adS0p0rtt: o r; 7 , p de at a ;los 5 , etoraiHcs sc u do

i

i    

  Escudos.   Ei tamaño del escudo varia desde 1.61 hasta 9.4 irr con una presión máxima en el techo gue_ srcine deformación de 4.2 a 33.2 kg/ern2,. Los marcos de ios escudos pueden ser de cualquier forma, pero los perfiles rectangulares son los más comunes. Un marco de es cudo cubre un área menor del 70% de la frente. Un escudo de cuna es generalmente una pieza sólida que se articula para acomodarse a las irregularidades o cavidades del techo. Los escudos sólidos se utili zan para mantener un promedio de 41% de su área en contacto con eitec ho; dicha área de contacto se increme nta hasta en un 68% cu an do se utiliza un escudo articulado. Los escudos de cuña varían desde 0.19 hasta 3.37 m2 de tamaño y suministran una presión por carga que srcine deformación de 7 a 35 kg/crcr. El área totalmente rorti-

172 ADcMco CE ACERO

EN LAS FRENTES

LARCAS

ADEMES MECANIZADOS 173

Figura 4.12 (Continuación),

    f * *****    

29-aí ■ * « "caminante"

3, cnaroeia; 4, base;5, patas; reve no de material de d esech os' 67á1vuú rf c° ; 3, piuc a de a vanc e pa ra difusión - 9 *“d rauljco; 7. martin ete hidrauli 5 ) £SCL ' r i 7 po rt ad or d e a r te s a s; 3 0, ma ng ue ra - 1 i Piaca contra la'asíiIJadura.

,/o: lvu * iar co denmMs™j co nt ro l *hi dr áu li co - ? i * » * »•

-

  s P á t í í ^ T ^ T ^     ^          CUÍ5a     Va™ ^¡m , nú         entre           el       85 y e> has ta 4^ W m de t l rente ' de def ens a nuctúan des de iamano con un area oromeriin 1 _2 c   de, 2.6 do ei escudo del relleno del materia! ' ¿Z t ch c^Z T carga promedio que srcine deformac ión me" nor dé28   pr o regen el á rea to ta l de la fr en te. ^ *£s t0s

o: 2-¿ - I 'cm n jsca ta :4, ba '■ac se -5ad   Dat,. hi dr áu lico ; 8, Piaca dc ¿ * £ * J

I l = § l i mejor est a bi li dad r ac íi n i - - / ! , ’ ‘ ^ Ga  PuA* de               0258      

= ? “ 5 - U ka se so n da pr op or ci o na prov ista de patines; el di«*-

ademes mecanizados

175

ño mas común es una combinación de im patín trasero con un solo patín delan tero dividid o. Las placas de base para los ademes de cuna y de escudo tienen Mm perforación en el centro de aproximadamente 25 cm.de ancho que se abre nacía el piso sobre la longitud total de la base, así que los de sechos pueden pasar hacia el relleno de material Las bar ras o v a ri lt de guía se usan para trasladar 3a fuerza del martinete v guiar las uni dades de ademe d urante el avance, sin ca rgas laterales excesivas R  fondo de la ansia delantera, generalmente, se nivela sobre una lon-tud aproximada de 15 cm para reducir la carga en el extremo e dir que penetreen el piso [29, página 240j. . El area de contacto con el piso fluctúa des de 0.8 hasta 4 m2 para ademes decuna y de 0.1 3 a 2.75 para ademes ánod os. E l J £ ó opümo de la placa de base para un suelo específico del manto gu„ su presión por carga unitaria quesrcine deformación es menor que' la capacidad de carga de las rocas del piso. Q   Patas (Gatos).  El diámetro interior de ios gatos hidráulicos de 'os T^ZC 7 \T rS \ d£ 10 2 30 Cm C°n ^ o per ac ió n de bomba hidrául ica. Cuando se levantan los gatos contra d ted io la carga total que se ejerce sobre el mismo es:  P =P¡Á n      

í47^

en donde P = Carga total de montaje, en kilogramos. P¡   = Presión hidráulica de opera ción, en ki logramos entre cen tímetro cuadrado. A   I ¿" ea * 'a 5ecciór‘ transversal. en centímetros cuadrados h — ¡Numero de patas. Después de eso, cuando el techo se empieza a hundir, se hacen retro ceder los gatos hidráulicos y se incrementa la presión hidráulica en los gatos. Para evnar que el pistón hidráulico se caiga hasta el fondo de cilindro yse ponga “firme", sesuministra una vahóla cedentecon rl or.e pora cada ademe . C uand o se inc reme nta 1a presión en los »a>0s hasta un cierto „.vei, la válvula cedente se abnrá automáticame,^ y SradUaimenteLa prcsión a la ocuaI la d- c-ceden-e se JJD.a, se llama precisamente presión cedente presión denoa; la carga correspondiente que se aplica en el techo, se ll:nna

176 ADSMSS 0£ ACERO EN LAS FRENTES LARGAS

OiSEÑO DE LOS ADEMES MECANIZADOS 177

taran el gasto.Entonc S “ ^ * > «^ fluidoshi. na 2431:j ; dea c d (e f * * agua en ace ite al 40% •3^ sníiTri^ri'> r • A 57c i V emulsion.de de pet róleo r efinado Los r t S o s bí “ **“ 31 5°% ; 4) aCeite fluidos hidráulicos de los ademe s 1 “ ^ t “ ‘0S d ebe n s er i n fl ama b les y d eb e n t en er a i - , f , C ? t 0’ V!SC0SÍd^ . químicos ai ponerse en contacto rn ¡   lsíenaa a Ios cambios ser altamente resistente a la carm ** *   aJ       e'-~Adem                   as’ eí Anido debe atrapado no sólo 8en” ra c a tr  l T         * eSP Uma’ POrC^ d «¡™ que tainbién causa daSos m M * “ m prille eJ fluid°. «¡no d en ba j o l a ca r g a. La lu br ic ac i ó n Tl a ^ r o f tc ^ b“r b u jaS d e sk e   ce' •

cad“

es, sedeb e escoger la c apacidad con-ect a de lo, C erJaS CO ndÍd0nK 8e0lÓS“ S* * - ¿ - o e n

Para el diseño de ademes “c amina ntes” no p v¡,fs „n ■ sistema establecido defórmulas. Casi cada país ha esta ble cM otfo ro0   pros sistemas. Po rlo tan to, se describirán los sistemas usados p or p a l 4.5.1

Parám etros relacionados con los ademes

  Presión de cedencia.  Existeun a relación entre la presión de cedencia y la presión de opera ción: ceaencia ^ = 3-25 ^

(4 .8)

en donde

SOn ,amb ién ‘» 'P O r t U t a * * pr ot es »     las parteTm óvflÍ.* F> ~     drado°n dS CedenC‘a’ en kíl°8ramos entre centímetro cuadc v a ri as “ *“ • adorne desde la unidad vec-'m-3 ) nnP -- operacion manual en cada tos de l a fre nte; 4} l t r -n l ^ ^ mMUa l dtísdü P«ntosselec p r im er m é t o d o d e c o nt r o l q i i ^ u ^ 0 ^ ejU r ad a de ia ga 3 ¿n 'a - E3 b le ma s d e s eg u ri da d F ? * “ >   Pnm eros diseños rien eprote rc e rm é U o “ ' cL 2 ^ ' - Puent e" El S ól o c o n u na o pe r a c ió n ^ c ua i 'í or a et od^a d o p t a te (piña). “ aü íoma£ica de la máquina de cor-'

’■^

DISE ÑO D ü   i-OS ADEMES MECANIZADOS

F‘     = d r a do n ^ ° Per ad Ó n’ “

l og ra m o s p or c en t í met r o c ua -

  Dútzncia entre los ademes.  Esta distancia es importante en los os y depende delas condrciones del piso ydel techo,de la capaci

cálcu dad

secho ^ 'J m S’     dehS  condiciones     de   l «U  »o demater     ial   dede    sechos (hundi mientos), y del ritmo del avan ce. Generalment- se to ma como 1.2 m de cent cent ro a centro. centro. Se s eñala eñala co como mo cc en en l a ¿ ra 4.2 D m m á a j h , ad em e en     f  e   frente. Existe siempre una pequeña distan“ ,r-S‘ít ó :.Sarbon dela fre nte yel extrem o del escud o.Esta distanci a E v t z *? coníoims        corta la máquina de ex t ra - ¡°n y  pued1:;3“ “

^ *. »***« P ara intervienen en el contro l de los etira toS° i^ ma d e a de me. P or ejemp lo s i l os a d- m- * h f n d co s ío d el s is t e man en t ec ho s fu e r te s, d e h u nd írm eled -M ? Ca^ ci dad dec a^ase ran la presión el techo n>   ademes no soportaPr es ion es e x c ¿ s ^   p Z T r i T a / ^ r : ^ ^ ^ *               en ios ademes. Por el con t— A «• ^ de mantením]enío dad de     c a rga e n u n t ec ho d ^ V ^ r ^ — n-r^^ ****   C   apaci" 7 ^   1T       ^ *     teCh°’ y eJ uso innecesario de ¡os ademes ‘u;i!-s ' de alto costo incremen-

como

ii'szzr

**k profu nd¡da ddd

^

 Den sid ad de carga. La densidad decarga se obtienecon la fórmula sí guíente: F C4-f/o)c n  

(4-9)

en donde

Densidad dedecarga, toneladas metroladas.cuadrado /n   =- Capac:uad cargaendel ademe, por en tone

-

 

 

 

 

178

AOSMES D£ ACERO EN LAS FRENTES LARGAS

DiSEÑO DE LOS ADEMES MECANIZADOS

ls ~     Longitud del escudo, en metros. !0     = Longitud de la frente sin ademes, en metros. c   = Distancia entre los ademes, en metros. Alturas máximas y mínim as. “Máximo”y “m ínimo ”definen las altu ras de trabajo de los ademes de acuerdo con las'condiciones geológi cas yla evaluación de convergencia dela frente .D ebido a los cambi os en el espesor dei manto,algo del carbón se deja en el techo,tal com o, se indica en la figura 4.13. Las alturas de trabajo se obtienen por me dio de la expresión siguiente[2,pág inas 595,5 97]: .

hmúx  

.

g T ir ^ =

mav m c /

~ Espesor o potencia promedio, en met ros. ~     Desviaciones geológicas en ei espesor, en metros, = Convergencia promed io, en milímetros por metro. = Anchura (claro ademad o) de la frente, en metros.

Como un ejemplo numérico, calcúlense las diferentes alturas en un manto p rome dio con /n av = 2.5, y con desviac iones m ' = 0.375 m. * *7 ^

YFL   rn3. v

m3 V  m-    c      ■/ en donde /¡nix ~ A ltura máxima, en metros. h   mín = Altura mínima, en metros.

=

1- ™^

=0.2556

h   más ------= 1-1 X 1.8014= 1.98

( 4J °5

‘min

(4.11)

Esto significa que e! adem e deb erá tener un a altura casi dei doble de la quetenga el laborío más bajo.En la ecuación (4.11)se substi tuyen los valores toma dos de la tabla 4.4 para calcularlos esp esores mínimos correspondientes a varias a-ñchuras de la frente.

Tabla4.4 Alturas m ínimas que serecomiendan ra diferentes espesores dei manto 2

  Espesor                          promedio   del manto            Convergencia   fm )     fmm/m}                0.70 Q.80 0.90

40

1.00 1.50 1.80 2.00

50

aV'ar fiifrrcncias

SO

Z

y 53,

paralos ademes mecani zados pa 

  Alturas mínimas de los                  Desviaciones                ademes mecanizadas            geológicas                  f/nj                            l —1.75 m l - 2.5 m          13 .0 ni              0.05

0.68 0.78 O.SS

0.65 0.75 0.85

0.63 0.73 0.83

0.05 0.10 0.15 0.15

0.56 1.51 1.86 2.06

0.93 1.48 J.83 2.03

0.90 1.45 1.80 2.0 0

0.20

2.26 2.46

2.20 2.40

2.16 2.36

0.20 0.25

2.66 3.06 5.26

2.60 3.00 3.20

2.56 2.96 3.15

 o

2.20 2.40 2.60 3.00 3.20 - .¿T-ira 4. ¿3 Alturas de trabajo de! mantopara ¡es ademus “caminarucs”(2j.

179

o

 o H o

ADEMES DE ACERO' EN LAS FRENTES LARGAS

DISEÑO       DE LOS ADEMES MECANIZADOS

181

4.5.2

Sist ema alemán

Tachoprincipa)

Las capacidades de carga de los ademes caminantes de cuña y     dees cudo se calculan como se muestra en la figura 4.14 [55,2, página 605]. Para los ademes de cuña (figura 4.14c7), al utilizar un factor de seguridad n, co n K =     1.5, 7 = 2.5 't on/ m3, seti ene que: ■^max = 5fi;n    

(4.12)

en donde F míx ” Capac idad máxima de carga del ademe de cuña, en to neladas por metro cuadrado . m     = Potencia del manto, en met ros. n   = Fa ctor de seguridad, en general se toma como igual a 2. Para los ademes de

escudo, como sev e en las figuras 4.14b   y c:   f

=   y•V r    

(4-13)

en donde• F =   Capacidad de carga,en toneladas. R     = Reac ción del pistón, en toneladas. Lf — Distancia de la carga recibida a la charnela o articulación   po sterior, en metros. L r = Distancia dei pistón a la chamela o articulación posterior, en metros. . 4.5.3

(él

Sistema inglés

En estesistema, el peso del techo inmediato se toma en considera ción, como se muestra en la figura 4.14, y se obtiene po r medio de la fór mula siguiente:   jC*m(n   =

7 —

----

-

A - í

(4.14)

en donde F mún ~ C apacidad mínima del ademe, e cuadrado.

n toneladas por metro Corp s hoóru-:a cu ñj v ._•!ü.;i ;U(jc

uc

. ¡ns ,,

1 0i

V

earmj?a¡

it v s [2. 5 5].

•J82;

AOEM ES OE ACERO EN LAS FRENTES LÁRC3AS

DISEÑO DE LOS AOEMES MECANIZADOS

183

m = P otencia del manto. 7 = Densidad de! techo inmediato, en toneladas entre me tro cúbico. K     = Fac tor deexpansión dei techo inmed iato; sepuedeto mar como 1.5, en promedio. K,   recurra a la sección 1.3.3: “Presión en Para obtener los valores de •las frentes largas”. W, Wilson [56, página 57] ha analizado las cargas bajo condicio nes inclinadas y a nivel. En los ma ntos inclinados, la carga en los ade mes se obtiene con la fórmula siguiente, como se muestra.en la figura

ÁnguioS da mci¡nacj

Figura

ón de¡ manto

4.16 Variación d e las cargas con e l ángulo deincli nació n

[ 56].

4‘1?; y se calcuian y se grafican varias cargas contra el ángulo de ínc’ inac:on dado en la figura 4.16 [56, páginas 585-536].  f = w (

^

\tan
\

      

j                             if.oj  

®n donde Í         I 5 3rSa de aÍU3te 0 de r°’ación d d adem a, en tonelad as. M' - Peso deí bloque sobre el ademe, en toneladas. 5     = Angulo de i nclinación, en g rados. .Figurs 4.15 Cur?ss sobre los m aníes inclinados

[5«].

¥> == cipal. Angulo de fricción

enrrs ei techo inmediato y el tedio orir-

184 ademes oe acero en las frentes largas diseño

de

lo s  a d e m e s mecanizados

18:

n   d

: N üm er °d e1^ 2 ^ ! ” '“ '”,* f ”ant e"P 0r met rO line al deia fr t “ n

COmo°'9M ade m' “ « •

* = La distanci a entre la parte ™ í 4A7)’       en ” ««*• = J ® d ir ( f ig u ra 4 .1 7 ), . e n m e tr os " •' a de“ ey d t ed '°« n Espesor del manto, en metros . cúbico. 4 .5.4

Sistema austria austriaco co

se puedeícalcÍar í oT oT üuf^e n  

Ì“ 7''

0

Segün la ecuación (421) mr>f^   inc re me nt e, el ad eme deb erá U r m £ Z nrf ^ ^ dem, m!« ) s e nu.r esta área se deberán escoger  2 Í7 S ^          para    ° 1   ‘íje m es -mas resistentes. 4 -5.5

momentos de ios ademes hidráulicos ^ ’ pagma 617i mento d= la c arga m uert; ¿ f f  s t c^ : S “ ser mayores que 01 m°R Ui + l  ¡ +l 3 ) > G t

d + e   (4.16)

7

Gt ~&{d + e) (7 zsfXd +        e)  _ J 2_ A - i 7

i? =

0

*

i: -

7Pa  

\

(4.22)

?n donde

]

(4.19) .

A' - i

(4.20)

7 7 -

(4.21) ■

en donde

** "

CuT= (qW)V*fí      1/4 (6 3 QQ

“C aminant« ” ™ Josii-Jíi- Gouí1íol¡.'í firaficadas * ^  

(4.18)

£ ü ± i 2i « 4

Sistema francés

las medidas de con veíg^n aÍe n h T *       Í i-9j la fórmula Siguiente y por lo ianflT?" ' Zan e*^ minas decarb ón f 4 Ce ^ ;

(4.17)

ni?,

¿i + / 2 + / 3 = 2 c/

i?0>~

e* tonelad as entre metro

de SOPOrti * -

uoi dad hidráulica.

frente en mr Cl7  Convergenci a en ]a frente ' av avan ance ce.. * ! n m* m*íi íime metr tr os po porr metro met ro de ^ ~ Esp Espesor esor del del manto (ent re  R0    v 3 \ ? = F act or de hundi mient o pa, ? ? '“ metr0i «lleno nneumátic e um át ic o: o0:  j s rara r ar a r;. r ;. l e r  r ení° en í° °; '6 í í » ^ = Pr Prof  ofun undi       dida dadd baio bai o k i, ? ”0 nid™  ni d ™ l«o. l «o . ¡,000 m). " “ • en ® «ro s (entre 100 y p*      Capa Capacida cidadd para soportar car a del del ,, i po r m et ro de lo ng itu d de la íV en ^ ’ * to ne l^ La apiK ctón de la ecuac ión ,.i •'% ¡ M -Ji p a“>^

,

P^f un rt ida d d^ “ -00 n“:W “ ^ 4’'3 í59’ m 'n dM «ntss «pcvjrcs

 

 

 

 

=11 L.A3 f-i-itNCj ! >LARG AS

Capacidadde soporte da carga Uon/rn)

m

oy h   cap  capac¡   ac¡jad    jad   di “ porK porK

DISEÑO OS LOS ADGiViSS MECANIZADOS

1S7

equivalentes qW . La convergencia dis minuyerápidamen tepara las ca    pacidades de carga de 10 a 100 ton/m. y no sed eberá permitir que la convergencia sea mayor de 40 mm/m. Se indican las características del tedio clasificadas en las catego rías A, B y C para las capacidades de soporte de las cargas que se de sean (en toneladas por metro) contra los espesores equivalentes de los mantos qW en la figura 4.19 [59, página 54]. Las características del techo A,serefieren a un “tech o fuerte y grueso” (de más d e 1 m) formado de arenisca, lutita con arenisca, conglomerado v roca caliza fuerte. E xisten pocas fracturas y el techo está cortado form ando gran des bloques por medio de fisuras paralelas que se inclinan hacia la cámara rellena de material dedesecho. B se refiere a una “cámara de desechos fue rtey estratificada”que secomponede estratos más delga dos y fr actu rados en una malla más fina queen . A.La curva C serefiere a un '‘techó frágil” (carbón, esquisto margoso, lutita) ei cual se des prende en pequ eños bloques tan pron to como en la frente. Como se indica en la figura, es suficiente un ademe para 140 ton/m en el techo frágil, mientras que se necesita una capacidad mínima de 250 ton/m para los techos fuertes y gruesos [59]. 4.5.6

Sistema polaco

El sistema polaco para el cálculo de ademes ‘"caminantes” se basa en las griecas ríe la frente. La capacidad promedio de soporte de un área ademada con tres unidades,se muestra en la figura 4.20 [60, 21 . • P0 =   --------    j    ------- n  

(4.23)

se tiene que

i/ll :'m¡

trabajo a unf"cSÍdldlVdíToü

.« o , A, . , 0 , OTt T t.y  

h?& ? &

dcUspesorde

P» — Capacidad promedio de carga, en toneladas entre metro cuadrado. P¡   = Carga nomin al de una unidad, en t oneladas. P 2 =   Carga sobre la unidad cuando avanza, en toneladas, se te ma como cero. P 3 = Carga sobre la unidad recién colocada, en toneladas. F — Area de la frentecubierta por tres ademes , en metros cua drados. ii =   Factor de eficiencia de ¡os ademes, se toma alrededor  de 0.8.

