ES2561049T3

ES2561049T3 - Tubo de presión así como un anclaje al suelo fabricado con él

Info

Publication number: ES2561049T3
Application number: ES10009682.5T
Authority: ES
Inventors: Florian Dipl.-Ing. Stützel; Otmar Dipl.-Ing. Langwadt
Original assignee: Dywidag Systems International GmbH
Current assignee: Dywidag Systems International GmbH
Priority date: 2010-03-30
Filing date: 2010-09-16
Publication date: 2016-02-24
Anticipated expiration: 2030-09-16
Also published as: EP2372026A3; DE202010004381U1; EP2372026A2; EP2372026B1

Abstract

Tubo de presión para un anclaje de tubo de presión (1) con un tirante de anclaje (3) formado por uno o varios elementos individuales, como por ejemplo, barras de acero, hilos de acero o trenzas de hilos de acero, en donde el tirante de anclaje (3) está diseñado para ser introducido en una perforación (2) en el subsuelo (7) y ser anclado por su pie de anclaje (19) en el fondo (18) de esta perforación, y con un conjunto cabeza de anclaje (11) para tensar el tirante de anclaje (3) al extremo del aire exterior de la perforación (2), en donde el tirante de anclaje (3), en la zona de delante del pie de anclaje (19) está envuelto por como mínimo un tubo de presión (20) que está en unión por cierre de fuerza con la pared de la perforación mediante un cuerpo de compresión (22), caracterizado por que el tubo de presión (20), por su periferia presenta como mínimo un punto de rotura (23, 26) que se extiende en dirección longitudinal (4) del tubo de presión (20) para provocar su rotura cuando se presente una solicitación transversal al eje longitudinal (4) del tubo de presión (20).

Description

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DESCRIPCION

Tubo de presion as^ como un anclaje al suelo fabricado con el

El invento se refiere a un tubo a presion para un anclaje para un tubo de presion segun el preambulo de la reivindicacion 1, asf como a un anclaje al suelo fabricado con el, segun la reivindicacion 15.

Los anclajes a suelo y a la roca se utilizan siempre que se trate de dirigir esfuerzos de la zona de la cabeza del anclaje a capas de suelo estables mas profundas. Con este fin, los anclajes presentan un tirante de anclaje que se compone de uno o varios elementos individuales o trenzas de alambres de acero y que despues de su anclaje en el fondo de una perforacion es sujeto con su cabeza de anclaje en el extremo de la perforacion al aire.

Se diferencia entre anclaje al suelo y anclaje a la roca entre aquellos de utilizacion temporal y los de utilizacion permanente. Los anclajes de corta duracion o temporales encuentran aplicacion ante todo en medidas constructivas de tiempo limitado y sirven por ejemplo para asegurar las zanjas o taludes. Y ante todo, para hacer que en regiones pobladas el perjuicio para las obras siguientes con las piezas de anclajes que permanecen en el subsuelo sea lo menor posible, es muy importante que los anclajes puedan ser desmontados casi totalmente.

Como anclajes desmontables se conocen entre otros, los llamados tubos a presion, en los cuales el tirante de anclaje esta guiado hasta el fondo de la perforacion sin union al subsuelo. Allf, la fuerza de traccion del anclaje es llevada al terreno a traves de una construccion de pie de anclaje, de manera que la construccion de pie de anclaje se apoya sobre uno o varios tubos de presion que envuelven al tirante de anclaje, tubos que por inyeccion estan en union de cierre de fuerza con la pared de la perforacion y con ello con el subsuelo

Por el documente DE 2 353 652 se conoce un anclaje de tubo a presion que para su anclaje en la perforacion reune axialmente varios aros de acero sobre los cuales se apoya el tirante de anclaje al tensar. Los aros de acero estan unidos unos con otros mediante puntos de soldadura en las juntas de contacto de las caras frontales circunferenciales de manera que se obtiene un cuerpo de anclaje ngido interdependiente. Para acoger y conducir los esfuerzos de traccion desde el tirante de anclaje hasta el subsuelo la ranura anular entre la pared de la perforacion y los aros de acero es inyectada para que se forme un cuerpo de compresion.

Para mantener lo mas pequenas posibles las molestias a posteriores obras, los puntos de soldadura estan hechos tan debiles que rompen ante una carga transversal al eje longitudinal del cuerpo de anclaje y solamente quedan los aros de acero como un cuerpo cilmdrico hueco, el cual debido a su comparativamente pequeno tamano produce un muy pequeno potencial de molestia.

