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Manual Saferock 2008- Pernos Helicoidales

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  • Manual Sistema deRefuerzo de Rocascon Pernos SAFEROCK

  • Manual Sistema de Refuerzo de Rocas con Pernos SAFEROCK

    Autor:Dr. Ing. Alfonso Carvajal Rojas

    Colaboradores:Eugenio Santander A.Jos Castillo M.

    Editor:Carlos Rondon S.M.

    Diseo y Produccin Grfica:Casenave y Asociados

    Direccin de Arte:Soledad Casenave P.

    Diagramacin:Ernesto Amaya G.

    Ilustraciones:Ingrid Aguilera A.

    Fotografa:Francisco AguayoJorge BrantmayerMatas del Campo

    Impresin:M y M Servicios Grficos S.A.

    Derechos Reservados (C) por Gerdau AZA S.A.La Unin 3070, Renca. Santiago de Chile.

    Copyright (C) MMVII, por Gerdau AZA S.A.

    SAFEROCK Marca Registrada N742199

    Patente de Invencin 125-2005

    Inscripcin en Propiedad Intelectual N 164.756.

    1 Edicin: 2.000 ejemplares, junio de 2008

    Impreso en Chile - Printed in Chile

    No est permitida la reproduccin total o parcial de este documento, ni su tratamiento informtico, ni la transmisin de ninguna forma o por cualquier medio, ya sea electrnico, fotocopia, registro u otros medios, sin la aprobacin y por escrito de Gerdau AZA S.A.

  • Otros documentos tcnicos de Gerdau AZA S.A. disponibles para los usuarios interesados, son:

    Manual de Clculo de Hormign Armado

    Manual de Armaduras de Refuerzo para Hormign

    Manual de Diseo para Angulos Estructurales L-AZA

    Catlogo Tcnico de Barras y Perfiles Laminados

    Para consultas sobre nuestros productos y servicios, visite nuestra pgina web:

    www.gerdauaza.cl

  • 4Vista area de la Planta Renca de Gerdau AZA, instalacin donde son laminados los pernos SAFEROCK.

  • Gerdau AZA, empresa perteneciente al Grupo Gerdau,

    tiene el agrado de presentar a la comunidad de

    profesionales y estudiantes de los sectores de la

    geotecnia, geomecnica, ingeniera de excavaciones,

    ingeniera civil estructural y construccin, la primera

    edicin de su Manual Sistema de Refuerzo de Rocas

    con Pernos SAFEROCK, mediante el uso de barras

    de acero producidas por Gerdau AZA.

    El presente Manual, de 226 pginas, que consta de

    once captulos y un anexo, tiene su contenido orientado,

    fundamentalmente, hacia todos los profesionales

    vinculados con el diseo, clculo y ejecucin de

    excavaciones y la estabilizacin de estratos rocosos de

    taludes en minas de tajo abierto y en caminos de alta

    montaa, como tambin con la docencia de esta

    especialidad. Esperamos que sea un aporte valioso y

    necesario para todas las personas que lo utilicen como

    texto gua o como un documento de consulta permanente.

    Entre los temas abordados por el autor de este texto

    podemos destacar, la propuesta para la ingeniera de

    excavaciones, el mtodo de anlisis de riesgo, los

    procedimientos de diseo para tneles de roca, la

    descripcin y caractersticas del sistema de refuerzo

    de rocas, con su respuesta y evaluacin, el estudio

    y anlisis del perno SAFEROCK, su instalacin y una

    serie de herramientas prcticas para el diseo.

    Agradecemos, muy sinceramente, el valioso apor te

    tcnico del autor y de su equipo interdisciplinario de

    colaboradores de la Facultad de Ingeniera de la

    Universidad de La Serena, a la empresa DSI

    SOPROFINT por su inapreciable colaboracin en el

    desarrollo del sistema de refuerzo SAFEROCK y a

    cada uno de los integrantes de la Superintendencia

    de Geomecnica de CODELCO Divisin El Teniente,

    cuyos aportes y pruebas realizadas en terreno fueron

    decisivas para lograr las mejoras del producto

    SAFEROCK, al permitirnos contribuir a travs de

    este medio, con la ingeniera y la construccin de

    excavaciones en super ficie y subterrnea en Chile.

    A todos ellos, un sincero reconocimiento por el

    respaldo y la confianza que han depositado en nuestra

    empresa y de manera muy especial, a todas las

    personas que directa o indirectamente, da a da,

    especifican y utilizan nuestros productos, como

    tambin a aquellas que nos entreguen cualquier

    apor te, obser vacin o comentario que sir va para

    enriquecer estas pginas en futuras ediciones.

    Manual Sistema de Refuerzo de Rocas con Pernos SAFEROCK

    5

  • 6Del mismo modo, se entregan en forma grfica conceptos

    extractados de la literatura especializada, que forma la

    mayor parte de este trabajo, y proporciona algunas reglas

    empricas de uso prctico y el procedimiento de instalacin

    correspondiente. Lo anterior nos hace pensar que el

    texto puede ser usado tanto por estudiantes como por

    profesionales relacionados con construcciones o

    excavaciones, ya sean estas de superficie o subterrneas,

    como una herramienta para el diseo e instalacin del

    perno de refuerzo SAFEROCK y su sistema.