788 DISHÑO OE LOS ADEMES MSCANíZADOS 189

fienje haciendo un total de 4.6 m . La carg a nomina] soportada es A 70 ton por pata o pierna, y el ademe armado que soonrt-, vamsnt e una c arga eS^ = - 23 ton por pierna.   pa co n cu at ro pa tas . En ton ce s, qui' ^ = 4 X 7 0 = 2 8 0 t on A =0

- A =4 X 2 3 = 92 ton F ~     4.60 X (3 X 1.4} = 19.32 m3 p _ 280 + 0 + 92 ' 0 ]9_32 ^ Q-8 = 15.4 ton /m2

grupos '•índices de techo”co.no sede“ ^ ^ 4 ^ 7 El índice L   deitecho se puede tomar de!a tabb 4 s ™ }   u~ se puede calcular con la fórmula siguiente [60]: = 0.00L  64

(4 24)

M í a 4 .5 f a di ce s d e t ec ho p a r a ] a e va l u ac i ó n d e l o s , d i me s m e c á n ic o s *

C ia rí a 1 II

In di as da [echa     ¿           

0<£ < 18

18 <

£ <

1Í

'

£‘“ rbon Rd '!BP®a KM e r e lte ch o. a d eme ! *

III

3 5 < i< 6 °

IV

60 < i <,30 < 1   < 130 13 0< Z < 250

»2«

  z s s t i  zzs    s                    s  / s  ™

-or no se mu estra en Ja fi.rU-a 4 ->o - V r '

C ar ac ri* ^id ,ech<]                         

fc t 5 kW “ * "<“ >» « t e, -

valores más peqaecos de¿, sehunde ei c“-ho P ar a « lo re s m d s g ra n « . „ t e ch o ! e v ue iv m °s « P -s e d e m =,i CO TÍ adB da i Generalmente , el techo * hu„ds, „ero el H ,-« r ' nuen toes más difícil   — El tec ho es fue rte, no y°r‘ S e h   und e c on a ten ci ón s^d ai f u» do e x p í e s ,

"r r » »

JilChur a d« & fr ente . VCb) —  ______ ______ _

aViírrsi'erJncbs

2  

L >   2 5 0 •;echo E3 3, « .-«o'sc hunde ; ap üc ar ios * » « • » d* »O « , ¡as mina s. .......

y   60 .

^90

AOEMES DE ACERO EN LAS FRENTES LARGAS

DISEÑO DE LOS ADEMES ¡MECANiZAOOS

191

en donde L   - Indice dei techo: ab   - Resistencia a la compresión uniaxial de l a roca dei techo que se mide sobre especímenes secados en el laboratorio ^ en Kil ogramos por centím etro cuadrado. i - Coeficiente de resistenci a in sim ,   0.33 para arenisca 0 50   pa ra hm oh ta . . K 2     = C oeficiente de fatiga, 0.70 para arenisca, 0.60 para l imoiita, in situ,   0.60 para are

^3 - Coefici ente d e conten ido de agua nisca.

es ?o uoKg/cm S W ], l? H P ardetecho a,a re n ÍSse Ca CUya res i s ten^ es dcee Jü e]° índice convierte en:

Las capacidades de soporte o carga de los ademes "caminantes” en toneladas por metro cuadrado, se proporcionan de acuerdo con el espesor del manto y con las condiciones del techo. Varios índices de techo (de las categorías III a V) se grafican en la figura 4.21 [60, 2]. Algunas compañías q ue fabrican ademes seindican en la fi gura. La distancia sin ademes delante de la frente se relaciona con el índice de techo y con las "lajas” que se forman en el techo,como se muestra en ia n gura 4 .22 [60, 2}.La altura de las lajas/zda un crit e rio delas condici ones de trabajo:

a l a c omp r e si ó n

L   = 0.0 064( 500) 1*7 X 0.33 X 0.70 X 0.60 -34 que corresponde a la categoría II en la tabla 4.5.

Rellano de

J

h > 

SUom peligroso

/ ¡ 'i m atBrial cis /T\ 20

ra 4.2i C   jejenes dv iti'tZhoí    

?

25

30

CTOacidsd de carsa (to

n/m2}

r Í¿ r 3 dC ?CS a de m es

'? Yv , tdesech0 b aj o d if e rí a le s

L~J 15 !

S 2i

 Ib)   X .

\£J !* '

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_ 20cm con

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normal

=. 22? ? , 9 //.. ! '

Figura -r.22 Distancia sin a'JyrriíS '¡.- gun [es !nJic«< do c.’cho [2, óGj.   peJi^roso; 10
ta z    

ADEMES OS ACcfJO EN LAS FRENTES T abla .4 |j£ _Á rea s per m

fL

Carezor , i

í-ARGas

D B E to D E L O SA O£ ME S ME C A W Z AD O S

isibl es

índice

I      

f™

=

lecho L 

III

 

35-60 60-230

19 3 de techo

T echo

a  

    Condiciones ds techo           

Lun olít a de ur aoü

V(a)

co nd i ci on es

Limolitaque formavetillas acuifera, grieta s s inadem e.’ Liraoijta fracturada, acuifera, techo quebradizo.

iS-35

IV

d¡ fe«tes

 

0-18

IJ

s

hun dim iento fáci

de hundim

l.

ient o t í pico,

t a fuer te, esquist

o de

1-2

2- 5 5- 8

  b tt r o a re n is c a d e g x M og r a e s o.

130-250

Roc a fuerte con limo

, areni

sca

congranode finoa medio V(bj

"Vurreferencias

(techo

>250

fuerte)

.

Sistemas de relleno paratechos Sinhundim iento.

2     y   60 .   

C CASO A SO 33 :Aníes : A n í e s dds( s( c orte o r te con 20 pp

20 < l < ?0r^                       

.J.

s ss

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d' C,0neS ^ te dl °' - ^ P o -io n a n t 4'07 Sistema estsdounids

  Mu.es    (Oficina        (Oficina de Mi nas de EE UU , se

exisr*    

vvo| o | aa^ ^

Q

 — rCTtCSCOn-

B u - m m of vr  figura 4.23 tsrirr.ación de U. S loS™ P«¡mknHos     d e los ade me , “c a m Ü ”

ise

^

‘¡

Bureau °f 

to se comporta como una vi»a vi» a =„ í3“* í3“* d t5cho inmedia de ia frenEe a ^na distancia Iguai a la aItu ? h & deiant e a soportar se extiende d^d?   p? * manro ; ej techo que se tura supuesta. En la f1gura 4\ 3 3Ctremo del voladizo hasta Ja ir a 246], 4-2" muestran tres casos [52, 29, p á¿ na

En el -primer caso

.es ^

5norm' dles        de         trabajo

u

 

 

 

 

 

 

 

 

 

e¡tercer caso existeun gran ^ - Si os

 

 

voladirn

 

r,

 

 

^ S£ M U)          

 

 

 

 

 

(4 25)

en donde

'

^ m° Jds I a de ms y iá or il la de hfZ V 7d ?í ?ma       (hU5C0)       enEre ei MmiJar al primero, excepto que sJ u / h áiCarbon- ;else^ nd oc asoe s *• “a hecil° ™ corte en la frente; en

 

t T ng       dit ud f - Lo •w ,V def 1,° l a vin, is na.e díato

se va a soDort3r 

^ '26- í

 

 

 

 

 

 

 

 

iív¿ -1Q4

-v- "'

j-g f

ADSMSS de   ACERO £N LAS FRENTES LARGAS

i ^ w H ^

=     Números de los casos: 1, 2, 3. ~~   Espaciar a iemo prome dio enereios adornes , = Densidad prom edio dei peso de la roca d ej techo. ~     Espesor dei techo inmediato. ~ Carga míni ma cedente determinada para ei ademe.

El peso del techo inmediato calculado con la ecuación (4.24) par!! 3 y Para l0 S escudos en la frente ^rga sepresenta en la figur a U , página 247], En el cálculo, el lecho inmediaro no esrá en voladizo sobrelos rellenos de material de desechos; si no quese hunde en el bord e del relleno dematerial de desechos,con u n ángulo dehun dimiento de 15 hacia dicho relleno; este es e l ángulo que se observ a con mas frecuencia en los yacimientos carboníferos del Este de los

VENTAJAS YDESVENTAJASDE LOS ADEMES MECANIZADOS

195

Estados Unidos. Como un ejemplo deutilización de la f igura, supón gase un caso en donde el techo inmediato es de 20 pies de espesor. Primero, localícese el horizonte de 20 pies en el techo. Extiéndase este horizonte hacia la izquierda hasta que se intersequecon laslíneas que se señalan como “frente corta ”,“ frente larga” y .“escudo”.Ba je una línea vertical desde cada intersección hasta que toque eí ejeho rizontal de la “carga mue rta”. Los pun tos deintersección indican qu e la carga muerta por pie lineal de frente es de 23 toneladas para el es cudo, y de 28 toneladas para las cuñas de la frente larga.

4.6

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LOS ADEMES MECANIZADOS 4.6.1

Ventajas de los ademes mecanizados

Baja conv ergencia.   Los sistemas hidráulicos controla n ei techo con mucha eficiencia. Los grandes escudos sostienen ei techo eficazmeniiempo   jueves

viernes sábado    

f ig u r a 4 .2 5 C o nv er ge nc ia en la s f re nt e ¡necsnjzudüs [2.6 I j.

domingo

s so st en id as

Lunes

c on ad em es co nv e

n ci on al :; o

195

ADEMES OE ACERO EN LAS FRENTES LARGAS

te Las'cónvergencias qu

™“ f 6 mebW0; k I 500 a ">00 0     to n e l11 c i' ó n

 A

APUCA8IUOAODELOS AOEMÉSMECANIZAD OS

e se miden en ios adem es “caminantes” y e r 

1« - t— p ued en avanmc reme nt a la producción (más de

*

t~ ~ 



;

eds e  —

^

Com paración entre

197

los aist einaaclási cos de« tan * y Iosdea< teniC Eficien cia ¿e ademe l     Area      -----      -------------    abierta   „„    i,       ; ~

  , d   ■ Producción Avan ce en la fren te

^

^

^

^

J ^ O,

  Adornes clásicos:  postes     h idráulicos + pos^d^h^Z                   

A *

Costo de h mano  ¿sn krr. 0rs   '