Una construccion similar muestra el anclaje publicado en el documente EP 0 545 471 A1 cuyo cuerpo de anclaje esta formado por numerosos tubos de presion cilmdricos, fabricados sin embargo de cemento de alta resistencia. Al contrario que en la forma constructiva descrita anteriormente los tubos de presion estan colocados sueltos en fila axial de manera que en el curso de las siguientes obras, los tubos de presion sueltos pueden romperse facilmente o caer al terreno colindante.

Con esto, en ambos anclajes con tubo a presion la unidad mas pequena que permanece en el subsuelo despues de desmontar el tirante de anclaje es un tubo de presion cilmdrico hueco, que dependiendo de las herramientas y maquinas utilizadas en la siguiente obra siempre lleva consigo un alto riesgo de perjudicar el desarrollo de la obra.

En el documento EP 1 486 617 A1 se describe una forma constructiva de un anclaje por tubo de presion cuyo tubo de presion esta formado por segmentos cilmdricos, por ejemplo por semicilindro. De esta manera, despues del desmontaje del anclaje en el subsuelo solo permanecen piezas comparativamente pequenas con un potencial de molestia pequeno. Es cierto que los segmentos unidos sueltos que forman un tubo de presion presentan grandes dificultades durante el ensamblaje y montaje de un anclaje de este tipo.

Con estos antecedentes, la mision del invento consiste en formar tubos de presion o anclajes con tubo de presion formados a partir de ellos, con los que se puedan fabricar anclajes rapida y facilmente y por los anclajes no se produzcan o solamente se produzcan pequenas molestias respecto del desarrollo de las obras que vengan a continuacion

Esta mision sera resuelta por un tubo de presion con las caractensticas de la reivindicacion 1 asf como un anclaje al suelo con las caractensticas de la reivindicacion 15.

Formas constructivas ventajosas se desprenden de las reivindicaciones subordinadas.

Para resolver la mision planteada inicialmente el invento describe el camino ya conocido de disenar cuerpos de anclaje formados por tubos de presion cuya disgregacion en partes de piezas muy pequenas sea posible. A diferencia con el estado de la tecnica, un tubo de presion acorde con el invento consiste en un cuerpo ngido, o sea es esencialmente solido, lo que facilita considerablemente y por tanto acelera el ensamblaje del anclaje de tubo de presion y su montaje en la perforacion. La posibilidad de una destruccion facil del tubo de presion en el curso de las obras siguientes se consigue, de acuerdo con el invento, mediante puntos de rotura que discurren en la direccion

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longitudinal del tubo de presion. Con esto queda asegurado que la capacidad de absorcion de empujes de los tubos de presion en direccion axial durante su vida util no resulta perjudicada, mientras que despues de ella, ejerciendo una fuerza transversal al eje longitudinal se puede provocar una rotura del tubo de presion. Con la rotura de los tubos de presion se consigue una reduccion del tamano maximo de los trozos rotos.

Con el invento se consigue tambien que exigencias que aparentemente son contradictorias se unan en una sola despues de una construccion estable del tubo de presion para acoger las fuerzas de anclaje por un lado, y una reduccion de la seccion transversal del tubo de presion para poder hacer que se destruya, por otro.

Como punto de rotura, en el sentido del invento, se entienden zonas de resistencia reducida respecto de zonas vecinas de mayor resistencia. Para la construccion de estas zonas existen varias posibilidades, como por ejemplo la disminucion del espesor de la pared de tubo y/o prever perforaciones o taladros pasantes. Como mmimo, hay que prever uno de estos puntos de rotura a lo largo de una lmea envolvente del tubo de presion, pudiendo estar situado el mismo en la periferia exterior o tambien en la periferia interior del tubo de presion.

Para garantizar que el tubo de presion va a poder ser destruido con seguridad independientemente del lugar y direccion de la fuerza actuante, de acuerdo con una forma constructiva especial del invento hay que prever varios puntos de rotura. Estos pueden estar, por referencia a la seccion transversal del tubo de presion, distribuidos uniformemente por la periferia del tubo de presion, en donde en el caso de puntos de rotura vecinos, mediante un cambio del trazado por la cara exterior o por la cara interior del tubo a presion se aumenta todavfa mas la fiabilidad de que tendra lugar una rotura bajo una fuerza predeterminada.