    El perno y la tuerca SAFEROCK, productos registrados

    por Gerdau AZA de acuerdo con la Patente de Invencin

    N 125-2005, han sido aplicados crecientemente y en

    forma satisfactoria en Chile, en la fortificacin de tneles

    y otras operaciones mineras de la empresa Codelco

    Divisin El Teniente y en tneles y estabilizaciones de

    suelos en construcciones del Metro de Santiago, entre

    otras importantes obras de infraestructura.

    La aceptacin y el xito que han tenido los pernos

    SAFEROCK y su sistema entre los usuarios, se debe

    a sus caractersticas y a las mejores tcnicas

    introducidas en el diseo y fabricacin del conjunto,

    lo que ha permitido ir desplazando paulatinamente a

    los pernos tradicionales existentes en el mercado.

    El presente Manual es el producto de tres proyectos de

    investigacin encargados y financiados por Gerdau AZA.

    Uno de ellos consisti en analizar la literatura relacionada

    con los sistemas de refuerzo en roca, utilizando pernos

    de acero, extractando los principios y fundamentos, que

    en la consideracin del autor son los ms importantes,

    y otros que son incluidos por su temario, teora y

    principios sobre cmo se debe operar en la ingeniera

    de excavaciones. Los otros dos proyectos corresponden

    a investigaciones aplicadas, cuya finalidad fue lograr

    un producto que tenga mejores propiedades y

    comportamiento bajo solicitaciones de carga. De esta

    manera, se estudi el diseo del perno SAFEROCK y

    el sistema propuesto por Gerdau AZA, cuyos resultados

    ms importantes aparecen en este trabajo.

    Este manual no pretende constituir una obra de anlisis

    profundo de los complejos fenmenos que se presentan

    en la naturaleza de las masas de roca, cuando son

    intervenidas por el hombre, sino ms bien el esfuerzo

    est orientado a entregar una visin de conjunto de la

    problemtica, dando pautas y formas de integracin de

    los distintos actores que intervienen en la ingeniera

    de excavaciones, tales como el diseo de; la excavacin

    propiamente tal, la per foracin y voladura y el sistema

    de refuerzo y/o soporte.

  • Manual Sistema de Refuerzo de Rocas con Pernos SAFEROCK

    7

    En Chile ha participado en proyectos FONDEF y DIULS,

    consultoras, conferencias tcnicas y cursos de

    perfeccionamiento en empresas e instituciones como:

    Codelco Chuquicamata, El Salvador, Andina y El Teniente,

    Minera Las Cenizas, Los Pelambres, Candelaria y el

    Instituto de Ingenieros de Minas.

    El doctor Carvajal ha sido profesor tutor de varias

    memorias de ttulo para ingenieros de ejecucin y civil

    de minas, profesor tutor en el programa de postgrado

    "Magster en Ingeniera de Recursos Minerales" para

    ingenieros del Per, y actualmente es director del

    Departamento de Ingeniera de Minas y de un proyecto

    de posttulo virtual, miembro del consejo acadmico de

    la Universidad de La Serena, profesor de los cursos de

    per foracin y tronadura, mtodos de explotacin y

    construcciones subterrneas y miembro permanente del

    comit cientfico del International Mining Forum de Polonia.

    Alfonso Carvajal Rojas, Ingeniero de Minas, Master of

    Science (1994) y Doctorado (Sc.) (2003) con especialidad

    en geomecnica minera de la Universidad de Ciencia y

    Tecnologa de Polonia es, adems, Ingeniero de Ejecucin

    de la ex Universidad Tcnica del Estado, Sede La Serena.

    Se desempe en minera masiva durante diez aos en

    Codelco Chile Divisin El Teniente y minera selectiva en

    la Compaa Minera El Indio durante dos aos.

    Ha publicado 18 artculos tanto en Chile como en el

    extranjero, ha par ticipado en las redes temticas

    iberoamericanas de Ciencia y Tecnologa para el

    Desarrollo (CYTED), e invitado a par ticipar tanto en

    proyectos, dictar conferencias tcnicas, cursos de

    postgrado y visitas tcnico-cientficas en Per, Argentina,

    Venezuela, Cuba, Ecuador, Brasil, Polonia, Espaa,

    Inglaterra y la Repblica Checa.

  • 8Productos y procesos de calidad reconocida y certificada

  • Captulo 4

    Manual Sistema de Refuerzo de Rocas con Pernos SAFEROCK

    9

    INFORMACION GENERAL

    1.1 Proceso de Fabricacin y Control de Calidad 15

    1.2 Identificacin, Dimensiones, Grados del acero y Caractersticas

    de los Elementos del Sistema SAFEROCK 18

    GENERALIDADES

    2.1 El Refuerzo de Roca y la Calidad Total 25

    2.2 Seguridad en Excavaciones 28

    2.3 Control de Dao como Consecuencia de la Cada de la Roca 30

    2.4 Accidentabilidad 30

    2.5 Relacin Marco-Perno 32

    2.6 Historia de su Aplicacin en Minera 33

    LA INGENIERIA DE EXCAVACIONES

    3.1 In

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