m /m l,/ D M ¡           '

~~~

Mínima Máxima

°-73 3-73

5J6 -965

207 49 0

12.3 28.0

6.6 11.9

16.56 8.73

.6.65 3.61

Promedio

2.39

?2S

356

19.7

9.8

11.37

5.43

23.3 71.2

9.3 27.5

11.08 3.33

4.56 1-79

49.9

16.2 6   .  77

2.98

Ademes mecanizados

SK SK 

SK

t í V cTem se ¿ . r t: a

 

TZ

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 ^*~ 

1W

rendr

ient0 P°r hom bre-turno con

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Mínima Máxima

1.61 552

735 303 i  766             .    732        

Promedio

4.35

1173

55 2

“Ver ru/er* i»í¡a\2 y 63.

4.6.2

 —

Desventaja s de los ademes mecanizados

unca i el uso de ademes caminantes.

*

n Z H > T ie "'a nt en imi ™‘°        El costo de mantenimiento esmucho . .6 .lito que el costo correspondienteparaiosademesconvenc.onaies Estos sistsmas dead- “ —

- o de■

  Especificaciones geológicas.   Las especificaciones geológicas son dífí ° nCeS!SS operabil idadmecánica.e SPeS°r ^

4.7
APLICABíLIDAD

CWnp* ^ « mM?° Y C°n Us co”dici one5 de

DE LOS ADEMES MECANIZADOS

  Bo“rd
*» « *»•. "«mta»»,

" y sob re ,oS acci-

™-u tt p,.u - ™ „dos d o Tr “n aU nq ón, Ue SOn muy(imitaciones ef ic ace s P” tanto so s ten n T la adOS’ mecanizaci tie nen ~ „eri¿ v eti.JS com o técn icas en su aplic ació n. =• - >-•

 

 

 

 

 

 AD EM ES DE AC ERO EN LA S FREN TES Ú R G A S APUCABIIIDAO DE LOS AOEM tS MECANIZADOS

4-7.1

Condicion es del techo

El tocho sedebe hundir. Sí no se hunde o secueto y se cae de

e! rezagado. Las fallas grandes son imposibles de cortar y hacen nece sario ejecutar nuevas obras de desarrollo. Los paneles o cuarteles ópti mos son los grandes, con pocas o ninguna falla, de manera aue una vez que se establece la frente larga, los trabajos mineros se «aliz^n de manera tranquila y sin problemas. 4.7.6

4.7.2 S6r

Condicione s del piso

suf^C3'en^eET3er1^ f uerte para resistir “intru sione s”

Y, también Un Pr° blema «a ne e conve r-en-ia Se rf-h • ‘ondiClones del.tech o debido a k alta convergería. Se deberá dejar algo deí carbón si éste es duro. 4.7 3

c o rta r“ dio del ma nto antes de escocer

El agua en la frente larga es perjudicial y corrosiva para los ademes. Bajo estas condiciones , sedebe drenar el cuart el por medio de-perfo raciones o se deben escoger ademes especiales anticorrosivos. El a-ua es siempre una desventaja; los mineros detestan laborar bajo condi ciones húmedas. 4.7.7

r ° mn t e s L as  “ta»«        

’*P“

los.“« uiP« * ^»ado *bera hacsr un buen estu-

r e¿ :z s : ^ T

iz

Longitud de l a frente y velocidad de avance

¿

4-7.4- -ínclmacmifde! manto

^

tz

^ mos                

o s h a s ta co n 3 5° d e i nr i’ ^ ° S es pe cia k s s e P Uá ci en ' mchnacion por medio de a demes

La producción depende de Ja longitud de la frente larga y de la velo cidad de avance. E stos son factores impo rtantes en ia vi da de! cuartel y en e. numero de frentes de trabajo. La capacidad de acarreo se de berá escoger para satisfacer estos factores. La velocidad práctica de las i rentes larg as fortificadas con ademes "caminantes”es aoro:™ -.dámente de 5 a 6 mpor día, en promedio. 4.7.9

4.7.5

Vida del “panel”

La anchura del panel o cuartel deberá ser lo suficientemente grande para garantizar el uso de ademes “cam ina ntes”. Sene cesitan 15 a 20 días para instalar ei equipo,.lo cual se añade al costo de! carbón- e! gasto es mínimo en los cuarteles grandes. Sin embarco, los que son muy grandes pueden necesitar gastos pura ei mantenimiento de las entradas, aunque esto no es difícil de resolver. La anchura óptima ■!   ,  000 m. que se ha encontrado es de 800 a 4.7.8

ex pio ta r ma nt “caminantes”.

Agua en la frente .

Espesor del manto

« ^ r bargo las irregularidad « grande, „o se

el carbón que Se ha desprendido

199

Fallas pequeñas

LaV ^dq^rdt l ^LT aL” * ”!3 1" CWtT S POr fdkS masiadas falla s son un ^o o ie ,.^ va ^rtar es^ dificultan s ^re;lsyu queretardan e iavancey

Número de tumos por d ía

Para maximizar la producción, las frentes deberán operar continua mente, pero no es posible que esto suceda to do ei tiempo Se ha obser/aao que dos turnos por día son bastante prácticos, de,ando un manten imie tum nto os y las es. entars Sin embarco ei  pturn r omoedpara io seelindi na a 2.5 po r preparacion día , al increm e ei r / ^ ’-ro de rrer.tes mecanizadas [64 j.

20 0 ADEMES DE ACERO EN LAS FRENTES LARCAS

4.7.10

Sugerencias para una buena instalaci ón '

con ? Para alcanzar una producción re-ular  deberá n obser varlas sugeren cias simie ntes

-

■ ^

CAPÍTULO 5

trasiom^

1•La frented eberá ser rec ta 2' - n t « “ t d-ee l a r trad/ deberÍ" SWto“ “ -t e la frente. Lo s   p¡sos an ^ os Z° ^ Y      dar     sen  ™  a  3- H sitio para la listo con anticipación fr-nte, deberá estar 4' e lL íS a fd ^ :': :' : addeem ee"" Se dd eb e r á Pi “  Z St y: 5’ ^nZ 6 E s mis K *n • ♦ i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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S K X S & R 11. Fi nal ment e, dura n t» a o o e r,^ gencia y se d.b'+ ¿ . PT g í co mo detecVaTiaf c i '°

T *~ « » « oy,do sif i7 a uran, e °P«aci ón. ’ * deb erd ” «*1» conv er : ” °Vf af cn tos de , os « * < *•

«locar 

 

 

 

 

^

ademes adúnales fes neX i o.

IMPORTANCIADEL

CONCRETO

»?***

L UL bsW éfo ‘ eoT de S ef l at o '*« ° « l as e nt rad as U íeíonos s° n muy necesarios

Pr efer id o pa r a su i n

 

; Ía    Ss   f  a- Primer° en k SUPW&ÍS- - ajust aran s i es nece s ar i o.

s es pecial a las conZ'oLTy^as   q

 

^  d^ n

s.l



 

‘° S

Es ¡imitado del concre se está to com o material de díaademeen las mina s Sin embargo,el uso su utilización volviendo cada más frecuente y se considera necesaria para ciertas obras mineras como son: • T iros o lumbreras.

7

-----

•

Galenas o socavones de sección grande, estaciones de bombeo y estaciones de volcadores. Revestimiento para eliminar el fracturimien to de las rocas . Piletas de agua. Diques para agua, incendios y explosiones. lecho artificial para la explotación de capas o mantos múltip les.

Y

construcción, el.cq'n¿é151e..disefla principai^Como material de « n lh , H U reSKt lr eSf“eKOS de compresión. Si n embarro, agrerando varillas de.acero_D.ara tormar un nuevo material que se conoce como concreto refo^do'-, podrá resistir entonces esfteoos de tensión Ambos materiales, asi como su aplicación, constituyen una parte esencial de ,a ingenierí a civil. Estecapítulo trata sólo i os ou,to s m í c T T       tona del coccreto , especialm ente en k> que se reiaciona con las aplicaciones de ia lista anterior. .

-5.1.1

Ven tajas del concreto

Las ventajas del concreto como material de ademe, superiores a las de ¡a madera y del acero., se pueden resumir como sigue: 201

ADEMES DECONCRETÓ'

un aresisten a Í- Como materia] que trabaja a la compresión, tiene cia muyalta y es bastante económico. 2. Los componentes de! concreto (cemento, agregados, agua) se obtienen con facilidad y en cualquier cantidad. ' ¿f ie sta ? 611'^ '“ 5 de SSt0SC°mponen£es no P«sentan ningu 4"lular ™Cr ”£ °

C° ¡ 0C: lne Con fadlida d ^ 3a mayo ría de io s

7" SegUl° C°n r£3PecÍ0 a ía resistencia al fue*o 7. Debido a quep roporcio na una superficie. lisa en los revestimien tos, disminuye la resistencia al flujo del aire. - Us condiciones atmosféricas n o lo afectan y, por lo tanto tie ne una larga vida. ’ 5. 1.2

Desventajas del concr eto

Algunas desventajas para la utilización del concreto, las cuales se decomo s i l u T C0"

°

dC SU aPÜCa dÓn- 56 pUede"

5.2.1

acero ^ seÜene ningÜa ralor'A diferenci dd ero ooCrde°.‘r!ÍCmra de la madera, d0 no puede volver a utilizar y cora lo tanto,sede beeliminar. 4. Dado que el esfuerzo de compresión del concreto está en gran parte en función d.e su elaborac ión, la cantidad de compo nen ^     Se deberá* controlar cuidadosa rnenfe t / r , mente. Su utilización requiere mas supervisión que la que se necesita para el uso de otros materiales. 5.2

COMPONENTES DHL CONCRETO

a concreto e s esencial mente una mezcla de cemento

Cemento

El cemento es el componente más importante del concreto. Cuando se mezcla c on el agua form a un material duro que mantiene junto s a los materiales que se añaden (agregados). El “cemento Portland” es el que se utiliza con más frecuencia en las operaciones mineras. Sin embargo, en casos especiales, se usan cementos-de fraguado rápido. Cada nación ha establecido normas para el cemento Portland, que se fabrica bajo éstas especificaciones y que se debe utilizar de acuerdo con estas recomendaciones. Las listas de las normas británicas y esta dounidenses se anexan al final del capitulo como apéndi ces. El cemento fragua después de que se mezcla con el agua. El tiem po mínimo para fraguar es de una hora y, el máximo, de 10 horas. La temperatura es un factor importante; el fraguado se reduce bajo con diciones cálidas. La “dosificación o proporcionamiento”, que es cantidad de ce men to en kilogramos en una mezcla de1 mJ d evolumen s eobtienecon la fórmula siguient e:

1.Tienem uy baja resistencia a la tensión; entonces, no sedeberá diseñar pa ra re sist,r esfuerzos de tensión; pero sise usa baj o ¿stas condiciones, se deberá reforzar con acero ~ i e í™  í  ™ LT r rde de T f f  * Sin r‘ r ‘in 8 Ü n al is0 i s 0 p re ™   ™ ’ 10 W ” 0   su®. tR T S de b       madera 0 con 3 F7 cT deformacion es del acero

203

proporciones que dependen de su utilización futura. Se pueden agre• gar algunos materiales para satisfacer ciertos re quisit os o para reducir  el tiempo de fraguado.

na

5.La aplicación (mezclado, transporte, colado) se puede mecani zar y,por consiguiente, se reduce el costo. '

COMPONENTES D EL CONCRET O

c

550 &D~~ V ■‘-'m ax             

en donde   Mt. =      Proporcionamiento      mínimo, en kilogramos de cemento po r metro cúbico de concreto. - 0 ^ = El tamaño máxi mo del agregado, en milímetros. Se puede ver que, cuando se incrementa el tamaño del agregado, decrece la cantidad de cemento, esto hace que el concreto sea más económico. Es ventajoso utilizar agregados de gran tamaño siempre que sea posible. En general, el proporcionamiento o dosificación es de 300 a 350 kg/m3. En casos especiales, cuando se requiere una re sistencia más elevad a,se usan proporcionam ientos de 400 a 45 0kg /m3. 5.2.2 Agregados

a ie -a d ^ fcra

va o roca triturada, arena}    f. v a«ua ¡os los que n ,- se com b inan •' a diferentes

el “agregado'’ es una y grava o roca triturada. La arena os el material de 0mezcla a 7 mmdeenarena tamaño y ¡a grava,.de_? a 30 mm.

204 . .

AD EME S DE CONCRETO' -''

íra ísnor f?“ mal° IeS 3 30 ” m n° Se “ til ¡2 a n c ua nd o s e d es e a °“ e e l i - e r ealice po r med io de tuber ías . La ar ena y la gr ay¡ fo r d uT an ye?f x ag íí a do .C O nC ret 0 " ™

m¡ Za n S“ c o n ta “ ió " “

v ol u men

Una “CUm   g mnu lo méí ric ¡ 1 ” mo st ra r l os po rc enmues t-a e„‘t / r La dis tríbudón ^nu lom étrica ideal f65 “ , ■ « fiSlf a Pira grara y en k figura 5.16 cara arena L ™ a“ ™ *ra™>“ d*i- a gregados deberá aproxi5.2.3

COMPONENTES DEL CONCRETO

y U  bentonita con gránulometría fina (0-0.2 mm) son materiales que también se utilizan para aumentar la fluidez. En concretos con altas dosificaciones de cemento (>     350 kg/m3), se pueden omitir dichos aditivos. Sin embargo, en concretos de poca resistencia, (200 a 250 kg/m3), los agregados finos deben constituiré! 10% del peso total de los agregados. 5.2.4 Agua El agua es un factor importante, en el concreto, pues produce la hi drataron del cemento y da la “fluidez” de Ja mezcla. La cantidad de agua que se necesita dependede la granulometría de los agregados y del esfuerzo de compresión que se desea. Esta cantidad se obtiene con la fórmula siguiente:

Otros compon entes

Algunos materiales adicionales se agregan ai concreto para cambiar su tiempo de iraguado y su fluidez. aer ara de calcio (CaCl 2l El cloruro de cald o es el agenteque se mi°.n mas frscuencia para disminuir el tiempo de curado dei con“ dCl 2% y“ agr eg aai aeu a í«™ «Ia. Es to itambién rh i" reouce elT tiempo ° de 1 a 3 dfa s- L2 temp era tur a cá lida deCUrad0 fraguado. H azúcar es un elemento-importanteque se aareaa para re tardar el fraguado en proporción a la concentración de azúcar. f 'T r , — La “ ni2a fina se obt ien a de !as Pla nías de «erafa y « un admvo aportante para el concreto, ya que incrementa su fluidez ddiante e, u-ansporte por tuberías. El bióxido de silicio puro (SiO-,)

2G5

'

Mw

A   (7 -

^3 7'

K)

se tiene que Aíw     Cantidad   de agua, en-kilo gramos por metro cúbico. A_ = Coeficientesegún l as condi ciones de trabaj o (tabla 5. 1). a = Módulo de finura*, porcentaje acumulado del agregado mayor queel tamaño dado dela abertura de'ia criba. " Sepued ever que,confo rme eiconcreto sehacemás flu ido,sene  cesita mas agua. Los agregados de roca triturada requieren más agua que los que secomp onen degravas. Tabla5.1 CoeÜc;ent es delas cond iciones detrabajodel concreto

17

Coeficiente   .4 Condiciones de trabajo Húmedo(de 2 a 6 cm de hundimiento) P lá st i co ( do 7 a i 2 c m d e hu n di mi en t o) Flui do(> ¡2 cm de hundimiento) Ver referencia

Grava 

45 50 5g

      Roca quebrada          5q

El 63 74

2 . 

(«} r !S Ur a 5 J C ur /a s S ra nu lo ro éi fi ca s d e g r av a y a re

(¿I

n as .

‘,¡1 ? mra " dr'r ¿nCC'inU ÍUsuma á,;!u s Pur'- ¡1t3.i2'acumulados y re te n te n ¡as naifes

norm;ilcx y usvioioos sntfc 10*J.

 

 

 

 

;® s :C•-’;

ADEMES DE CONCRETO

5.3

.CARACTERÍ STICAS INGENIERILES CONCRETO 5-3.2

CARACTERÍSTICÁS INGEN¡ER!IES DEL CONCRETO

DEL

ab =K{~~            0  .5

Relación agua-cemento

la relación agua-cemento es el factor más impor

tante para e l esfuer

~^s*aaz¡ssssa:  

(5.4)

Según G raf[67]: • K n   ° ‘ =v ^

1 (5 -5>

. en donde, üb ~   Esfuerz o de com presión, en kilogramo s por centímetro cua drado después de un cierto tiempo de fraguado. c¿ — Relación agua-cemento en peso. A   = Coeficiente para 28 días de fraguado, 95 0. .B      Coeficient e para 28 día s de fraguado, 9 .

Muchas fórmulas se proporcionan para expresar los esñi-rzos de   compresi ón en tér minos de l as relac iones d e * Según A b rí zí   [66¡   0¿

20 7

Según Bolomey [66]:

A   *«■- --

■

(5.3) ■

180 . K ~     Coeficiente para 28 días de fraguado, •= Coeficiente para 7 días de fraguado, 150. Kn   = Esfuerz o de co mpresión del cemento (de a cuerdo a varíanormas: 400 kg/cm2}. a      Coeficient e deman o de obra, bue na: 4, med ia: 6, mala: S. La cantidad de agua también es importante para las condiciones de trabajo del concreto. La tabla 5.2 [2, página 662) proporciona diterentes cantidades de agua. 5.3.2 Compacidad La compacidad (compactabilidad) del concreto es ¡asuma volumé trica ae los materiales sólidos (cem ento más agregados) en 1 m3 de Tabla2.2Cantidaddeaguap

,. ..n  

ara diferentes

a

Candían     _______ (Aguacsm e mcj

f«!ación agog/osmento |sn   peso?

te i : ar ena 2 : ¿ v a 4.

^

•

»r a

C°G “ m, in í0 P or t ÍMd “ naal : « rsen-

M uvkci

 

G.52

coadiciones detraba

  A gua

(kgfn t*/

jo3

  Resistencia               

(cunos. 2$ dias        

kg/c nr}  

130

«úmeaa

0:58

145

PIáScica

0.64

leo

¡ 0i

HuiQ* Uquids

0.70 0.76

]7í ico

n    ;5Ó

 

 

 

208

ADEMES 3E CONCRETO CARACTERÍSTICAS fNGENIERfLES DEL CONCRETO

--t i con creto Es lo contrario de J a “ Domsifi-iH” tr  fuerzo /íp«_ .. . , por osida d . Bien se sabe crue e l es-' con nia»» « * *

y   

~

(5-0)

. P = 1" A

en donde

(5 ,7 )

= Resistencia a la compresión del concreto después deun ti empo conocido de iraguado, K       = C oeficiente que cam bia según el tiempo de fraguad o v 3a _ granulom etría de los aareaados ‘rana co y ja n - El volumen del cemento en 1 m3 de concreto A - Compac idad, P = Porosidad.

------------Tiempodefraguado Figura5.3 Tiempode fraguado del concreto.

Sepuede verque al usar agregados gruesos agregado-cemento

5.3.3

*n u, uI ome tr fa -

S I5 1 — a gr eg ado s- cement o^

¡*    

F

Formad e los agregados

Relación  agregadoscemento   6-5 5,5

yangulosos

la relaci ón

enta la resi stencia !

Condiciones de fraguado

Las condiciones de fraguado son de gran importancia para la fabrica ción del concreto. £1 fraguado del cem ento se increm enta con el tiempo. Esto se indica en la ñgura 5.3 [2, página 666 J. Como se puede ver en la figura, el fraguado sigue una cuira loga rítmica ; est epuede dura r un ano y,ena gua,algunos años.E n el trabajo practico, se toman 28 dí as como norma y la resistencia a la compre sión se relaciona con esté período. Sin embargo, para un trabajo Rá pido, se puede tomar un fraguado de 7 días, que equivale al 70% del

'

^ í 0 "* “ y ta ma fl os de 103 o s m i os y ¡as     relaciones       

Agregados gruesos redondeados aginados finos irregulares Agreg ados gruesos irregulares y agregados finos irregulares Agrega dos grueso s angulare s o angulosos ' y   agregados tinos irregul ares

dismin uye yse increm

5.3.4

Granulom eíría de los agregados

re sis te “ dcpe nT de

209

S

 

dlaS‘ En

90 díaS’ !a resisEencía ss incrementa hasta

1~U% -de aquella que se obtiene durante el fraguado de 28 días. La condición “húmeda” del concreto también es importante Se   man tener  dura nte  dos semanas e n condiciones húmedas debe para obtener la hidratación completa. Además, la temperatura afecta la hidiatadón. El fraguado sucede entre lo y 2o C. La temp eratura más aita reduce el tiempo de fra guado ocasionando contracción; la temperatura más baja retada el iraguado. 5.3.5

.Condici ones de trabajo

Las secciones-siguientes describen los tres tipos de concreto que-se' Utilizan en la practica.

'; Í § ° "

-

A O EMEDE SCONCRETO

CARACTERÍSTICAS ¡NGENiERlLES DEL CONCRETO

