PERNOS DE ADEHERENCIA BARRAS HELICOIDALES

Taller 2

IntroduccionLa clave del éxito de este tipo de soporte, al igual que los

otros tipos de sostenimiento es de impedir que la roca se desintegre, para lo cual se reducen los movimientos de la roca, de esta manera la roca adyacente a la labor se transforma en un elemento activo del sistema de soporte y virtualmente conforma un arco autosoportante.En este tipo de sostenimiento se deben de tener en cuenta lo siguiente:

En roca de buena calidad la función principal del empernado es evitar la caída de bloques o planchas de roca evitando así la desintegración del macizo (pernos ocasionales).

SOSTENIMIENTOClases de Sostenimiento.

1.- Sostenimiento Pasivo.

Sostenimiento con madera.Instalación de Pernos .Instalación de Shotcrete

2.- Sostenimiento Activo. Instalación de pernos Instalación de Shotcrete con fibra. Instalación de Shotcrete con pernos y/o fibra. Instalación de Arcos de Fierro deslizantes.

SOSTENIMIENTO PASIVO Este tipo de sostenimiento se caracteriza porque no ejerce esfuerzos sobre el macizo rocoso desarrollando su capacidad resistente a medida que la roca se deforma.

• El mas conocido es el sostenimiento con madera: Cuadros, puntales, wood pad, cribing, etc.

• Concreto lanzado solo.• Instalación de Pernos • Cimbras metálicas

SOSTENIMIENTO ACTIVO

Este tipo de sostenimiento tiene las siguientes características:1. Ejerce esfuerzos predeterminados a la superficie del macizo rocoso,

asimilando presiones ocasionadas por el terreno.2. Su instalación es rápida, aumentando la productividad y haciendo

la operación mas segura.3. Se instala en todo tipo de excavación subterránea.4. Necesita poco mantenimiento a lo largo del tiempo.5. Es muy versátil.6. Menores costos de instalación y mantenimiento.7. Existen sistemas de mecanización muy avanzados en lo que

respecta a este tipo de sostenimiento.

Pernos de Fierro Corrugado-Helicoidales

• El sistema de anclaje a barra roscada está constituido por tres elementos, los cuales han sido diseñado para que actúen en forma complementaria de manera de maximizar la perfomance del sistema. El sistema ha sido diseñado especialmente para reforzar y preservar la resistencia natural que presentan los estratos rocosos, suelos o taludes. Se pueden instalar con cemento en mortero, cemento embolsado (cembolt) o con resina (rápida o lenta) dependiendo del tiempo de fragua que se necesite.

Características Técnicas

• El sistema de barra roscada está conformado por una barra de acero laminado en caliente con una sección transversal ovalada y resaltes en forma de hilo helicoidal de amplio paso. Estos actúan en colaboración con un sistema de fijación formado por una placa de acero perforada o con un diseño piramidal y una tuerca de fundición nodular. Los pernos helicoidales de barra roscada se entregan en diferentes longitudes, de diámetros de 22 mm y 25 mm en grados 60 y 75

Se debe tener en cuenta lo siguiente cuando se elija instalar este tipo de perno:

- Una vez instalado el mortero, cembolt o resina el perno debe de ingresar con rotación.

- El esfuerzo a la tracción debe de ser como mínimo 2.0 tn/pie.- El perno debe de tensarse (usando un torquimetro) hasta un

torque de 1 tn/pie, luego de que el material cementante halla fraguado.

- Las placas deben de estar en contacto directo con la roca.

Procedimientos de instalación

1. El equipo técnico de apoyo de mina debe determinar el patrón adecuado de los pernos

2. Se perforan los taladros3. Se coloca la pasta de cemento utilizando un tubo hueco

de PVC, que se introduce asegurándolo ligeramente a la varilla.

4. El tensionado se deberá ejecutar como mínimo 48 horas después de colocado el perno, salvo el uso de acelerantes de fragua. La relación cemento/agua ideal de la pasta de cemento es de 3.5:1 en peso, lo cual equivale a 16 litros de agua por 45 kilos de cemento.

3. Cuando se usa resina, el procedimiento es similar a los cartuchos de cemento, pero en este caso, una vez perforado y limpiado el taladro, se introducen primero los cartuchos de resina de fraguado rápido hasta el fondo y luego los cartuchos de resina de fraguado lento.

4. Es importante en este caso que se produzca una buena mezcla de la resina con el catalizador, para que la adherencia de la varilla con la roca sea eficaz. Esto se logra mediante la rotación de la varilla con la perforadora durante 10 a 15 segundos.

5. Finalmente se coloca la placa, pudiéndose tensionar de inmediato, por efecto de la fragua rápida. Posteriormente el fraguado lento actuará con la varilla tensionada.

3. Cuando se usa resina y cemento, se colocan los cartuchos de resina de fraguado rápido en el fondo del taladro y se completa el resto con pasta de cemento o cartuchos de cemento, siendo el resto del procedimiento similar a los antes mencionados.

• Un aspecto final esta referido al tensionamiento de los pernos. Cuando la masa rocosa ha estado sometida a intensa deformación, es recomendable el tensionamiento.

• Cerca de los frentes de avance, donde la masa rocosa pueda presentar deformación subsecuente significativa o cuando están presentes altos esfuerzos, no es recomendable el tensionamiento.

Prueba de Resistencia Perno Helicoidal

Ventajas y Desventajas

Ventajas:• Rápida acción después de haber sido instalado• Si una resina de rápido fraguado se usa como adherente, el

perno puede ser permanentemente presionado• En instalaciones permanentes el perno puede tener alta

resistencia a la corrosión.Desventajas:• Dificultad con los cartuchos de resina en ambientes

subterráneos que pueden afectar su uso• En determinados casos su manipulación representa un

riesgo

PHASES• Es un programa que usa los elementos finitos para

realizar análisis de estabilidad de excavaciones subterráneas. El programa permite determinar las direcciones de esfuerzos en dos dimensiones y deformaciones del macizo rocoso.

El resultado que arroja el PHASES permite realizar los siguientes análisis:

• Permite determinar las aberturas máximas que soporta una excavación subterránea, simulándola en dos dimensiones.

• Nos da información del tipo de sostenimiento que se debe de aplicar en una determinada labor.

• Da información de la resistencia de los pilares y el tipo de relleno que se debe de utilizar para que estos se soporten.

• Determina el factor de seguridad de la excavación subterránea analizada.A continuación se presenta un grafico del diseño final del PHASES

EXAMINE3D• Es un programa de análisis para excavaciones en

roca. Determina los esfuerzos en tres dimensiones y se utiliza tanto en minas subterráneas como en obras civiles.

Este programa nos permite realizar los siguientes análisis:

• Determina el factor de seguridad de la labor a excavar.• Calcula volúmenes y áreas de minado.

Nos permite definir si el método de minado es el más adecuado y si es posible mejorarlo o cambiarlo.

• Nos define la dirección de esfuerzos en tres dimensiones.

• Grafica los sistema de fracturas y analiza como intervienen dentro de la excavación.

• A continuación se presenta un grafico del diseño final del programa