Concreto húmedo.   La relación a     (agua-cem (agua-cemento) ento) es de 0.3 a 0.5. El cemento cemento deberá deberá adherirse adherirse o pegarse a la mano si se mezcla mezcla manual manual mente. mente. La cantida cantidadd de “reveni “revenimie miento” nto” es de 2 a 6 cm en el cono cono de Abram. Concreto plást plást ico.   La relación relación a es es de 0.45 a 0.65, 0.65, ya que contiene contiene más agua. La cantid cantidad ad de reveni revenim m iento iento es de 7 a 12 cm en el cono cono ddee Abram. Concreto fluido.   La cantidad de agua e n el concreto fluido es mucho ■ mayor que en el concreto húmedo húmedo o plástico (a = 0.6 0.6 a-1.0), lo cual   perm perm ite ite qu quee la mezcla se pueda bom bear. El revenimiento revenimiento es de 10 cm. cm.

se mezclan mezclan en en seco seco y con ellos ellos se prepara prepara un cono. Lue«o Lue«o se a*re<>a a*re<>a el agua y se mezcla en form a continua. “ ° Para cantidades cantidades mayores, mayores, seusa una mezcla mezcla dora o revolv revolvedora.To edora.To dos los com ponentes ponentes (ceme nto, agrega agregados dos , agua) agua) .se .se agrega agregann al mi smo smo tiempo. tiempo. Estos se se mezclan mezclan por por la acción acción de de los giros giros o vueltas vueltas de de la mezcladora durante 1.5 a 2 minutos. minutos. Para una operación operación continua, el primer primer ingredient ingredientee es un agregado agregado gru grueso eso húmedo, luego, luego, se añaden cemen cemento,agreg to,agregado adoss finos finos y agua agua quese mezclan mezclan no menos menos de 1 5 mi mi nutos (de (de 3 a 5. minutos minutos es es lo mejor). mejor). Después Después de vaciar vaciar o colar el el conc concre reto,la to,la revo revolv lved edora ora se pu pued ed elimpi elimpiar ar con con agu aguaa a pre presi si ón ón.. La capacidad capacidad de una mezcladora mezcladora o revolvedora se calcula como sigue:

Cono Cono de Abr Abr am.   El cono de A bram es un sistema sistema para medir medir el reve reve nimient nimiento. o. Se llena llena un cono circul circular ar de de 20 cm.-de cm.-de base, íQ cm en la parte superi superior or y 30 cm de altura, altura, en tres tres porciones porciones con concret concretoo y se

5.3.6

|<-10 c m — 5-j

F ig ig ur ur a 5 . 4 C o no no á e A br br am am y m e di di ci ci ón ón d c ¡ r ev ev en en im im ie ie nt nt

o.

t t

60 Y~a                

íi + r2 + í3 ---------   7 -------------60 -------------60---------

(5.8) (5-9)

en donde

Preparac Preparac ión del concreto concreto

Para Para trab trabaj ajos os pequ pequeñ eños os,, el conc concre re to sehacea man mano,mez o,mezcl clan ando do Tbdo Tbdo los componente componentess con una pala. Primero, Primero, el cemento cemento y los agregados agregados

^

. Q~ Q~v ^

compacta compa ctade medi oos,, de 25 deretira l vibrador cad a vez quedeja se llena. llena Después Desp ués dpor e 3 medio minut minutos,, el golpes cono cono sedel reti ra y el concre ccada oncreto to se solo.. El revenim revenimient ientoo (pérdida (pérdida de altura) altura) se mide mide según se muestra muestra en la fi fi gura 5.4 [2,pági na 667],

211

s

O =   Capacidad Capacidad de concreto concreto en forma compacta compactada, da, en metros metros cúbicos por hora. a   = Fac Fac tor tor de de condi condici ción ón,, a = 0.65 para para concre concreto to hú húme medo do , a   = 0.85 para concreto plástico. T       = Período de mezclado, mezclado, en minutos. minutos. ^ ~ Tiemp Tiempoo ae carg cargad ado, o, en segund segundos; os; gene genera ralm lmen en te. te. 25 s tn   h   = Tiemp Tiemp o de de mez mez clado, clado, en segund segundos; os; mínim mínimoo -de 9Q ¿3 Tiempo Tiempo de desca descarg rga, a, en segu segund ndos os;; gene general ralm m ente ente de 15 a 20 seg. U = Tiempo Tiempo de reposo, en segundos; segundos; es el tiempo tiempo muerto muerto o sin f^actividad e^ e^stre lo los per ío íodo s. s. \ ¿ —   ¡yipv • Como Como u n ejem ejempl ploo nu méri mérico, co, calc calcúleseel úleseel conc concre rett o queseoroduce queseoroduce en una operación operación para la profundización profundización de un tiro, por medio de de "na mezcl mezclado adora ra o revolv revolvedo edora ra de 150 litros litros de capacidad, capacidad, siendo siendo '/, = 20 t2     120 120,, r3 - 15, t4     - 20 se g y a ~   0.85 (plástico).

212 CABACTEaíSTiCAS INGENIERÍLES DEL CONCRETO

CONCRETO   ADEMES DE CONCRETO

5.3.7 5.3.7

Transp Transporte orte del concre concreto to

Tabla Tabla 5.4Tiempoparaqu 5.4Tiempoparaqu

213

itar itar las cimbra cimbrass (dias) (dias)33

Columnas, cimbras  

ie                 s0o^rte ^ p0o1r' m trannsps0 t ub uSbe^rí°as ie

ubder earnía ía s.sen aicon^o ^oesr^ r^msT lm nt es es 'en ^^ ^^tr ' steub e. n l^aLsmsec'fcac igsulm ien^oterírísa.nt

Cemento

Cimbras laterales A  

Portiand Portiand normal normal rorc¿ar!d rorc¿ar!d rápido

^ ^““

"t "t

 ™ ™ 

at

r da da ?       deteraiM deter deteraiM aiM p° p° r  jjaa

ga le ler ía ías , l a r es es is is te ten ci ci a e de "60 a T Í T ? * m m ° Ut Ut i C0 C0   “                      Ür os os y en el re llll en eno de las nem d, ra s d e \ f “ 28 d“ Sds curad o: do a 7 dí as de be rá se r de 15 1 50 a 30 0 k“ ’ dd fr fr as as “ -

£ r ^

?

t s “

* 30

ddeeeb bbeeerrrii~  

0 > i ? o ^ 3 ” f™ e "« ^ “ ^ ^ ir «■g/m } no  se     requiere requ     ieren     n agregados agregados finos .

j

Cimbras del piso  ,n 20 ^

3’

 

‘pandÍTclZof              

"78 10

3 Ver Ver referencia 2.

decada decada 40 cmde espe espeso sorr de concre concreto to.. La vibr vibrac acii ón sedeber sedeberáá uti uti liza lizar r  superficie cie de las cimbras cimbras o encofra encofrados dos de acero. La sutambién también en 3a superfi penicie del del concreto se deberá man tenerhúm tene tenerhúm rhúm eda durante durantedos semanas -os tiempos para quitar quitar las cimbras o encofrados encofrados que se utiliza ron al colar el concreto concreto se proporcion proporcion an en la tabl a 5.4 [2, página página 611], 5.3.9

°' E I r er er en en ™ « o d e , c on on cr cr et e to f re r e s c o d eb e se se r d e 7. 7.5 ±

Resistencia del concreto

El concr concr eto es es un m ateria ateria l bien, bien, estudi estudiaa do y las las espe especif cific icaci acione oness se cescri cescriben ben en cada cada f e e de su uso.Las listas listas de las nomia nomiass británicas británicas o d t r :a d e b e r i — “ d e S m de cíínacío cíínacío nes v las inn r ip ip c i on on e s . E n ^ s o £ í t & dsbeÚ ™te6 5 »inutos, p¿ a ev iL cua l o,™' “ deb" á dar*ol l*s “ da 3 en la tubería. maguado pr prem at a turo de dei concreto 5.3.8

Vaciado

y   mantenimien t0 del concreto

Be ^ “ o n t " r e “s ? £ ie Ií t o dexnb: r l*• 2 d e 1 0 a 15 15 cm cm p ar ar a co co nc ncr e t o h úm úmed o y a oo- oo- - ^ 100 ^ al re re a ed ed cr cr   pa r a c o nc nc r e to to p lá lá s titic o . Ai a e r a r s e a su su J e * * * ^ m en en t ee-' 100 cm viej as as, la antigua s up uper fificie T ' sup en i ue ue s de co nnccreto más con el fin de de que se mejore mejore Pm ^ ***                           operación se tiempo de vibr a ci ció n es es air ed ed- ddoo- d> *

ce “f f i T Í T f ser p r 0p 0p0 rci 0 n“ n“ al E 1“ ! d e l ca p í tu tu lo lo c om omo a pén d i  ces [66J. Toda la información se puede encontraren estas estas normas í-ara dar ejemplos ejemplos,, las tres resiste resistencias ncias del del concreto concreto que se utiliutilizan mas ^ampliame ^ampliamente nte en las normas turcas se dan en la tabia 5 5 pagina 672^- Las Las no rmas británicas para dos conc retos se se ex presan en la tabla 5.6 [66. página 291 j. Las Las resistencias resistencias a la compr e sión a los 28 días de de fraguado de algunas normas estadounidenses se propor cionan en la tabla 5.7 [69, página 34].

ReS*íen enCÍaS CÍaS 3 13COmpf 13COmpfes esii ón da * « ■ « * concr concret etos os ( Norm Normas as turc turca, a, I oo  P  5'5     ReS*í T.

.

' iP°  tí<    f concreto

" X

Cubos *>   X 20 an . ° C

Cilindros  ¡5 cm de *    x            ew ?. ,,   fk fk g; g;c m' m' }

  R.   Kuiauon          (Gib oo//cil in indra)          

7 ^ °       ^ VÍbr VÍbrad adorssorss- £n Eui agUa en ^ P e r í l c ie . H

Oo m mo3)g ednee idco c oa dn dcreel tcoo. nNa ot o*, rc ¡e¿ ^ po dr^ J    a  metro H c a m b i<***»a r la ‘a °' La T‘bra bra ao " ^ debe deberá rá t erm erminar inar despué despuéss

B 30 0 ________________500__ Ver ruú-rsnüias 2   y Sí,

24 0

íi -

 

 

2   *■ TubJa TubJa 5.6Resistenc 5.6Resistenciadel iadel

concre concre to(Norm to(Norm as britán británica icass 12)° 12)°

1 dia              7  dí as Mortero Mortero normal normal B.S. 12 (1947) Resistencia Resistencia media (MN/m3) (MN/m3) Resistenciamedia Resistenciamedia (ib/pu¡g2) (ib/pu¡g2) Desviación estándar (MN/m2) (MN/m2) Desviación estándar (Ib/puig1)

'6.2 89 0 3.2 460

Concr Concreto eto conagua-cemen conagua-cemento to de 0.6 (I : 1.5 : Re sisi stst en en ci ci a me di di a ( MN MN/ m ) J5 .4 Resistenciamedia Resistenciamedia (lb/pulg3) (lb/pulg3) 2230 Desviación estándar (MN/m2) 4.6 Desviación estándar (lb/pulg2) 67 0

:?íw íars tg ss

USO DEL CONCRETO CONCRETO EN LAS MINAS MINAS

AOEMGOE CONCHETO S

5.4 5.4 2 8dias      

365 dias               

34 .8 5 05 0 5.0 7 20

. 50.7 7 35 0 3 .9 570

69.4 10030 4 .4 64 0

3 0 .7 4450 3 .9 56 0

39.7 5760 4 .8 70 0

57.4 8330 4.6 ■ 66 0

3)

Resist Resistenci enciaa aa l acom presió presiónn devarios devarios concre concretos tos (Norma (Normass estado estadouni unidenden-

Galón   estadounidense   po po rs ac ob

iti-p

4 .00 5 .00 5 .16 6.00 6.44 7.00 7.74 8.00 ■ 9. 00

Por                       peso             0.35 0.44 0.46 0.53 0.57 0.62 0.69. 0.7! 0 . 30

do en donde todos los ingredi ingrediente entess (incluyend (incluyendoo el agua) se mezclan mezclan antes antes de entrar entrar en la manguera manguera de descarga. descarga. Ambos métodos métodos produ produ cirán una calidad adecuada de concreto lanzado para cumplir con los requisi requisito toss norm normal ales es.. .. Un ensamble ensamble típico típico para el proceso proceso en seco, seco, se muestra muestra en la fi fi gura 5.5 [70,página 17]. Consta de un cañón lanzacem lanzacemento,un ento,un com presor de aire, aire, manguera para el el materi material al,, mangueras mangueras para para aire aire y agua, boquilla del del chiflón y, algunas veces, veces, una bomba para el agua. Primero, Primero, los materiales materiales se deben deben dosificar dosificar o proporcionar, proporcionar, gene gene ralmente ralmente en cantidad cantidades es aproximada aproximadamen mente te de 43 kg de cemento cemento por

Resistenci Resistenciaa a ¡acompresió ¡acompresiónn en          23 días de fraguado (lb/pulg2 (lb/pulg2 }                  Ai Air e no retenido   6 10 0 50 00 4800 4 0 G0 3600 3200 2700 25 5 0 2050

aVsr referenci referenci a 6   -  ?. * 1 s  a cn de de EE.UU. de cement o = 94 Ib, i gaión es e st a dounidense

Aire                 'retenido   ■5

Concreto Concreto lanzado lanzado

“ El concret concretoo lanzad lanzado” o” tam bién bién conoci conocido do como como “gun “gun ita”, ita”, e s morter morteroo o concreto concreto que se aplica aplica neumáti neumáticame camente. nte. Se define define como mortero mortero o concreto concreto que se ha transportado transportado desde desde el equipo equipo de entrega entrega (general (general mente mente llamado llamado “cañón lanzacem lanzacemento” ento”), ), a través de una manguera, manguera, y seproyecta seproyecta neum neum áticam áticamee nte a una veloci velocidad dad alta alta sobre sobre una super super ficie. ficie. Genera Generalm lment ente, e, seusa una mezc mezcla la un tan to seca,para seca,para queelmateri material al se a capa capazz desoste desostene nersep rsep or s í mis mismo mo sin sin ddes espr pren ende derseo rseo des desli liza zarr se,inclu se,inclu yendo aplicaciones aplicaciones verticales verticales y en los techos techos [70, página 1-2]. Los dos procesos básicos del concreto lanzado son: 1) el proceso demezcla demezcla en seco seco que seutiliz seutilizaa ampli ampliam ament ente, e, en don dondeuna deuna mezcl mezclaa de cement cementoo y de arena arena húm eda eda se transpo transpo rta a través través de una mangue manguera ra hasta una boquilla del chiflón en la cual se agrega el resto del agua de la mezcla; mezcla; 2) el proceso de mezcla húmeda recientemente recientemente introduci

ses)a

Relación Relación agitacemento  agitacemento  

USO DE L CONCRE CONCRETO TO EN LAS LAS MINAS MINAS.. .. 5.4. í

aVer referencia 66.

■Tabla5.7 Tabla5.7

00 0 00 4 00 0 3900 3 2 00 2900 2600 2200 2 0 50 1650 I

de a gua = S.33 lij ,

t

j i-rn          ■  .'C

La resistenc resistencia ia a la tensión tensión del conc reto es alred edor de 0.1 de los valores valores de la resistenc resistencia ia a la compresión, compresión, y la resistenci resistenciaa a la tensión en la flexión flexión {resisten {resistencia cia a la rup tura ) es cerca de 0.15 veces veces la de la resistencia a la compresión.

215

j ¡   I

hacia el chiflón chiflón

!

Figura Figura 5.5 Coloc Colocaci ación ón típica típica para para si lanzado lanzado de concret concretoo en seco. seco.

216 AOciVIES DE CONCRETO.

USO DEL CONCRETO EN LAS MINAS

217

I      

de “

Figura5.6 CaSÓ„lape m en te típico dedoblecámara. 'Í OT^ 5 rP ^ ^ 5 t ó _^p ro D ?' ^ COntr0lan t a nt 0 P° r volumen en-u n a r ev ol ved or a de Tambo ro mezct a Se mezcladora de tomillo o un f-an.n !^ no s¿as os >?0r     medio de una suspensión, se inyecte por ’ me zda d° ma ngu er a , h as t a ^ b o a i d nTde     c h t™ a *duna e inyec t a d en tr o d el ma ter ia l .„ h ? ® ta b° qU iíh ' el a *l !a « se mezcla con el agua La me7cl ~ m r ade chifI on de 20 a 30 cm, y a gu a p as an e nt r^ l a b o q uí í a t T n un T T ’f ™ ' ^ d ema te ri a l secompleta la mezcla con el a«ua ° E que' En eI™Pacto,

t : ™ : z : :z £ r ¿ ^                   ■  “ »« *„ ,„ ¡¡PlC0 de     d„ a li men t a l a me zc la ™ d " 5“ * C°n° Ce rr ad a> >' '= ™
bu    Í  * ™

**” COncreto lanz^

Pá gina 63 ], La c á n .a rel. a Tme^ ,ck - c í" tuuujadu. “ T“8 se 5*”descarga en b ba

jo 5.7presión [70.

*™ «.

T 7éS de Un COleCtor ó pileí!1 de alimentación neumática al °>faezclad 0ra- La mPid;2 dedescarga yla « . tan ’ri te - i*J ° *" ^ tub ena de ent r ega s e co n tro la n co nj un amente t0n la presión del a,re y la velocidad de rotación de las paletas de a revolvedora o mezcladora. Conforme s e desea™ el ma “ dentro del colector o pileta, aquél se fuerza a pasar por medio de™ fn

S - a e"l nr111' 5 "l 1 ‘°n d° P° r U'M aber,Ur a USera™ nte rairinoid a hacia el mten or de la manguera de descarga a una velocidad a ta De manera, el material se transporta en lotes alternados de aire c on .pn m.d o y d e ma ten ai h aci a l a bo qu il la . E „ l a bo qu il l a L t r e " mas aíra com primido a través de un anillo especial para aire efeua ! interrumpe los lotes y proporciona una velocidad adicional ai m-tem en tas selanza desde l a boquilla del chi flón. La granulometría de los concretos lanzados se indica en la fi<-uía 3S M ?i mr T eS ^ kch 3da COa S™“ 05 y (70. nabi na j 8) La linea B y e l área sombreada alrededor de el la represento concreto fino lanzado, mientras que la linea E v su área relacionadrepresenta una lechada con gruesos. En el proceso de mezcla seca con agregados gruesos, la relación agua-cem ento es d facto r más fácil de «¡ncrolar. y varía desde 0.32-hasta 0.40. dependiendo del tamaño =....j~auon y canead Ge los agregados 1!a £? urüicon. El contenido'

218 ADEME S DE CONCRETO

USO DEL CONCRETO EN LAS MINAS

219

gunas veces,don de se observa más presión, toda la perif eria se cubre con concreto, como se muestra en la figura 5.9 [2, página 673], El concreto se sostiene en su lugar pormedio de emparejadores hechos generalmente deláminas de acero. Serequi eren de 2 a 4 semanas para un buen fraguado dentro de los emparejadores. Los lechos de los caminos y los lugares donde existe presión alta, sesostienen prim ero con arco s rígidos ,luego se coloca concreto detr ás de los arcos y del terreno que sostienen,formando un concreto refor zado como indica la figura 5.10 [2, página 678]. Tales galerías o soca vonessepu eden conserva r.durante25 a 30 años sin ninguna al teración. Tar7’3ñodela abertura

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de|a maü a ;mm)

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del cemento puede variar desde 300 ka/m3   hasta 400 w /m3 concre tos lan zado s de 375 a 4^5 W rr r¿ V S/ P*ra

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5 . 4.2 40 a“

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Concre to m onolítico

" C°]r a d ¿ n dg - o ícapa) de ' aif.u .^ r dLlo,la dos y eí techo del socavón o túne l. Ab  

i'igura 5.10 Arcos rígidos que se cubren cor. concrctc para gaicrias do iarsa vi-

220 ADEM ES DE CONCRETO ■ í ^r :7*

r3

USO DSL CONCRETO EN LAS MINAS

221

tales lugares, se colocan bloques cónicos en forma de arco y se inser tan bloques de madera de 5 cm de espeso r entre los bloques para ab sorber el movimiento. La sección transversal y el alzado lateral se muestran en lailg ura 5,1 la y El tech o se sostiene temporalmente por medio de ademes de madera tai como se indican por a % 7 T Los bloques que se indican con el número 5 se colo can 'en’su^iUo con la ayuua de un montacarg as [3 y 4],Las dimensiones s e dan en l a ligura 5.11c. La secci ón transversal de la galería en su forma lam ina  da se muestra en la figura 5.1W. Los ademes temporales de madera se dejan en el lugar yse agre ga conc reto extra en el techo [71 ? ™. gina 676].   , • 1 ’ y   5.4,4

Rev estimiento

de concreto   para ios4« ^

La colocación de ademes ai profundizar 

los (W^T nmy           hToortan^     

que req m ás tiem libro H-. sólo -í se ex  pyoes ndla ianoperación bre veme nte los uiere pu nt os esen ciapo. les Hn El este si st ein explica en form a esque mática . U1,a de ademe se El tiro se profundiza temporalmente ya sea por medio de ade mesi de ma dera o d e per files acanala dos. El tiro se excava a una oromndidad de15 a 4 0 metros, según las condiciones dela roca. Lues¿ se í í f .Un .dentado ° sangr ado”> como se muest ra en la figura 5 P tf                pagina 680], y se cuela concre to monolítico, utilizando em parejado!« de hierro, generalmente de 3 a 4 metros de profundidad El concreto se prepara en la superficie y se baja en botes especiales que se abren en el fondo., o por medio de una tubería.Las "platafor mas móviles’, hechas Se dos cubiertas, se utilizan para colocar -1 concreto .y para quitar las cimbras o-los encofrados. El concret o se compacta con vibrado res en cada colado, fig ura 5 P ¿ [30 'M El diserto desangrado y el espesor del revestimiento deftiro se ven en la secci ón 5.5. que traía sob rediseno.' ^ - . n tóe M o d 5 !as - r ia c o nb to qu s d iMn O T Mf t 7 ii

Hn l u í ? , R^VeSíím¡enÍ0 .o r ao n oj f,i „ *

‘úneles cun bloques de concre ro

(~ ~ 

nT*

^"

n S; ¿ T S

5.4.5

Techos artificiales

U n,t ef ° ? r tif l da i” e n io s ® “ ‘ os gr u es os y e „ l o s cu e r po s cnuculares de los depositos romerales se está volviendo más común cada d,a. La mena se explota en cortes o tajadas descendentes m i     La vista esquemática de ese sistema adaptad o a una mina de cobre « !j "s 1 “ ‘f. Rf a     D-13 í '3. Pá *ta 20!. Ei   panel o cuar tel sedesap---lk p0‘ ii:eu!0 deao s contrapozos o chill ones   F¡ y F , ,  y cada cor!“o

223

USO DEL CONCRETO EN LAS MINAS

Tiro para cuar telcon cerrojo

Figu*a 5.Î2 Revestimiento monolítico dd tiro

^ s

^ : s iS

[2 301

r

cci6n yrre e"

r 58m mba ban

centímetros de esJ o “ Ê“ « ifda“ — hidráulicamente.

0 ^ ap rox ima d“ * "te 30

ia a en la secc ión 5. 5.5. *•*-•***"• '“ pr opor cion

(¿1

F in i ra 3 .1 3 U na c ám ar a d e l a bo se uulira un techo artificia! [75],

r t íp ic a c o n c or te s a t aj ad a

s d es ce nd en t e s do nd e

 pr í?3 ra-

ADEMES DeCONCRET O

 ;Mk:  

*aíuerzo de¡

DISEÑO OEL CONCRETO 225

Relleno hfdráú-'

5.5 5.X1

¿

DISEÑO DEL CONCRETO

Diseño para la preparación del concreto

lo s dos factores siguientes se deben satisfacer Pn u   concre to destinado a trabajos subterrán eos

*1

es

c e s a r l a s ^

d io it d X t ^ iT

~

^S

S

s ^

p r ia rasisrenci:i 3i a a

=—

; ltr

_

(5.10)

en donde

a*v   La resistencia prom prom edio edio sobre e! cut c ut í «» k  k^ ^,. ,. i \   r/ =— Resi r e (.resis s i s tí tencia espec i Cá,CU,os' ^ s tef ncia ■   de    pro  yecto   ificada) ificada)

:;. . • S, para condiciones r«medias: de 0.15 a á0  ^n v ™  cond icione s pobr es en don donde de la nhvirJ nhvi rJ ' a  _ tro trolar:: lar de 0.20 0. 20 a 00.3 .300 n° 55 pUe pUede de Con“

'    Coeficient e estad ístico; si se debe acentar el 95% de 1 $4.j, pecimenes, c=   i.u er « es ac ‘ ,T .5j,*¡si sPi¡¡qqeínyu/o epta eptable, ble,t    = e1

se venhea con la fórmula de la fluidez requiere más agu agua. a.

>)   Paj  j '

los

los   es~ e s~

wnci wncidad_ dad_  de a= a=U Uü i3 e^on creto fluido fluido se

Tercero, se calcula el volume n tota l de los rv, con o ce n el cem ent o, e i ag ua y e! a ire , é st o s se s ¿ S t £ , m“ “

22 6 ..v:>5.

AD EM ES DE CONCRETO

iíáío lo forman los agregados'(grava-arena). Se supone la relación grava-arena , después se en cuentran sus volúmenes respectivos Como se explico, la preparación del concreto se basa en muchos supuestos. Por consiguiente, se deben preparar las muestras y deter mina r el peso unitario,la com pacidad yla fluidez.Después, l as mues ca, se deberán prob ar al termino de sus t iempos de frasua do Silas resistencias que se determinan mediante las pruebas, no reúnen ios requerimientos del proyecto, se deberán hacer algunas correjones Estas correcciones se pueden hacer a la granulometría de'los agrmÍ°d iffc ües con respecto * Cemen ,t0 y " 12 Cai,tMad deasua muchas ' La correcció n m as   difícil a la granulometría. En la práctica, de las ¿alias se deben a este factor. Como un ejemplo numérico, calcúlese e l revestimiento m or di sco en un tiro, para el cual se proporcionan los datos siguientes: Resistencia a la compresión del concreto despué s de 23 días = Condiciones del concr eto Agrega do y su tamaño máximo Módulo de finur a

'

uni

,

F,

_

160 I ~ 1.6 45 X gTT?

r ,, ? 3la- 2S mm A-o.l

mey

2í2

*"225 kg/cm 2

» « «o

227

Sedeberá verificarla condición defluidez.Según l   para el módulo de finura 3. 1,

a ecuación (5.2 )

M w ~   58(7 - 3.1)= 226 kg/ m3 No existe mucha diferencia entre las dos cantidades de agua que sedeterm inaron; entonces, la primera se toma para el c álculo. Si7 y %     son las densidades del cemento y de la grava, respectivamente, 1 ^   —M e

+

Y e    

Ma *'+ M

w + v

 i m 3 

 

 

 

 

7 a    

La cantidad de aíre que se toma es 1% y ia cantidad de los agrega dos se da po r lo siguiente: 350 AL   3-11 + T ó T * 200 +

=

~tros

M a   = 1797 ----- ►¡800 k g/m3

el J r T T ^ CO“dic i o n as * = t r ab a J° c omo b u en a s ( K = o I 5 J c o n ei d« lo s es pec ímenes a cep ta bl e ir =   1 r * , zo promedio s eg ún la ecuac ión (5 JO) es: ^ el „

,

DISEÑO D5L CONCRETO

de Boio-

Los compon entes para lisia siguiente:

1 m3 de concreto se proporcionan en l a

Cemento ASua Agreg ado tota l

Mc   = 350 kg/ m3 M„  =200 kg/ m3 ¿ 4 =■■1,800 kg/m 3

Esias cifras no son las finales. Al hacer las pruebas, se deberán hacer  correcciones, si con los resultados no se obtiene una resistencia a la compres ión de225 kg/cm2. 5.5.2

Diseño para el concreto lanzado

= 18 0 ( ¿ - O . s) k g/ c m2 225 = 180 /'•ia  

Según Rabeewicz [74], ia fórmula s iguient e*se capa ra los concretos ümados. en condiciones normales. Estos resultados concuerdan con ios de otros investigadores.

o.s)  

c?= 0.57

k,J i e ‘ PTT r 0 mm i ,¡n to i d k=jm , la canudaa üe asua es-

Kn««to se toma como

/V.v = 350 X 0.57 = 200 kg/m3

H       = 350

í =0 -« 4 f

hl isctijf a-.- secundadP, en ¿i diseño, se supone í^id a i.

( 5.1 i)

228

AOSIVIES DE CONCRETO

DISEÑO DEL CONCRETO

en doncie

229    

t - Espesor de¡ concret o lanzado,en metros t r i a d o 6.16 ,a "Z ad°- “ '«* * * ****                           r = Radio de !a galería o socavón, en me tros Esfuerzo cortante permisible de! material para el concreto las aplicaciones típicas para túneles     principales de d ^ m   f   de ancho y para túneles profundos de 6 Omet i T        \                                   mrna de cob re, se dañe n la figu ra 5.15 [73, p á ^ a ?! ’ *“ “““ c ua l

“ í *™ en 1 5to ”/ mM

fu e rzo c or t an t e de i c o nc r e t o l an z ad o e f o ? f T ^ C - -b Ônr H p r es ió n ) y es t e s e p u e d e t o m ar co m o 22 5 k^T^Sol “t se supone un factor de se^ urid ^ r . ’ Í0n/™-. Si es c om o sigue: & e eSiUerzo co r tan te p er mi sible r

SJ

- 02Oh  F

•P«ra galerías o túneles de

r, = n ? 

i

- 0.434 tx   X t.= n

°-«4

°2 X 2250                        3 ~ *50 ton/m2



i

IS O

y r 2    

a °r rsidsi" ,iMad° ^ ^ * » «   J ^c on cr eto lanzado = 4 X ]     m X 3 cm X 10 aCÍ°r e seguntiad.conEra el desprendimiento = 12,0 00/

kg/cm2     = 12 nnn 900 =13, ’

E" S“e“ .la noima para el esp esor del concr eto lan zado e s de10

v»--? r  3.0   metros:

¡Qm - ü.lO

m

\/ 15 X 3.0 X -¡i - = 0 .I 3n l _ ^ 0 J 5 m 53.3  

Diseño para e l revestimiento de tiros ‘

:

0.75 m  

0.i0 m ^e s sjguientes se aplican en la figura 5. Según Protodjakonov [78]: t=

0.’0 rn rigura 5.15 Aplicaciones deconc ho tan—r lantuaoi -en una reina de cobre Í73]

Pr í o jF ) P

1 7 [2 6391 ’

150 ( a„ / F)  

t =   0. 00 7 V 27 F t 14 Según Brinkhaus [79J:

 

 

  • (5.12)   (5.13)

o-

■c   = — -f    1  ?          10

(5.14)

230.

ADEMES 0E CONCRETO

DISEÑO DEL CONCRETO

231

Número de Poisson Dens idad Resistencia a la compresión del concreto utilizado a los 28 días de fraguado Densidad Radio del tir.o Factor de seguridad

m=S 7 = 2.5 ton/m3

ab   = 225 kg/cm2 a& = 2.4 ‘ton/m 3 / r = 2.5 metros F =2

Calcúlese primero el esfuerzo horizontal sobre el revestimiento del tiro. ng tira 5.17 Revestimientodel Ci roypresiones

laterales [ 2].

p    {yínl

Según He ber [SO]: ~m?   abIF o„IF 2P t =  

°b!F °JFy/3P

= 0.1 X 2.5 X 300 5 -1

= 18.75 kg/cm2 \ - ij r (mediano <

400 m profundo)

\          •- lj r (pro fundo > 400 m)

(5.15)   ( 5.1 6 )

Suponiendo miento:

ab   = 225 kg/cm2

como el esfuerzo

a,  del revesti

4 _ 18.75 X 250 150 h ~ 7^"  _ rr-T -r + (2 25 /2)- 18. 75 ' (225/2) = 51.33 cm

en donde

= 52 cm í  _ ? pe! °r de I revesí imiento, en centímetros. i resion lateral sobre el revestimiento, en kilogramos por  centímetro cuadr ado! ,  Hr Z _

por

ld del Ür0 desde la suP« ñcie, en centímetros. 10 de! íir0>en centímetros.

a> ~   R ccentímetro e S e tC Ía‘de i-fraSUad0 de 28 días- en kilogramos entre cuadr ado. F - Factor desegur idad, gener alment e set oma como 2. En     el siguiente ejemplo numérico se indica la utilización de estas ecuaciones con los datos siguientes: Prorundidad del tiro ' FGLma ción Capacidad de soporte (odeco rsa’’

tf =     300 me^os Arenisca

. ^

_ ,-, . a* 5uro 

kkg/cm g/ cm 

,•

225/2 \ ' ^ [Y         225           /2         -     7     X      18   75 "" ^j h     = 0.007 y /2     X 250 X 30000 + 14=41 cm 500 i* — jq~ + 12 = 62 cm Se puede ver que los resultados de 52, 56, 41 y 62 centímetros guardan una estrecha relación entre sí, 5.5.4

Diseño del indenta do de un tiro

Cuando se coloca el revestimiento, se hace un pequeño “incensado o sangraco” alrededor deto do el tiro para trasladar ! a carga muerta de l revestimiento hacia la roca principal. Esto se repite en cada colado c vaciado de concreto, generalmente, a mter/ilos'de 20 a~40 metros.

232 ADEMES DE CONCRETO

DISEÑO DEL CONCRETO 233

V

Capaci dad de so por te d e ¡a ro ca , en kil ogra m os ¿niñ een Limeíro-^áfeko. V = Esfuerzo c ortante de seguridad del concreto, en kilo^rainos po r cen tíme tro cuadrado. * a = Ángulo horizon tal del indentado, en grad os. ?3 Angulo vertical del indentado, e n arados. Haciendo que el espesor del ejemplo precedente sea de 50 centfddoTdeSa -- fi0 " , ?larprofund a df 40 me ír°5 y ei ánSül° es: de!U n ta  idad del^indentado o sangrado a > } /c2 50 +           SOI2 + -0_ü_~5ií_r 5°)C50){4UÜ0)(0.0024f                Y       15 - (250 + 50) F ig ur a 5 . 1 8 D is eñ o d e i i nd e n t ai d el t ir o [ 2J .

El indentado o san ead o «-

= 28 cm mo “ g ueT ° C Ona nt e d S S eS UIÍd ad del co nc ret °

/

y las   fó r mu l a s s e exp r es a n c o m o d e ! ” ^

P « d e c al cu la r c o

5'18       ‘2’ págína ó95i rSf  Q.5y/a¿ =     0.5       V 22 5 = 7.5 kg/cm2

a   ^ h'>Q

V ^

+   + ^

i±J)t

^

CQS^
0■+/*) (5.17)

h 7    *        

2 (r+ t)      v   

(5.18) (5.19)

en donde

t í = Í 2-X 250 + 50)( 50)f4000H n nn?¿ n (2)(25Q       + 50)(7.5) = 58 cm S ° SSr ! n n S ' a Un q U,e S eS T S’ SC n P eqU £ñ 0S P a m s u u^ c i 6n p rá c Í iivv t, t, P° ! ?Ue ^ proñmdid ad « r 1.5 1. 5 vec veces es el espeso esp esorr del de l 20 aa.. EEntonces 3uese n to n ce s C  C ^ YeIans u!o u!o ver ertJ tJca ca] ] < tomedebeser/3 = 15 a a = 1.5(50) = 75 cm L>   -

' = Esoe Esoesor sorW^! W^!

Í = aS

^

S

eI eI.tíro' . tí ro ' en e n centímetros.. ‘ ÌS ' 0 í !t fr0 '-c e „ tt e e tro s .

* - Al t ur a d el ind en ta do e n ^ „ ™ 4 T “ k “*0’ M C en t i met r «. ^

= de ida d dei;; Cj cone í^ a, m o s Por cent imet ro cua••crnsade. r _. rete^’ y *gr

(5.20)

5.5.5

a   75 tan 0 ~   tan 20a “ 200

cn}  

Diseño de techos artificiales

El diseno de las varillas de acero para el concreto reforzado forma ^ del tiaoajo detallado civil. Lanreferencia 8 1a descri  bPe un pr oy ec to sem eja ntedequingenie e se de beríautili za re una min ad lic ito . En e ejemp lo daao en las figuras 5 . i3 y 5.! 4, ia presión prom edio se uL-u.a u;>4i,do ia íonn ula ae ierzag hL ecuación (1.34). Se encuen tra

ADEMES DE CONCRETO

da W et0 ^!

^_

_

X i“ L

Varil l as de acero

i

  p°r!° »‘“*‘                                tfe «íe/7a

Cemento   Arena{de0 a 7 mm)

-Roca quebrada (d e 7 a 25 m m)   Agua Verreferencia 73.

que la presión debe ser de 10 rnn/-n’ ¡ pa ra m uc ho s co nc ep to s de dis eñ o ’ “ baS t2n te ac sP tab Ie En ei ejemplo de l as figuras 5 n v « i ¿ i de J ' ° de     ancho. El espeior del en   ° Sal°nes SOn cen t í met r os . Se sup o ne un a far i - a def L ■> !f       rf      o  rz  n do       es       de 30 ^ factor d e s eguri dad de I 5 uaralÍ^T^     * 2,30 0 k=/cni2 con   pr epara según la resistencia d e  !m               f   ?     a Cer o ' H C on cr et ° s e c o n u n fa c t o r de C í “ d dV T 2 8 i b s^ 60       ^                  mo s   y se encuentran los espacianaento ? d T         l 0S mo m en £o s “ í * radica n en la figura 5 ¡4 £ n ci _ * ias TanBas los cuales se vanlias con diámetros de 8     y 16 miiím   Rí°nss    (secciones        b; c \       las     t íme tr os: en lo s tú nel es “ “ “ 1° c en ias varillas de 20 y 1o mS /m So 1 d f " y e)> SeCaJcuian 30 centím etros. El techo se ancla -n ,°°n esí)aciamientos de medio depernos dean claje como 4 m ^   ^ r°Ca princí Pal   por Sc o ncreto que sed b e T ^ “ ia fiS ^5.14/ v/ do en ¡a superficie a través de m!°ub   ^ ® p la ma de ■»«<*>men o res de 25     m¡ i ta e t r o s c on ^ ™ s e «® Po ne d e a g reg a do s compacrabíil dad de 0 S5 y rebelón P raon3J™ento de 300 kg/m3, tidades de ma terial p o r jn e t^ ^ L^ n mmcral se expresan en la tabla 5.8   [73   * APENDICE 5.1

PR INr íp,i r

normas

A. Cemento

  b r it á ni c a s                                   

PRINCIPALES NORMAS BRITÁNICAS

146: 1958 Cemento Portland de altos hornos (ve rsión mé trica, 1973). 1370: 1958 Cemento Portland de bajo calor d e fraguado (versión métrica, 1974). 4246 : 1968 Ceme nto Portland de altos hornos de bajo calor  de fraguado (versión métrica,1974). 4248: 1974 Cemento Supersulíatado. 915: 1947 Cemento con alto cont enido de alúmina (versión métrica, 1972). 1014: 1961 Pigmentos para el cemento, óxicloruro de mag nesio y concreto. Agregados S. 88

1201 812 877:

1G47:

11 6 5: 410: 3797: 3681:

1965

Agregados de fuentes naturales para el con creto (incluyendo el granoiííi co).

1967 Métodos para ei muestreo y la prueba depul los agregados, arenas y agregados de 1/4 de gada y menores. 1967 Agregados livianos hechos espuma y expan didos, para ei concreto, que se obtienen de escorias de alto horno (versión métrica. 1973). 1952 Agregado grueso para el concreto a base de escorias de altos hornos enfriadas con aire (versión métrica. 1974), 1 966 Agregado de escoria de hulla o de cemento (clinker)   para  ei concreto. . 1969 Cribas para pruebas. 1964 Agregados de peso ligero para concreto. 1963 Métodos para ei muestreo y prueba de agregados de peso ligero para ei concreto (versión métrica, 1973).

C. Concreto B. S. 1881: la. parte:

,s- ,i; ”” S "3 " :s-:r

23 5

1970 Métodos de muestreo para el concreto fresco.

1881: 2a. parte: 1970 Métodos de prueb a para el concre to fresco.

236

•

ADEMES de concreto 7

88 2 : ■

LISTA SELECTA DE LAS NORMAS SOBRESALIENTES DE LA ASTM

3970 ^ ^ o s de pre prepar paraci ación ón y pru prueba eba de

1188]; 88 ]; 4a . Dar arte te 1970 M> !

18 8 I /

“ esP ecím™eS .

C 186 73

i“oe; : s .p a r a p r o t a b ^

“

ti

C lSI-74a

parte: 1970

endurecido otras propiedades de que 197 , f ?“ n ,a ^ístencia. 9 3 8SI; Sanarte4408. 440 8. la p arte ar te 9 ® íí  f? ^«d ecid o. i 9 © Aparatos de medición con cubierta 440 8 2a. parte. l g6g ^ ° ^ é ü a . 440 69     Med” °res de de la deformación p ara in 4408: 440 8: 3a. parte. 9 j 70 T I      * " * ? « '* > ■concre c on creto to . 4440 40 8 :: 4a. part parte: e: 1971m Z T ‘? M     concreto.     4408 ; 5a. parte: 1974   Medición        d  T ^ df e Za e n i as uP ^cie. medición de la velocidad de las ouT« ^ 6- I9 6> ConT ^ " 3ÓnÍCaS “ ^ ‘c on c™ a 1305 Q7l £° ncreío M ez clad o. 1974 MfZCÍ fZC Íad ™ * concr co ncreto eto d e entren entren intermiten te. 2

as   revolvedoras de concreto del tipo 368- 107! ? enCresamfe^nintente. 202 8,13 64- ¡969 Rl°Sa5 de COncreto P io la d o . ■

3311 «: 9i yjy  5 9        prruebas 4 uebas d? aa
APEND ICE 5.2 LISTA SF TF rT* r-> SO BRES SOBR  ESAL ALIE IENT NTES ES DE LA ASlIr*

^

N0RMAS

’

A. Cemento

 _

cia ciados. d os. dd mbrbfd f d  aS e ? r ff   Ura ^

PortiMdceme ce mento ntoss hidráulic hidr áulicos os mez   Port Po rtl^ l^ dP*r  medio ’

237

Prueb a para eí calor de hidratación del cemento hidráu lico. Prueb a para la expansión de autoclave del cemento rortland. •

B. Aditivos C 618-73

 

C 494-71  

Especific aciones para las cenizas finas y para las puzolanas en bruto o calcinad'asparasuu tilización en el con creto con cemento Poríland. Espec ificacion es para los aditivos quím icos que se usan   en el concreto.            

C 441-69-

Pru eba para ía efectivid ad de los aditivos minerales que prev ienen la expans ión excesiva deí conc reto debido a r nrn n'i          S    reacción             de ios agregados que contienen sales soiubies. Í,üü' /J especificaciones para aditivos que arrastran aire para el concreto. C. Agregados C 294-69

Nom enclatura descriptiva de los componentes en los agregados minerales ynaturales. r 'n n 'Io ^sPeciflcaaones para los agregad os del concr eto. -5JÜ-Ó9 Especifica ciones para los agregados livianos en el con creto estructural. c 331-6 9 Especifica ciones para los agregados livianos en Tas unir dades de man ipostería para el-concret o ^ 3, ,- 6 6 Especificaci ones (19 7!) para los agregad os livianos en el conc reto aislante . C 117-69 Prueba para los materiales más fi nos que ios que pasan la malla 200 (75-M m) en los agregad os m m en te por  medio de lavado . v   c 70-73 Prueba para la humed ad de ía superficie en los agrega- ' dos fino s. ^ e C 40- /3 Prueoa para las impurez as orgánicas en las arenas aue se utilizan en el concreto. C 123-69 Prueba para las porciones l igeras que forman parte del agregado. C 88 7  j ^u eb a para la solidez ds ios agregad os cor eí uso del subato de soaio o sulfato de magnesio.

 

 

 

 

''2|S ADEMES OE CONCRETO

C 13169    

C 28911          C 227-71

C 58.6-69

Prueba para la reactividad potencial a los álcalis de las rocas carbonatadas que se usan como agregados del' concreto (método del cilindro de roca). Nomenc.amra descriptiva de los componentes de los

C 63873  

di ac ió n °S ^

C 637-73 E

Prueba para la resistencia a la abrasión o desgaste de 1
&1 C°Íl Cr eí° ^

C 143-71 C 360-63 C 403-70 ■ C 232-71 C 138-74 C 173-73a C 231-73 C 470-73T

C 192-69 C

39-72

C 617-73 . C 78-64 C 496-71 C 42-68 C 215-60

C 418-68 C

85-66

C 457-71

■D. Concreto C 124-71

selecta

Pr°t£ ge ° 0n t ra la ra '

Especificadones para los agregados del concreto que se   protege con üa la radiación. Especificaciones para mallas o cribas de tela metálica quese utili zan c on fines deprueba.

11-70

lista

Prueba para_el flujo del concreto con cemento Portland tilizando 1 a tabla de flujo (descontinuada en 1974)’

C 666-73

P^ dand 1^

C 94-74 C 156-74

SirCVenímÍenr0 de!cüncret 0 co* cemento

Frueba (I96a) para la penetración por medio de ia boía en concrcio fresco con cemento Portland co'nrrptpara *     de fra =uado ds mezclas de concreto por medio de la resistencia a la penetración P^uebi ^ 3SUa (san2™d<»   dei concreto, r.ueba para el peso unitario, rendimiento y contenido ae aire(gravmiétrico) del concreto. Prueba para el contenido de aire en el concreto de mez cla reciente por medio del método volumétrico - rueba para el contenido de aire en el concreto de mez_ recJ_enta Po r med io del métod o depr esión   ,para mo[des         forma de cilindros que las c í b!" Pf con- re^'o

E3S, Prr ebaS dd eto coloc ado en ' C:3lndros pru ebas vertica les del

d e l a s normas

sobresalientes

de la astm

23 9

Especímenes de prueba del concreto quese li a prepara do y fraguado en el laboratorio. Prueba pa ra la resistencia a la compresión en los especí  menes cilindricos de concreto. Especímenes cilindricos de concreto con cubierta. Prueba (1972 ) p ara la resist encia a la flexión del concre to (se utiliza una viga simple con cargas en tres puntos). Prueba pa ra la resistencia a la t ensión por fracturamiento en los especímenes cilindricos de concreto. Obtención y prueba (1974) de los núcleos que se per foran y de las vigas de concreto cortadas con sierra. Prueba (1970) para las frecuencias fundamentales tan to transversales, longitudinales y torsionales de los es pecímenes de concreto. Prueba (1974) para la resisten cia a la abrasión o a l des gastedel concreto. Prueba (1973) para e! contenido de cemento de! ce mento Portland endurecid o. Práctica, reciente para la determinación microscópi ca y   parámetros del sis del contenido de huecos con aire tema dehue cos llenos deair een el concreto endurecido. Prueba para la resistencia del concreto en el congela miento y descongelamiento rápido. Especificaciones para el concreto premezclado . Prueba para,l a retenc ión de agua por medio demateria les que se utilizan para el fraguado del concreto.

CAPÍTULO 6

6.1

IMPORTAN CIA DEL RELLENO

' El termino “relleno” incluye todos los pasos que se dan páni “relle nar^ las excavaciones hechas para'la extracción de man tos en l os de pósitos minerales. Es una parte del sistema de ademe. Si eirelleno se coloca inmediatamente después de que se han hecho las excavacio ne s se disminuye el movimiento de los est ratos y, además ayuda enormemente al control deí techo y del terreno. El sistema de “salones y pilares” para la explosión de minas con un tamaño adecuado de ios últimos, es bastante efectivo para el con tro de la superficie.Sin embargo,en minas más profundas, ei tamaño delos pilares seincre men ta ydisminuyeeiporcent ajedeextracción de los minerales. Adem ás, los pilares pueden causar di ficultades al dete riorarse, agrietarse,incendiarse, etc. _ Los “sistemas de hundim iento”, especialmente con ademes meca nizado» ( caminantes”), son muy rápidos y económicos por lo que generan una producción alta; pero ei material producido ocasiona muchos gastos para po der co mpensarlo s daños en la suoerficie Ade mas, es posible que sea riesgoso utilizar este sistema en Tusares donde existan lagos, mares, ríos e instalaciones superficiales aue, al alterar se, poarian causar inundaciones en la mina y un gasto extra para sa car el agua por medio d e bom beo. Existen mantos con estr atos fuertes en ei techo que dmculTan eihundimiento.En taies casos, ei hundimien to sell eva a cabo po r medio de “sobrepeso” , causando daños a los de mentes estructurales deí ademe.

24¿V

relleno

Las ventajas de Jos sistemas de relleno consisten en que reducen ai mínimo las alteraciones o hundimientos de la superfìcie. Dado que un area se rellena” tan pronto como se hace una e xcavació n el te cho principal no se pandea ni causa un sobrepeso excesivo. A este h   respecto, eí control de estratos se logra con más facilidad y er  form a mas efectiva. * -

6- 1.1

IMPORTANCIA DEL RELLENO

243

Se puede ver quela cantidad de material de relieno para una mina de carbones igual a la producció n diaria. Es una tarea difícil preparar  cantidad tan grande y acarrearla al lugar de la producción utilizando instalaciones de transpone sobre rampas “pendiente arriba”, Sin emr    bargo, en minas de mineral metálico, el trabajo es más fácil de loexar  debido a la pequeña p rodu cción diaria y a una rel ación pequeña (0.4).

Cantidad de material para el relleno 6. 1.2 ?“ *

IL

7 '~

Fuen tes de materiales para el relleno

* P8S° **

-  p

yK                     '                (6.1)  

Como la ca ntidad de materia l para el relleno es v oluminos a,se utilizan todas las fuentes disponibles para obtener esta gran cantidad. Estas fuentes se resumen en las secciones siguientes. Piedra de desecho para relleno.   La parte del techo que cae es un ma terial adecuado que sepuede utilizar co n ia mínima dist ancia det rans

en donde P ~ Peso dei material extraído, en toneladas. - Peso de los materiales que se van a u tilizar para el relleno en toneladas. ’ 7 = Densidad de ia mena o del carbón , en toneladas por metro cubico. 7 = Densidad de los materiales para el relleno, en tonel adas én tremetro cuoico. K ~     Fac tor del relleno (0.3 a 0.95 ) según los sistemas de rellen o. Sise aplica esta ecuación a los depósitos dec arbón y a ios demi  nerales metáli cos,en donde 7. es 1.3 y 3.0 ton/m ^,re s^ ct^ m L.pro.\imadamenre l a misma para ambos casos, y se puede ^ m a có m e i . 6 to n/m . H facto r   K     para relleno neumático en las minasd cartón es alrededor da 0.8, y en las mi„ as de minerales metí lic « e de 0.7.Entonces, el peso del material para eirelleno es: P' = J  £ ?                     y  

    P     = P ' =   h T X.Q  .  8   X O' ~   3. L 06 ^ ' ■ ? X f s 0.4

(carbón} P

(mineral metálico)

porte. Esta para partefortificar se utiliza como material relleno” que se dejan las entradas. La piedra“de quese obtienepara de las cuñas la cámara llena de desechos se empaca dentro de las cuñas y en el es pacio entre los calces. Anterion nente, el “relleno defranjas o tiras”s e usaba pa ra fortifi car el techo cuando la fuente avanzaba y se utilizaba la piedra de de secho para relleno. Sin embargo, esta fuente es muy escasa y no es confiable. En las minas dem ineral metálico, seperforan chifl ones pe queños de 40° de inclinación para obtener el material para relleno en el rebaje.   Desech ose n ¡ase ntradas.   El dese cha de las entradas en los man tos del gados produce piedra que se puede utilizar con facilidad en los lados del relleno (tupido lateral) para la entrada. Una trituradora pequeña y una máquina neumática pueden hacer el trabajo con mucha efecti vidad. Obras de desarrollo en la mina.   La piedra que se obtiene de las obras que se desarrollan,como los tiros principales,cruceros o galerías trans versales y otras galerías de extracción y ventilación es una buena fuente para aoastecer h asta un 25% deim aterial de r elleno. Esta pie dra sedebe triturar hasta un tam año de 30 mmpara que seutilicecomo material de relleno. Las trituradoras se pueden instalar en cada nivel   para va no tener que subir ei material o se puede instalar una planta cen tral de trituración en la superficie para quesir va a toda la mina .

24 4 relleno;

IMPORiANCiA DEL RELLENO

245

Arcode prssí ón

V       calidad.T odos los de s el cs s e otros materiales. En   e] relleno h'd * o.i mm pu ede n o

r ^ respect0 3 ^t idad U| rej3 cc™&na ción con h: mac er ae s ™ s*

Arcoda presión

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Una' Lqs for mació n de reiien° lechos de co n***” “ ’ *'*'                

6i .3     Ventajas del relleno 1

x «»s t

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al cambiar el declive a 4^{f' „ c°nrelleno po r g ra rad ad .C 2. En los sistemas de rellen o ->i

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to swdeí,in a scu y a p™ dfc-

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■ se r edu c en a l mírimn   j™ ^ f *e fracíura ei techo; que provocan. * rrUmbes deí tec^o y l os accidentes 4’ =ton« las extrae: canaleso . ^ S ^ ™5 ' 5. Los mantos con techo u l í !S 3 SÍStSmaSde re“ ™°po r medio de los sistemas d ' rikT ^T                                           ''aciiidad excesi vo.

6. Seelm ma n las pilas de desechos ysus peli grospor desl izamien to Ycontaminación. Seevita ¡a destrucción del paisaje,y seayuda

tr¡ extrae rco n facilidad ** ™

rvüeno’ ai An ima r ei sobr epes o

    

S reSlami:ntos sobre la conser vació n del medio

6,1.4    

Desventajas del relleno

1. La máxima desventaja del relleno es el incremento en costos que ocasiona. Este puede ser doble en las frentes, pero disiTunuye al toma r en consid erac ión ¡os otros gastos especialmente, e^ de manejo de lo s dese c hos . Es t o “se ana’l i " 2.Serequierelajnversión degrandescapitales . Setieneque instalar  una gran planta y tuberías en la mina para el relleno hidráuli co. Aunque el gasto es menor en el reíleno neumático, se necesiu     una gran capac idad degeneración de airecomprimi do.

245 relleno

APLICACIÓN D£ LOS SISTEMAS D£ RELLENO

6,2

24 7

APLICACIÓN DE LOS SISTEMAS DE RELLENO

Los usos del relleno se diferencian según la fuente de energía que se requiera para instala r el-ma terial, y se clasifican de .acuerdo con esas fuentes. 6.2.1

Relleno a mano

Cuando la mecanización no estaba tan avanzada y los costos de mano de obra eran pequeños, se utilizaba el relleno a mano. El “relleno de franja o tira" se esquematiza en la figura 6.2a y b. Los trabajadores construyen muros en seco, y conforme el relleno avanza, arrojan rocas pequeñas con la pala detrás de los muros. El material se obtiene de desechos producidos por el hundimiento par cial del techo inmediato. Si los materiales no son suficientes, se agre

GriQtas da¡ techo

entrada fracturada

gan materiales del techo dinamitado. El efecto de la calidad del relleno se indica en la figura ó. 2e.   En un relleno inadecuado, la pre sión elevada en los arcos de las entradas ocasiona deformaciones. El relleno bueno disminuye tales deformaciones, como se muestra en la figura. • En las minas metalicas, los accesos que se hacen desde la entrada principal del panel o cuar tel se rellenan con un sistema de retroceso, como se indica en la figura 6.2c. El material de relleno procede de chiflones colocados en el nivel superior o de pequeños chiflone s con 40 grados de pendientecolados en la roca deabajo . 6.2.2

franja aura

piso da laonrrada nervadura o del socavón castilla

F ig ur a 5 .2 S is m a s d <

ísíímo

  a mano [2].

Relleno por gravedad

-franjao tira

Se puede utilizar la fuerza de. gravedad para colocar el material de re lleno.Estemé todo seusa en man tos cuya pendientees mayor de42°, ya sea diagonalmente o bajo la máxima inclinación, como se indica en la figura 6.3a   y b. El material de relleno se deshace en la   planta,  lavadora, se mezcla roca quebrada deja mina y se coloca longitudinalmente con una in clinación de y     = 42° (ángulo interno de fricción de las rocas). Las secciones transversales de las frentes se muestran en la figura 6.3c   y d.  Si el carbón es lo suficien teme nte estable , resulta más fácil t rabajar  las frentes diagonales sin “mallas de tela de alambre”. Las cuñas o calcas 4j pueden sostener el carbón de la frente (figura 6.3c). Si e! .carbón es inestable, entonces se necesita el tipo K de ademe 5)   yei ma-

243 RELLENO

£ ?m  

APLICACIÓN APLICACIÓN OE LOS SISTEMAS SISTEMAS D£ RELLENO RELLENO

Í Í d L S a de ‘2 a l me eS eSCa‘°mda ^

• 2 49

“

t od “ a c i6 n de

ya

:'U.

6.2.3

W:   l' /W /W S

i É     S íí  ?

Relleno mecánico

n í r f í 5^ 1113m ecanjco ecanjco de relieno=I relieno=Ios os materiale materialess se llevan llevan en un trans portador y se arrojan arrojan a la parte trasera trasera de de la frente frente por medio medio de"n transp transporta ortador dor de chozxo”, chozxo”, como como se indic indic a en la ??T * C° n Un trajls trajlsP P °ríad or - Una Una escrep escrepaa diagon diagonal al tras tras lada lada

M ib)

b a ja nd n d o ^ u n ^ v e ^ c id ad a d ^ e ^ ^ O ni /se ^ 0 ^ ab ajo ’ de la la f fre   rent nte. e. El tr tran ansp spor orta tado dorr de ccho ho ho i o s T S a ¿ “ aam m e n fe fe íím m í X Tde

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v :v.&.í*v*\

________

%¿. :v^ v^ -v 3s

------------------------------------ — 

\:,.\f42\  

Ui     FÍSUTZ

6 3   Sistemas

de   relleno n

~ “ ^ ',~ “*-«« *-««= =s ; ¡a2 a2S Ss sr.»« r.»«.

Escrepa diagonal

íí  i >

Canafón Banda su cariar

(«calera al re„ds )

e la f« f« « e escalona da" o '-Y-----V- - - ''a

J

por cuad cuadros ros.. El

~ ~r~y   ~    ~

—  

 _  _____

-* Sanda inferior

■r ¡gura 6.4Sistema 6.4Sistema mecánic mecánicoo de rellan rellanoo [2. [2. 50]. 50].

: - 250

' RELLENO

P or o r tad or are qu iere fun Íata rT Íe d °n °n de de e l es p a ci ci o « , U ^ To ToV l i ZL quiere men os o s espaci o. o.

YPÍa n° n°S *P *PDeS do do s trM SST^             ^        t “ t o -“ relleno neumático que re-

6.2.4       Relleno neumático Por tuberías tuberías

ldIei!0 “ y u n z a n * \T P T tZ tZ n s e m d l 7 f ldIei!0

AFLÍCACÍÓN AFLÍCACÍÓN DE LOS LOS SISTEMAS SISTEMAS D£ RSLLH' RSLLH ' íC

251

  I n j V b C K t o u s     de d  e    los       sistem sistemas as si á li c o s en ¡as minas minas de car car bón y de mmeral metaljco metaljco se ilustrailustra- en en las las fig figur uras as 6.5 6.5 y 6 6 •y las las maq uinas uinas pa ra el el r elleno elleno se se mue stran e: la figura figura 6 7 Las descriDrinn* descriDrinn*«« d e ta l la da da sd el e l r el ell e n os e p ue uede n en coré « i a s « ^ ™

Centro

i      

ca -—.* -—.*

-25-4= -■

Un sum sum™ «ro «ro abun abunda dant ntee deai re '  o mD Z aire aire qu e gas gas ta un unaa máqu máquin inaa para para e l r » £ T

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“ ?U

Figura 6.6 Relleno Relleno neumático neumático

í

_  — as -si álicas [2 , 83) .

es<3“™ ític ític a de la pla na muestra muestra los ma teriales teriales d e relle relle no que que se transp transporta ortann por carro carross y ene ene se yacían yacían en en el núm número ero 10 10 tugu tugura ra 6.5a 6.5a); ); un tran transp sport ortad adoo r deo á c j los lleva lleva hacia hacia la máq máqui uinn a para el idlen o 1). Los materiales seh :, ectan ectan dentro dentro de la tubería re vestida vestida con oasalto oasalto 2). El codo de }0= tambia tambia de dirección dirección hacia hacia la t re reme ,). D es es p ué ués , t ub ubo s de a ce cer o ¿ =amao   de mis cor. tos 4), que se desmontan desmontan con facüii facüiiai ai descargan descargan los materi materiales ales de rellen rellenoo en la parte parte traser traseraa de de la fcr.t fcr.tee . a una velocid velocidad ad alta alta La se l

i  Wa,   o)   Sección A-B.

có n transve transversal rsal de la fren frente te (fis (fisur uraa í.f í.f N nu nues estr traa el tubo tubo 4). 4). con con e¡ rehe reheno no yyaa col coloc ocad adoo en en su su sit sitiio S; ; . la r- t,: :. o tel telaa de alam alambr bree V , clavada clavada a los postes postes de de mader madera. a.

25 2 RELLENO

^ alieno en um

min- i

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APLICACIÓN APLICACIÓN OE LOS SISTEMAS DE RELLENO RELLENO

f1 6;6 l8^ ; 2 >   Página P  ágina 7 1 9 } L ^ s a h n ^ ^ 0 * m u es es t r a en       Ja     figu«Hütacion se llenan Cn£r £rad adas as de «**™c'6n y llenan con     ma teria teriass de 1 ? Cn j í la la t u b e ^ d es es d e el fo n d o de de l eh m f ° W 3 e‘^ W a n en de e xt xtr acc i ó n y ve ven ti la la ci ci ón ón p u ld e fr e l   / ' ^ en 0 ’ U s     ga g      a       l e™ e™ s ^ a s ia (Plataf (Plataform orma) a) como como semu estra estra en k T 16116110 de dob doble le cu' vista lateral v las lú     fígUra-

visr? visr?naS naSnoUbf noUbf íaS íaS £íIiOS íúnei íúneies es para para i0sja !cs 0 colas colas (resid (residuos uos)) S e re■ ___ . P .^ in tr o con con bbas asal alto to par par a red reduc uciir aimíni aimínim mo e ' descn descnsrp srp v

ut i íiíi 2a 2a ilil e n l a s m in in as as , d e c ar ar b ón ón ^ e a l Í ^ ^ T 2^ 3131511^ 01311252 e mues ues tran tran en la la fig figll llra ra 6,7c 6,7c ^ 3 3!ta !ta ^a cid cid ad (70 (70 a 150 150 m3/ m3/ h) f*     f ero ero de de 2ica 2icanc ncee má alar alar^o ^o sem u?-f qJUn qJUnaa de caPa caPaci cida dadd más más ba   de la pane sup eri or ti ene ta ^ u in a I- Pa rt r t e i nf nf e r io r e s tá eq u ip a d a co ^a W ^ t a mb °r °r ’ °‘Ue « entregan entregan el material material a las tub er ía ntadores ntadores tipo t ornil lo. Amkgjzm m \ P°r P°r medi medi o    de aire   comprimid     o   3 Una presió« presió« de 5 a 7 kgjz compri mido

253

^

^

Ulula ciones en las tuberías. 6.2.5

 

 z      &

? £     s s      m£ia ña !r  u* u£ *     acu   Ir

Relleno hidráulico

Ei rn=tod° rn=tod° del relleno relleno h idráulico idráulico es el sistema sistema más avanzado: avanzado: los ma ngle ngless de rel rel leno leno se mezc mezcla lann con con am a yse trans transnnrr nnrr-m -m ; u n a t ub ub e r ía . Se Se r e q u ie r ed eu e u n a p la n t a de de p r e p i ^ ^ ” r  -* com como tube tuberí rías as,, cana canale les, s, pile pileta tass y uno uno est est aci ación de bomb bombas as par paraa z r™ s

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í > 0 í r¡ r¡ ñJ ñJ ) C On On d uc uc lr lr po í “ » “ b er er fa fa , yIo su su Bc Bc ie ient ¿5 ¿5 en en T¿ T¿ er an an d e ' Í J l a m l l m a    quen       o  Penn Pen      n anez anezcc a en susp suspen ensi sión ón en en e l ami amiaa Deotra . ra, ra, este este mate mate rial rial se sedi sedim m enta enta en los los can canal ales es y pile pileras"y ras"y ocas ocasio iona na gastos enormes por limpieza. limpieza. El.mejor material material es la arma d-rfo va queel ag ua del del no ha eli eli minad minadoo ya el lim lim os a desech desechoo d i lis pla n ti avadoras, avadoras, ya clasificado clasificado y separado separado deflüno, deflüno, resulta resulta muy Las Las escon esconas as de alt alt os ho horn rnos os enfr enfr iada iadass br usca uscame ment nt e en e l ti a s0„ s0„ también un material excelente. La utilización utilización de un.sistema de relleni hidráulico para para un manto manto 7^?£i°m T      I1 I1" “ p en end ien c e * mu e s m “ b f ig igu ra ra 6. 8 [ 2 . p ás ás i n a - .].H mate matena nall setra nspo nsport rtaa po porr la tube tuberí ríaa 3 ) y sedivide sedivide en la tantan? 3S°_rnen S°_rnenos os cada cada 15 metr metros os 4). 4). Seconstr Seconstruy uyee un “d ique ique”” decorrí decorrí na de cana canamo mo o yu yu tey tey seajust seajustaa a l os adem ademes es por medi medioo decuña decuñass S) S) El 3e trás ás dd di diqu quee y d *«“ *« “ *   p o - o "d i     :   t v 3etr PO.O PO.OS S de la cor cortm tmaa de yute yute . La fren frente te oper operaa hori horizo zont ntaa

a e ,S lmente lmente seade seade

form de K  ro, PP ¡ " i ” ^ CabC2aleS de d e ™ dra i d e P « « Ies CS 6) * " aD tItIe ne “ “ SÍÜ° POT * -ñ as adic ta-’ _ La plant plantaa y ia secci sección ón longitudin longitudinal al de-un de-un panel panel o an -M m m.na de mineral metálico se muestra en en la fisura fisura 6.9 ¡84     ■•>" L-JJ,™ 7 ^1 ^1 - Lo , o i q ue ue s o c or or t in ina s 4) 4) s e c on ons t ru ru ye yen e n l as as s e c d J ^ S

APLICACIÓN DE LOS SISTEMAS DE RELLENO

255

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F ig ur a 6 .1 0 U na

p la nt a t íp ic a i ns ti la da e n l a s u pe rf ic i

e p a ra e l r sí l e no [ 2] .

-----------

estrechas dei rebaje. El transporte del mineral metálico se hace por  medio de escrepas hasta un canalón central 5). Un.i instalación típica de la planta en la superficie se representa en la íigura 6 .10 (30, 2, página 729]. El material que se excava, se vierte dentro de ina tolva que alimenta una criba indinada . El mate rial más fino pasa través de la criba, y el material más grueso se tri tura por medio de iodiüos. £1 material de mayor tamaño se separa otra vez por medio de lar cribas vibratorias tal como se indica en la figura. Todo el material fino se métela con una cantidad extra de agua y se envía a la mina. Se deberá tener cuidado para nc permitir qu» algunas burbujas de aire entren en la tubería, pues el aire ouedeoca sionar problemas en los codos. 6.2.6 "° i,Í drá"iÍC0 f-

i^ ¡í 'd £ u “ ?!0ted0

Consolidación del relleno

Aunque el material ae relleno hidráulico se compacta después de que el agua ¿e iiltra a través de los poros de la cortina de yute,'aún no es-

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s us t a n ci a se s p e c i al e s ,^

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DISEÑO DEL RELLENO NiDRÁULICO

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Pe r f oa T msva obras de desarroll o, tales com o ch in L lT /6 Se ag reg a ( 3%) pilTotit a mae nética ” ° n es C cont ™ Pozos) y cruc eros.

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esfuerzo s de compresión de este m ater i.i de Am ento y los 6] 186;  2,  pá  gi na   7 3 7] . S e p u vd e v r r ^     n?Uesrran             en   1a  figura de aren a y cemento 5 'j puede i ] T       consoiidad° = f nde56^ c o ,a l^ d“

n e ^ ! « “ ]R e Si it ei lCi !,S d e 10 5 m at e r í al e s « “ Ol id ad os c an « m e nt ó p an re ! r e -

63

^ ce men to se t r an spo r ta e n ca m io n e s^ a^ af                 da d d e ó aS 1/seg , £ s ra me zc ]a ^ el <** s e ^   lu^ Í*S°"d e a ^ a-* ^

  a una vdoci-

a y d ma ter ia l ^ íSrcbtantv. t^ s se*1^1™ consolida en ei raisnioeJ£*

  D l a z .n o    DH         L RE LLEN O

HI DRÁ ULI CO

Otros sistemas de relleno son bastante simples y no requieren dmuc .os pasos para su dise ño. Sin embargo, el sistema de relleno h f~ aiau ico se ceb e dise ñar deac uerd o con las característic as de ías obras jo

dÍSPOm'bieS PaTa el rslIsno’ «*■ H diagrama de 4*Jseno 3e m üic a en la figura 6.13   [2, página 747].

255®-'

RELLENO

DISEÑODELRELLENOHiORÁULICO

F ig ur a 6 .1 3 P ro ce di m

259

i en to d e d is eñ o d el r el l en o h id rá ul i co [ 2]

Figura 6.1    2   Sistema de relleno con material consolidadocon cemento [2. 87},

El-diseño se comprende mejor mediante un ejemplo numérico, supónganse los datos siguientes:

Arenisca, yk     - 2.5 ton/nr  d ~   2 mm K     = 0.30

Datos técnicos Dimensión de la frente Duración dei proceso de relleno Equipo relleno Tipo de deí tubería

Diámetro del tubo, (mm)

100 m X 1.2 m X 2 m

3 h/turno 1 turno/ día Acero

D  

Longitud del tubo (m)

200 150

1 a 2 (vert ical) 2 a 3 (horizontal)

Datos físicos Material de relleno ysu densidad Tamaño promedio Concentración de la mezcla

Puntos

500 700

Háganse ios cálculos siguientes: 1. guiente:

Cantida d de agua. Esta se obtie ne por medio de la fórmula si

 Qk (7* “ l m   )

im

I     w  

7,„ = K y k     + (1 -

K )   7 *

(6- 2 )

2S 0 RELLENÓ

en dónde

a = S ^ í s : n"etroscüw— ^

   y*

= dens ida d de , cubico.

DISEÑO DEL RELLENO HIDRÁULICO

hora.

P°rhora' iIeno=er l- toneladas por metro

metrf cübfc V3  De   ns ida d ^

^

^

+ r ei Ie ^ > en t on el ad as po r

-  Q ~ Qk + Qw ~ 76 +   |

.

178

= 25 4m 3/3i

Concentración volumétrica h/ i reüeno „*resp ecro a| refleno + a^ ^ cía/ 3a dac ión dei

K K   ~ -

261

2- Velocidad deJa mezcla:

25 4 = 0.070 m3/seg 3600

V V k 

*c+i>w ~ 0- 3

 Q    (   tt      D 2/4 )    

1“2

Q-Q7Q Íír(0.2)2/4i

 Qk     100 ra X i-2 -’"X 2.0 mX 0.95 ~ 223 ni3 /tur no _ 228

- 2.22 m/ s eg

' = 76 m3/h

J/*

.¿j

2“3   pueda llenar es 0.9 5:VnO hjdrauiiCo 2 ^

de que el 95% de huecos se

Í^(ÓJ5} V4T = 3'96

- «~s ss « i r

se§

‘

7m JCy t+d K)yw                  = 0.30 X 2,5        -  f    (  i    -    0-    30 ^ ¡ = J.45 t/m3 - ^1

^4 5) 1.45- 1

  —178 m3/h &

2,

.

en donde Vk     _ Velocidad critica, en metros por secundo r¿   - Coefi ciente, <¿>   2 m m , F¿ =     ]    .34."    g = Aceleración de la gravedad, 9.SI m/seg2,   —Diámetro del tubo, en metros.

7f í  

= IT IT? ? = a4 a42 2

7i = cf fic oad dd materi al de reilM0’ en 7w ~     Densi dad d eí agua = 1 ton/m3

por metro

1

262-

Velocidad critica          (m/seg)  

 0 0

J 1-o = Pérdida de carga en una tubería ve rtical, en metros por  metro detir o (m/m). V a = Coeficiente de fricción dei tubo,0.024. = Velocidad en el tub o vertical,-2. 22 m/se g. D r z   = Diáme tro del t ubo vertical. 0. 2 m. g = 9.81 m/seg2 . —Pérdida de carga en una tubería horizontal, en metros   por metro. = Coeficientede fricción del tubo. 0.025. n 23           =          Diámetro del tubo horizontal, 0.15 m. V23   = Velocidad en el tubo horizontal,3.96 m/seg. K     = Concentración de la mezcla, 0. 30. $     = Variable de Durand*. y k =   Densidad del material para rell eno, 2.5.

2.4 2.7 2.8 3. 2 3. 4

125 150 175 200

253      

en donde

críticas enlas cuberías0

  Diám etro del tubo            (mm)  

&• h*

DISEÑO OEL RELLENO HIDRÁULICO

RELLENO Tabla 6.2     Velocidades

Ver referencia 2.

Para aranas { jk     2.5), la velocidad crítica como se ha calculado precisamente, para tu er ia. La ve Ioseddmuestra 3d de k en tab la |a ^tabla 6.2 un a difer -e^es d ^ diámetros n e ^ de de obtiene de esta manera:

UI 55

7,v = D ensidad del agua. 1.0. v    2~?

3.96 > Vk    -   2.8     m/seg       (si     n   régimen       de depósito)
4 Coeficiente de fri cción (X) . El flujo o régimen turb ulento los

r s r

de fricc ión “ un a

de

to2

= 9.28

’¿

  j l ~ 2   =      °'024         2  _

.

•A¡'2 - tuoo de 200.m m ^3”3 = tub o de150 mm= 0.025

9.81 X 0.150 (3.96)'

  x l ' ì t X 0.2 = ° '030 m /m  

' i     *     Si < F < J7 V¡. se dieu queel réyime:)de flujode ¡alechada en la tubería horÍ2 ont;l es ci -flujo por deslizamiento dei fondo" V¡   que es ia velocidad final de sedimentaciónde ¡as panículas. Para lus partículas ds forma redondeada, estevalor se puede calcular con ia ecuación:

5. Pérdida por fricción (pérdida de carsa).

Vs   = 0.55 V¿17* - i) J

i_ 2 —X i_12    

VU 2   g D ^ 2    

(6.5)

Para el caso anterior, entonces: Vs   = 0.55 yCT.2G(2.5 - 1} = 0.3 mises  

T/ 2

^2-3

é = 6 6 í^~ ~             i  7w ) k'l

( 6 .6 )

y  

(6.7)

l'.n el réjanen de flii ¡o por dcslizamiun io dei fondo, la varia ü'e de Durand íe o:;p-¡" -¿acon '. la ecuación (ó. 1).

^.= 2.8 m/sc?<3.96

<1 7 < 0 J =5. 1 m / ^c u

26 4 RELLENO

  yJ 23    =          0      0^5 — ^3-96)2 ,. ^ s T T a T T (I +°' 3 0X5-28) ~ 0.50 m /m  

ECONOMÍ A DEL RELLENO 265

Tabla 6.3Análisis de costos enios sistemas dehundimientoy

Concepto  

longitud semultiplican po r^u íTo nrit PriÍ rdÍdaS deCMSa por u nidad ¿e   pérdidas totales l -l as ^

-

* B = hí_ X/M.+/w 1         

x /m

(6 g)

= 500 m X 0,030 m/m+

700 m X 0.50 m/m

derelleno0

Cantidad   Molería!                  /    toneladas}      

Costo   (NFlT)  

  Desembolso           

Sistema de hundimientocompleto Costode producciónen ei panel ocuartel, Acarreoen galerías otúneles y en ei tiro Transpon e enla superficie Arregloen la superficie Total

Carbón

840,000

Roca

239,000

0.30

72,000

Roca Roca

239.000 624.000

0.20 0.73

48,000 . 455.nnn 2,095,000

Costode producción(relleno) Costo de producción(hundi miento)

Carbón Carón

750,000 90,000

2.S5 1.81

2,138,000 163,000

Acarretoen los tiros yen galerías Plantadetrituración Total

Roca Roca

624.000 312.000

0.42 1.02

261,000 318.000 2,880,000

.

1.81

3,520,000

. Sistema de relleno y   hundimiento

- 35 + 350 = 365 m Como la longitud del tiro (vertical) es de 500 m,

¿if <50 0 m IVsrreferencias2y 35.

r

*una bom ba, bajo las condiciones

500 * 15 + /

(!1K

*

e xt e™   d e  — —  ■« . h°TÍZmta¡' SÍn nin'

x 05 U‘J

^m¿í~970m Cualquier distancia mayor de 970 m de presi ón ext ra y d e la ins nb r' - • cuad a. Y Ia ,nStaIacio n ae

6.4

economía

se pr op or ci in fn Tn h UtabTaC63y °

,e , fondo del tiro requ ier e bom ba en la posición ade-

d e l relleno

es MU eman za n e n l a C£m fig urda cost° 6 .14

[2, página 743] según un estudio hecho por Fettwiss miento carbonífero de Aachen.

¡30]

.

en el yaci-

Como f ® «« tra en la figur a 6 .14, cuando l a mina o pera b ajo ei istema de hundimiento, la producción anual,es de 840,000 toneladas de carbón y 624,000 toneladas (430,000 m3} de roca estéril, oue se coloca en una pila de desechos (7). De esta roca. 239,000 toneladas hv- r m °n m , ^ desa rT Oll° y 73’000 to nela das de l a plant a adora (73 ,000 toneladas de + 80 milímetros por cribado, 312,00 0 toneladas de 80 milím etros por ei proceso de lavado). Cuando l a mina opera bajo el sistema de relleno, 750,000 toneladas de carbón se producen ai ano por el método de relleno y 90,000 toneladas por  eisistema de hund imiento , pues no existen sufi cientes mate riales di s ponibles para el relleno. En este sistema, toda la piedra se utiliza co mo material de relleno. Los desechos de la planta lavadora (312,000 toneladas directamente y el resto, que son 230,000 toneladas de roca minauu ma s /3..G00 toneladas deroca cribada)se trituran y se enví an a la mina.

26S. RELLENO

R  R eferen

3 ¿ r hc i6n dc   ! o sraa,eria1“ - ¡” * “ ■“ * -" ««< < > y «. -d - d i-

La cantidad cantidad de materiales materiales los los cn^r-i«: cn^r-i«:

^b olsos

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tot al al es es po r a f io s e ’r es es u me me „ e n h t.bu

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mezcl ado con los dese- hos de de h „1 „1,7

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1. F. F, P. Kollm Kollmann ann y W. A. Cote, Cote, Principles Principles of Wood Sciencea nd Technolo-  Technolo-      gy ,   Vol. I, Solid Wood,   Springer-Verlag,Berlin, 1963. 2. C. Birön Birön y E. Arioglu, Arioglu, Madenlerde Tahkimat Jsleri ve Tasarimi Tasarimi ¡Supporting ¡Supporting   Birsen Kitabevi, Istanbul, 1980. and Designof Supp Supports orts in Mines), Mines), Introduction to Structural Structural Design Design:: Timber, Timber,   Surrey 3. D. Beckett, y P. Marsh,.¿in Introduction Universit Universit yPress, Londxes, Londxes, 1974. 4. B. A. Jane, Mechanical Mechanical properties properties of wood fiber, fiber, Tech. Tech. Assoc. Assoc. PulpPaper          Ind.,   42, 461-467(1959). 5. F. F. P Kollmann, Kollmann,   Vol. 1 Technologie des Holzer und der Holzwerkstuffe, 2nd , ed., Spri Springer nger-Ver -Verll ag, Berli Berlin, n, 1951. 1951. 6. S. M. M. Dixon Dixon y M. A. Hogan, Hogan, Tests Tests on timber timber props, props, 5.M.R. 5.M.R.S. S . Paper Paper No. 72 (1930). 7. N. C. Saxena y B. Singh, Props Props in iongwail iongwail workings,/. workings,/.   Mines,Me Mines,Me tal, Fuels  Fuels                ( Indi a   \ e n er er o ( 1199 69 69 ) . ■8. R.. R.. Bauman Baumannn y C. Bach, Bach,   Elastizität und Festigkeit, 9a ed., Springer-Verlag, Springer-Verlag, Berlin, 1924. 9. H. Winter, Richtlinen Beitrage3 age3 II a2, B II b, b, B II Richtlinen für denH olzjlug olzjlugzsn zsngbau gbau,,   Beitr c, B II d, 3 III b, Berlin, Berlin, 1944. 1944. 10. P. H. Sulzberger, Sulzberger, The Effect Effect ofTemperature on the Strength Strength Properties Properties of                Wood, Wood, Plywood and Glue Joints Joints at Various Various Moisture Moisture Contents, Contents, S.C.I.R.O. S.C.I.R.O. Divi Division sion ofFo rest rest Prod Produu cts, cts, Melb Melbou ourn rne, e, Aust Austra rali li a, 1943. 1943. 11. F. E, E, Silme Silmes, s, Mitte Mitteilu ilungen ngen ü ber die Unte Unte rsuch rsuch ung von Festigk Festigkeit eit seig-en seig-ensch schafaften der finnischenSchriitwaren, finnischenSchriitwaren, (1944). SilvaeOrbis    ,  (Berlin),   No. 15, p. 60 (1944). 12. 0. Graf, Tragfähigkeit der Bauhölzer und der Holzverbindungen.   Mitt Mitt.. Fa  Fa     

chaussc hussber Holzfragen. (Berlin    ), 20, (1938). 13. chausschussber   U.S. Depi. of Agriculture, Formst Service. Forest Products Wood Handbook, Laboratory, No. 72(1955).

26 8 REFERENCIAS

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263

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Ausbaut ec e chnik auf die 3 ^ p "w "'1 ’ No- J5f agos to to (19 76). York

, 19 1 977,

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K oi Ottaw a, 1970.

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U ^.o ), pags . 4,-9-4’ ?i,

  Eng. Dep. Dep.

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270. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

57 '

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REFERENCIASBIBLIOGRÁFICAS

ro of «■ »•*

5S. 5S. S Sigo Sigott tt “Die “Die Bel Bel astu astungs ngsme mech chani anikk de s Stre Streba ba usba usbauu " Dok Dok tora toratt disser disserta tati tiook-ont k-ontans anstz tzsc schen hen Huch Huchss chul chule, e, Leob Leoben en 19 1966 66 59' lo!dfr"7 Pres Presee nt and and futu future re roof roof cont contro roll and and supp suppor ortt 60 A coaImines' Colliery Colliery Guardian Guardian Int.,   octubre(1978) 6 0. 0. A . B Um Um s si si i y * . K an an o p ko ko , C riri te te r ia ia o f Ch Ch oi oi c e a nd nd U s e o f P oow w er er ed ed S u o p o S 1973

Smm Smm °n Protec£ Protec£ion ion

Roof Falls, Falls, Paper Paper IV-1, IV-1, Katowi Katowice’ ce’

61 ,

D e m S ? An “ CanadiflS?“

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62- U :   63 ' W

leS Lon« “e “ es M e s “ ^our s de ce c e s 25 Str at at a Co C ont rol Con fe fe re re nc nce , Al be ber ta ta ,

po we wered “ p? or or t * "* » ■ « * * * *

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1973 , rf« * « « * Sp Spri ng nger- Ve V erl ag ag, Beilin, 19 1 950 ¿ t o » * « . Appli e d Scienc e Pub li sh er ers , Londre s

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27 1

73 . F, Auid, Auid, Design Design of Sha ft linings linings,, Proc seotiemProc.. Inst.C Inst.C iv.&ij., iv.&ij.,   Part 2, No, ' 67, seotiem  bbrr e ( 1 9977 9 ) L o nndd r e s .   Proc. Proc. Eighth  Eighth          80. G. Zahary Zahary y K, Unrug, Unrug, Reinf Reinforc orced ed concre concrete te as a shaft shaft Lining Lining,, Cana Canadi dian anRa Rack ck.Me .Me ch.S ch.S y m p       Toronto, Toronto, diciembre(i 972). 81. 81. C. Bir6 Bir6nn y E. Ario Arioglu glu,, Designof Designof Re info inforc rcedarti edartifi fi cial cial rooffo roofforr t hethick hethick lig lig  nite nite seam seam for for the Soma Soma Mine Mine ofTurkey, ofTurkey,   J.M inss, inss, Metals, Metals, and Fuels  Fuels    febrero        (1978). 82. 82. E. D. Cran Crankk shaw, shaw, in soli solidd stow stow ing ing on a mecha mechani nizedface zedface at Whanc Whancii iiff ffee Si ltsltstone Colliery, Colliery,   Iron noviembre (I960).' (I960).' Iron Coal Coal Rev.,   noviembre 83. E. Rich Rich , Rio Tin to’s to’s new pneu pneu matic_s matic_s tower tower places places waste waste fill fill eff effici icient ently ly En =     Min.J.,   158, 84-87 (1957). (1957). 8 4. 4. R . F an an n in in y C . E . S ppaa rk rk s,s, Sa Sa nd nd ffii llll me me th th o d o f d ay ay rrcc ck ck r es es ul ul te te d i n t h es es e 1 2   benefits,   Eng. septiembr mbree (1951) (1951).. Eng. Min. 152, septie 85. M. A. Twjn Twjn daie, daie, Backf Backfill ill Method Method s in in Canadi Canadian an Mines, Mines, inform inform ation ation Circul Circular  ar  •141, •141, Dep artmen artmentt o fMines and and T echnica echnicall Surveys Surveys , Ottawa, Ottawa, 1962. 1962. So. D.R. Corson, Corson, Stabilizatio Stabilizationn of Hydraulic Hydraulic Backfill Backfill with Portland Portland Cement, Cement, U. S. Bure Bure auof Mines, Mines, Repo Report rt o fInvestigat fInvestigationR. ionR. I. 7327, 7327, 1970. 1970. 87. P. Sarkka, Sarkka, Min es andMining andMining meth methods ods at Ou tokump tokumpuu Oy, Finlan Finland, d,   Min, Min, Me-      tal!. tal!. Soc. Soc. (Finlandia) (1979). 88. 88. R. Dura Durandy ndy R. Gilb Gilbert ert, Tran Transp spor ortt hydr hydraul iqueat ueat refo refoul ulem ement ent de en conduites, conduites,  Ann. Fonts Chausees 130, No. No. 3-4 (1960). (1960). Chaus ees, , auliq

s mixt mixtur ures es

s?

S

î    

I

î    

Abrams, 206, 210 Adkins, 9 Agriculture Department of USA, 260 American Concrete Institute, 214, 270 AiiogJu, E„ 90, 225, 229, 267,268, 270 Ariogiu, N., 9 Ashwin, 269 Bach, 267 Bains, 269 Barry, 269 Baumann, 267 Beckett; 267 Bilinski, 270 Birôn, 223, 22 9,   233,267 268, 270 Blades, 125, 26S Boiomey, 207 Bridgeand Construction Associationo f       Turkey, 48 Bureau of Mines ofUSA, 114,19 2 Coates, 134, 264 Cochrane, 134, 269 Corson, 267 Cain, 267 Cox, 116, 263 Cnujfeshaw, 271 Curth, 269

Deere, 270 Dejans, 269 Dixon, 32, 267 Dowry, 168 Du Pont, 123. 263 Durand, 271 Ehnhann, 42 Ev3ns, 60, 26 8 Everiing, 53 Farmin, 271 Fettweiss, 265 Fjodorow, 271 Ford, 270 Frankiin, 124,126,269 Frecftt, 263 Gilberz, 271 Graf, 41,207, 267, 270 Graham, 270 Goetze, 268 Gouiiioux, 135, 270 GuEick, 168 Hcinzmunn, 93,107 Hogan 32, 267 Hutchinson, 9 273

274 ÍNDICEDE AUTORES

Jane,267 ■foscín, 185, 270

-Ridi, 271 Riegan, 9

Kammer, 268 Kcywcrtli, 263 Koilmann, 30, 267 Kondo, 225, 270 Konopko, 270 Künstler, 108

Sahin, 9 Saiup, 269 271 33, 35, 267 269 184, 270 Sigott, Slimes, 38, 267 Singh, 33, 35, 269 118, 268 Sinou, Siska, 56, 268 Sarkka, Saxena, Sheorey,

Leonet, 263 Loxley, 269 ' Lucas, 5, 9 Luü, 268 i-ydon, 270 ¡ViangeJsdorf, 146,269 Marsh, 267 Weriil, 269 Mikuiafc, 9 Miller, 269 Moil, 100 Moore, 268 Murphy, 99, 124,

26S

  Nair, 269   National Coal Boardof Britain, ¡9 6     igS   Neville, 270 ’ a   Nevü/i, 268   NewÜn, 42 Ossacfter, 269 Ostrava Research Institute of          Czechoslovakia, 5S, 155 Pceie, 268   pen?, 124, 263 Prutodyakonov, 4?, 5 ]

Sm et/i ursr, 9 271 Sparks, Spruth, 263 StandardsJn

270

60, 268

Terzaghi,

229, 270 Tincolin, 118.26 S 9 Tupuz, Tieman,

ToH.'ssaint-Hemzmann, 271 Twindale, Van Duyse, Vidai, 26S

93 ¡07

270

146, 269 126, 26«, 2 69 W hitt aker, 229, 270 * Wickham, 42, 132, 268 ">70 Wilson, 37, 26 7 Winter, Wo odfie ld, 123, 126, 269 26 7 WoodHandbook, W hite,

269

Woodruff,

Rabceu-fcz, 227, 270 Rankin, 39 Rescr, 269

stiiurcofTurkey

195, 270 Siasscn, Sulzberger, 267 Szcchy, 268

Yiiksel,

9

Zahary, 271 Zillosen, 270

A Acaro: ademes defrentelarga de,153 arcos cedenics.107 arcos d e. iDO cabezal es arti culadas de, Í53, 161 características de. 85 caraeieristic:.* ingeniedle-s de!. 86 característi cas ntccanicas d el,86 cuino material. 85 d'seño deíposte, 162 dureza de¡,8-'? «•actodei carbono en el,88
HS    

módulode sección do,90 momentos de inercia dei, 90   poste, 153 deitipode fricción.156 hidráulico,¡58   propiedades de!,8 9   piüiüiics hidráulicos de, ¡59 p u n t o d e l Tu eñ 5i a ; S 9 resistencia a la tensión.88 vigas de, 90 vigas H de, 39 Ademes '‘caminantes”, 197 apiicabiüdadde ios,197   bases de los. 173 capacidadde soporte de los, 180, 183, 134, 185, 137 comparaciones entre lo<.197 condiciones de ! techo,i 90 convergencia en !o:; 135,195 desarrollode ios,16c descripción de los, J7¡ desventajas de los,197 dimensiones deles, 174 dísono de ¡os, 176, t?“cscudos d ebs, 171

fórmulas depresión, 54 fuerza hidn íiiiica de¡os, 176 gatos hidráu licos para ios,1 75 índices del techo,189, 191 instalaciones deios, 200   pa t a s o p i er n a s d e l os , i 75 Patín,173 presión decede ncia, 175, 175   p r i n c i pi o s , 1 6 7 s is te ma d e co n tr ol p ar a io s, ¡ 7 6 tipode cuña para ios, 163 tipo de escudo, 171, 172 *ipodemarcopara Jos,167 ventajas de ¡ os, 195 , Ademes de esc udo,130,16 8,172 Ademes mecanizados tipo cuña,168 Ademes móviles, 155 Afianzamiento: en ¡os pernos de techo tipo expansivo, i 13

fucrzaideejemplo numérico, J 33 Agregados:

ÍNDICE 277

Area fallada: frente larga, 144   p e r n o s de a n cl a j e, 1 4 6 Armaduras: anclaje, 150 dimensiones, 151,152 diseño, 147

Carga: densidadde los ademes 177

ejemplo numérico de diseño, 149 astática delas,148   principios, 146 Articulados: arcos, 100 cabezales, 153,1 61 Avances d elos ade mes de ias frentus Ia r„aSi

B Bas^de los ademes móviles o "caminames",

cfcsramiiomctna,203, 209 del concreto, 207

C

Agua/cemento: fórmulaspara de relación.207 relación el concreto, 206 Amp ¡iaCJ- ünes d Kjas entrad as a ¡as galenas . Ana'iisis estático: arcorígido, 90 armadura detecho, 147 Análisis: decabezales demadera.62 du costos de reileno,264 deesfuerzos en ¡os arcos art iculados,105 deesfuerzos en ¡os arcos rígi dos,90 Arcos ceden tes: ejemplo numérico, 110 estimaciones deios, 110 p u n t o d e f lu e n c ia d e l a c e r o, 8 9 Arcos esden tes de sección en U,107 Arcos ceden'e s d esección en V .Í08 107 Arcos cedentes Glocken, Arcos ceden íesK unstler, 10 8 Arcos MoJl, 104 Arcos rígidos: «rgas normales en los, 100 diseño do.97 ejemplo nume'rico, 98 m om e nt os de l os , 1 0 0

Canteras paraanclaje: m ateriales derell eno,244 Capacidadde de armaduras de techo,150 de pernos con concha deexpansión. 1i7 depernos con resina,124 de pernos de ranura y cuña, 115 Capacidadde suporte o decarga: de los ademes'‘caminantes", ¡ 78 ¡ 84 185,18 7,189 . ’ de los pernos de anclaje, 132

Características del riel, 94 Características ingeníenles: de la madera, 24 dei acero, 8 6 , 102 del concreto, 206 Características mecánicas del acero 56 Características: delas rocas,52 do¡as vigas H,9] de ios elementos estructurales, S de¡os perfiles T-H,94 delos pern os deanclaje.¡ 2S delacero,86 dei concreto, 205 delperfil Clement, 90, 94 delperfil de riel, 94 Carbono en el acoro, 87

9

‘‘caminantes”

en elmarcodeun túnel,50,53 en ¡os ademes “caminantes”, 182 factor (Everling),53 relaciones deextensión de los pernos de anclaje, 129 Carga instantánea, 157     Cargas normales,100 C ar tu ch o d e re si na D u Po nt , 1 23 Celulosa. 24 Cemento: • en e¡ concreto, 203 materiales del,256 Ceniza muy fina en el concreto.204 Colado del concreto,212 Compactabihdad del concreto, 207 Concentradoras de desechos,244 Concreto lanzado: diseño, 226 ejemplo numérico, 22S granulometría, 218 Concreto: ademes de,201 agregados del,203  b l o q u es , 2 2 0 características ingeníenles, 206 ceniza fina, 204 coladoo vaciado dd,212 compacidaddel. 207 condiciones dei fraguado, 209 condiciones de trabajo, 207 conodeAbram,210 contenidode agua.205,206 contenido de cemento, 203 diseño.225 203 dosificación (uroporcionimiento). ejemplo numérico dela preparación, 226 fluido,210 granuiometría. 212 humedad,210 importancia del,201 mantenimiento del,212 monolítico,218   plástico, 210   p r ep a ra c i ó n d e i , 2 1 0, 2 2 5, 2 26 relación agua/cemento, 206 resistencia, 2 1 3 revenimiento, 212 revestimiento de tiros. 221

ejemplo numérico, 231 techoartificial, 221 transportedel, 212 tubería, 212 usos del, 215 ventajas dei, 201 Cond¡c¡ones.de ia frente, 163 Convergencia: en ademes “caminantes”. 178,1S5 ' en la frente con ademes “caminantes" 195 en     la frentede postes y   cabezales,196 Cuñasdem adera para calzar ,54 Curva característica: de los postes defricción,156 16 0 delos p ostes hidráulicos, D. Datos deoperación d s los ademes caminantes,174 Deformación dela cero.86 Descripción: de ¡osademes“caminantes”,¡71 delos arcos cedentes. 108 de¡os pernos deanclaje,¡ 15 Desechos del lavadero, 244 Desventajas:

delos ademes “ caminantes”. 197 dei concreto, 202 del relleno. 245 Diámetro mínimo dei cabezal. 78 Dimensiones: de las armaduras de techo,151, 152 da los ademes , ¡74 delos arcos esden tes, 108 Diseño de los cabezales: articulados, 100

Diseño del poste central. 72 Diseñoóptimo delmarcodeitúnel, 75 Diseño: dearcos deacero,90 •dearcosmoií, 100 de arcos rígidos, 96 147 dearmaduras detecho, de cabezales,79 de cabezales de acero. 166 de cabezales de madera, 63,69 de colocación de los pernos de anclaje, 136

de cuñas (calces) de madero. 67

278 ÍNDICE •«S'a dctnus“ caminantes’': uchsídaii de carga, 177 instancia, 177 presión de eedencta, 177 sistema alemán,180 sistema austríaco, 1S4 sistema francés, 185 192 sistema norteamericano, sistema polaco, 187 tic los ademes de[a frente-larga, 79 d= ios postes laterales,marco del túnel, delos refuerzos a ios marcos deios socavones,72 depernos anclaje . ¡31 depostes de fricción.163 depostes y cabezales,162 dá techos artificiales, 23J delcabezal de la frentelarga, 80 delconcreto,225 del concreto lanzado, 227 deiconcretopara revestimiento de Uros. 22 9 delindomadode ¡os tiros,232 delmarconohidráulico.257 demadera de! túnel,62 delrelkdelrevestimientode los tiros.229 deitamañoóptimo, 78,79 Distancia óptima de Jos cabezales. 79 Dureza Brinncldel acero,89 Durezadelacero.89

i; Economía de! relle no, 264 Efectodela humedaden ü m adera.42 Efectodelcarbonoen d ucx.f o_§3 Ejemplos numéricos dediseño: a lian za , ™™ » * pernos do ancl a je ¡19.134 J armad uras del ¡ cclio, 149 cabe.-:ik'< de madera en eltúnel. 59 colocación de los pernos de anclaje, ¡ i 7 concreto lan/adu. 223 frente¡area con madera.3 1 indomado del tiro.232 instalación de perno-: de anclaje. L35   postes de fricción, 154   postes de madera en ci ¡tiñe!, 70 preparación del concreto. 226 rellenohidráulico,253 revestimientodeconcreto en los tiros .

E lo ng ac ió n d el a ce ro , 8 8 . Empernado de cámara y pilar,141 Empernado deltecho en ¡a entrada de un túnel, 141 Esbeltez: cantidad depostes laterales, 67 relación de¡a madera, 33 Escudo: de los ademes “caminantes", 171 de los cabezales, 155 65 Esfuerzo: análisi s delarcorígido, 94 deformación deiacoro,86  p e r m i si b l e d e i a c er o , 9 0 Esfuerzo cortante: er¡ la madera.41 en las rocas, 52 verifica ción,64 Esfuerzo de compresión (aplastamiento) de la madera, 28 Esfuerzo de fie.x ión: dela madera,34, üe las rocas,52 delacero,87 Esfuerces permisibles: en elacero, 90 en la madera,48 Especificaciones; de la madera. 48 delacero. 83 EspecificacionesDIN: de vigas H, 21541,91 del acero, 21544,88 Estabilidadde¡ a roca con pernos. 13i Estimación de .trens ceden tes,S10 Estructura deacero, Sfi Estructura fibroma, 24

IFabrieación del concreto,212 Factor de carga (EverlingJ, 53 deeficienci a,en ios p ostesde fricción 163 de expansión en la frente larga.55 defiambeoen ios marcos demadera, 67 , l'a ctor deeficiencia delos pestes, 163 FiiCtor deflam ¡ico,marco s demad era.67 1atiga de!a madera. 41 Fibras, 24

ÍNDICE

279

Fórmula de Graf,207 Fórmula de presión de Evcrlins,53 Fórmula de presión de Protodyakonov, 49 Franja de relleno,245, 247 Frentesin postes,¡53 Frentes largas: ademes deacero,153 diseñodel cabezal de acero,165 diseñode! cabezal de madera, 73 diseño delposte deacero,162 d is eñ o d ei p os te d e m a d er a, 8 1 pernos de anclaje. 141 Fuen te demateriales para relleno.243 G Gastos hidráulicos de¡os ademes “caminantes’',¡75, 176 Granulometria: delos agregados,208 deiconcreto,212 deiconcretolanzado, 218 “Gunita'’. 215

H Hidráulica: cuña. ¡68 diseñodel relleno.25S   pérdidas de carga, 264 p o st e s, 1 5 4, ¡ 5 9 relleno,253 suministrode energía.176 velocidaden tica. 262 Hinchazón dei piso, colocación de pernos ' 142

I Importancia de! concreto, 201 Instalaciones: de ios ademes “caminantes".200 d e pe rn os d e an cl aj e co o r es in a , í 2 4

L Lignina, 24 Límiteclásticode! acero,3S Longitudd elos pernos deanclaje.134

M Madera: 31 c ap as d e l a ed ad . 25 • característi cas ingeníenles de clases.48

como material, 23 contenidode humedad.32 defectos dela. 26 defectos naturales, 26 desventajas dela, 24 diseñode ademes, 61.S2 efectos deía fatiga en la,42 efectos de la veta (grano).30 efectos de los nudos, 33 esfuerzo de seguridad,42 esfuerzopermisibleen 1a.43, 47 estructuram acroscópi ca.24 factor deperfección dela. 37 fibras dela, 24 indicaciones auditiva? dela. 35 nudos y grietas. 26   pernos de anclaje, 127   propiedad es mecánicas de Ja.44 resistencia al aplastamiento(compresión) 28 resistencia a] esfuerzo cortante, 43 resistenciaai fiambeo,33 1 resistencia a la compresión. 3 resistencia a la flexión,34 resistencia a la tensión,26 resistencia a la torsión,46 tipos de ruptura de la.3S valores numéricos dela resistencia.4 1 ventajas ds ¡a, 23 Máquina de cortey carg3(píña),155 Máquinas p3ra relleno neumático, 249 Marcotipo deios ademes. 167 Material: cementante, 25ó dela madera.25 de relleno. 242 elacerocomo, 35 Material consolidado: relleno,255 resistencia. 257 Minas metálicas, colocación de pernos áe anclaje, ¡44 Módulode elasticidaddel acero. S9 Módulode sección de visas. 90 Módulo de Ycungde las rocas. 52 Momentos de inercia de las vigas.90 Momentos en arcos rígidos, ¡00

N la.24

-Neumático: relleno.250 tubos para conducir el relleno. 250

ÍNDICE   Norm as; delcemento:   británicas, 234. estadounidenses, 236 del concreto:   británicas, 214 estadounidenses, 214 turcas,213 vigas H- DIN 2254 1, SI vigas I americanas,92   Normas británicas: del cemento. 234 dei concreto, 213   Normas estadounidenses: deacero, 89 de las vigas I,92 del concreto,214, 236 Normas turcas para ei concreto, 2i 3 Número de Poisson para rocas, 52 P iatas delos ademes “camin Patín para ademe“caminante" Pecíina, 24

antes”, 1 7 5 , j76 175

Penetración en el piso: marcos demadera para túnel, 71   postes de fricción, 165 Penetración en el suelo, 71 Perdidas decar ga,relle nohidráulico 264 PerfilCiernen t, 90, 94

Perfiles Toussaint-Heinzmann

93

Perfiles: de las vigas de acero, 90 delos postes defricción, 161 Pesodelasvigas deacero, 90 Pesounitario delas viga s deacero. 89 Pernos deanclaje: afianza miento,US anclaje;

,

con concha de expansión,1 con ranura y cuna, 116 ejemplos numéricos, 226 aplicación,139 capacidad de soporte de los,132 capacidades de anclaje, 130 deltipode madera, 227 deltipo de ranura y cuna, 115 diá met ro , 13.5 diseñode Jos, 132 ejempio numérico, 136 estabilidad de los, 13 1

17

ÍNDICE 281

labores decámara y pilar, 141   para estilladuras de piedra, 144     • par a f al la s, 1 4 5   para frentes largas, 141, 143 para hinchazón del piso, 142 Para minas metálicas, 144   principios, 113 Prueba de ios,128 r eb aj es de c or te y r el le no , 14 5 ' relaciones decai ga extensión, 129 separación entre los,134 tipo con concha de expansión, 217 > t ipo co n l ec ha da de c eme nt o, 1 2 0 tipode resina,122 variedadesde, 115 ventajas de ios, 246 Pilotes dedesechó ,'244 Piso: hinchazón, empernado, 242   pe n e t r a ci ó n , 7 2 , 1 6 4 Placas deapoyodelos postes, Plataforma móvil,revestimientod Porosidaddelas rocas,52 Postedefricción: con carga instantánea, curva característica,15S dehundimientolento, descripción,154 eficienci a deJos postes. ejempio numérico, ¡63   penetración en elp iso,   perfiles, 159   piucas de apoyo, 157

¡56 etiros, 221

157 157 163 164

, sistemas de seguridad,158 tipodehundimientolento,147 Postes hidráulicos para eilaboreo ISO Postes: cara libre,153 de fricción, 155 densidadde ios, 163 ejemplo numérico de diseño, 163 hidráulico, 155 y cabezalde frente, 192 Preparaci ón delconcreto, 225 Presión decadencia delos ademes mecanizados,177 Presión de la válvula de cadencia 175 Presión: en las frentes largas, 54 en los ademes demadera,48, 6 1 ,53 en los túneles deacceso, 43   pasos para elcálculo, 49

Principio: dela colocación depernos deanclaje, delas armaduras d etecho',146 deios ademes “caminantes”,166 delos arcos ceden tes , 107 dsipostede fricción, Ú 5     delposte hidráulico,159

Propiedades de ¡amadera, 44 • Propiedades mecánicas delas resinas, 123 Proporcionamientodel concreto, 203 Prueba de los pernos de anclaje, 128

R  Rebaje s decortey rellena,con pernos de anclaje, 145 Refuerzos a: marcos delos túneles,72 Relación: agua/cemento, 206 deRankin,94 Reiieno: a mano, 247 consolidado, 255 desventajas del, 245 diseño hidráulico,257 economía, 264 ejemplo numérico de diseño, 259 gravedad,247 hidráulico,253' importancia dei,241 máquinas para, 249 materiales de,242 mecánico, 249 neumático, 250 sistemas, 247 ventajas del , 244 Resina: anclajedepernos con ,128   pernos de anclaje, 12 2 ’   propiedades mecánicas de la, 124 tiempode fiagua dode la,122 Resistencia al flambeo de Ja madera, 33 Resistencia a ía tensión: en el acero. 83 en la madera, 26 en las rocas, 52 en ios ceñios de anclaje ,12S Resistencia: de¡as rocas,32 de trabajodei acero,89 deiconcreto, 213 deirellenoconsolidado.2 57 máximadeiacero.37

113

Revenimientodelc oncreto,212 Rocas: características físicas, 52 resistencias delas, 52

S Separación entrelos pernos Servocuña,157

deanciaie

Sistema ale mán para eldiseñodeads “caminantes”,ISO

134 nes

Sistema austríaco para ademes, mecanizados, 184 Sistema francés, para el diseño de ademas “caminantes”, 185 Sistema inglés dediseño de ademes “caminantes", 180 Sistema polacopara eldiseñode ademe* “caminantes", 185 Sistema decontrol,ademes '‘caminantes” 176 Sistemas de seguridadde los postes de fricción, 15S Sistemas norteamericanos para ademes me canizados,192 Tamaño óptimode los cabezales,79 TechoartiflcaJ: concreto,225 diseño,233 Techo: condiciones dei, 1 90 falso,54 índicespara ademes ‘’ caminantes”, 189,192 inmediato.54   presión, 53 Tiempo defraguado: delas resinas,123 delconcreto, 209 Tiro: diseñode! indentado,232 diseño dei revestimiento, 221 ejemplo nume'rico dei diseño, 232 Trabajode los arc os cedentes,107 Transportador da arrastre, 155 Transportedelconcreto,212 Tubería-para elconcreto,212 Tubería para eirellenoneumát ico,250

ü Uso: deconcretoín

las minas,215

’

282

ÍNDICE

delos ademes cam inantes,197. delos pernos deanclaje,139 V Variedades depernos

dea nclaje,

1 15

Velocidadcrítica en ci rellenohidráulico, 259 Ventajas: de los ademes ‘'caminantes”, 195 deios pernos d eanclaje,146 del concreto, 201 de¡ relleno, 244

ESTA 08R A SSTERM INODE IMPRIMIR EL OiA 20OE MAYO OS1987' EN LOS TALLERES DE IMPRESIONES EDITORIALES, S. A LAGOCHALCO230, COL.ANAHUAC MEXICO,D. F. LA EDICION CONSTA D£2,OCO EJEMPLARES Y SOBRANTESPARA REPOSICION 518