En un desarrollo preferido del invento, los puntos de rotura con espesor de pared de tubo reducida estaran construidos como ranuras alargadas. Mediante la profundidad de las ranuras alargadas, regulable a voluntad, se puede seleccionar sin escalonamientos la resistencia del punto de rotura y la fuerza necesaria para la destruccion del tubo de presion. Por ejemplo, pongamos profundidades de ranura que ese extienden en direccion radial por el 80%, 50% o el 25% del espesor de pared de tubo sin reducir, en donde se pueden considerar como tambien publicados otros valores intermedios de debilitamiento que pueden elegirse voluntariamente, por ejemplo 30%, 40%, 60%, 70%. En seccion transversal, las ranuras alargadas presentan preferentemente un trazado continuo, de manera que tensiones en zonas de esquina entre fondo de ranuras y flancos de ranuras no originan ningun debilitamiento adicional del tubo de presion.

A continuacion se describe con mas detalle el invento, sobre la base de un ejemplo constructivo representado en el dibujo. Se muestra:

Fig. 1 una seccion longitudinal a traves de un anclaje de tubo de presion acorde con el invento,

Fig. 2 una vista oblicua sobre un tubo de presion acorde con el invento,

Fig. 3 una seccion transversal a traves del tubo de presion mostrado en la figura 2,

Fig. 4 una seccion longitudinal a traves del tubo de presion representado en la figura 3, a lo largo de la lmea A - A de esa figura;

Fig. 5 una seccion longitudinal a traves del tubo de presion representado en la figura 3, a lo largo de la lmea B - B representada en la figura 3.

La figura 1 muestra, una representacion general de un anclaje de tubo a presion 1 acorde con el invento que esta situado en el interior de una perforacion 2. El tirante de anclaje 3 del anclaje de tubo a presion 1 se compone de un elemento suelto en forma de una barra aleteada cuyas aletas forman una rosca y cuyo eje longitudinal tiene el sfmbolo de referencia 4. Hasta la seccion final el tirante de anclaje 3 esta rodeado por un tubo envolvente 5 en el interior del cual esta guiado pudiendo desplazarse sin cierre de fuerza.

Por el extremo del lado abierto del anclaje de tubo de presion 1 se ve una placa de contraapoyo 6 que se apoya en el subsuelo 7. La placa de contraapoyo 6 posee una abertura 8, centrada alineada con la perforacion 2, que sirve para guiar al tirante de anclaje 3 y al tubo envolvente 5. Hacia el exterior se conecta un elemento de apoyo 9 que rodea al tirante de anclaje 3 a manera de manguito, que con una brida anular inferior se apoya sobre la placa de contraapoyo 6 y con una brida anular superior sujeta a una placa de anclaje 10 a la que se sujeta el anclaje de tubo de presion 1 mediante su cabeza de anclaje 11. La placa de anclaje 10 presenta una abertura 12 igualmente centrada cuya superficie en forma de rinon esferica se ensancha hacia el lado exterior. Al borde interior de la abertura 12 se une un soporte tubular 13 que discurre en transversal a la placa de anclaje 10, soporte que su extremo libre forma una conexion para el extremo superior del tubo envolvente 5.

Para tensar el anclaje de tubo de presion 1, sobre el extremo exterior del tirante de anclaje 3 esta enroscada una tuerca de anclaje 14 que posee una seccion periferica en forma esferica correspondiente con la forma de la superficie arrinonada de la abertura 12 y se apoya sobre la placa de anclaje 10. La construccion complementaria de la tuerca de anclaje 14 y de la placa de anclaje 10 permite una compensacion angular en el caso de que la placa de anclaje 10 no discurra perpendicular al eje longitudinal 4 del anclaje de tubo de presion 1.

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Para garantizar la proteccion contra la corrosion, sobre el tirante de anclaje 3 se desliza ademas una caperuza 15 en forma de campana, que rodea a la tuerca de anclaje 14 y hace cierre estanco hacia la placa de anclaje 10. La caperuza 15 queda fijada con ayuda de otra tuerca 16 roscada sobre el extremo del tirante de anclaje 3.

En el fondo de la perforacion 18 esta firmemente sujeto el anclaje de tubo de presion 1 mediante una construccion de pie de anclaje. La construccion de pie de anclaje comprende un pie de anclaje 19 de tipo manguito cuya rosca interior esta engranada con las aletas del tirante de anclaje 3. De esta manera, se consigue una union firme resistente a la traccion y la compresion, pero que igualmente puede ser liberada, entre tirante de anclaje 3 y pie de anclaje 19.

En la zona del pie de anclaje 19 se ven dos tubos de presion 20 que envuelven al tubo envolvente 2 con el tirante de anclaje 3 que discurre coaxialmente por su interior, tubos que estan alineados unos con otros en contacto por la cara frontal, sueltos, y cuya construccion concreta se aclara con mas detalle en las figuras 2 a 5. Cada tubo de presion 20 esta provisto por su periferia exterior con soportes separadores 21 que centran al anclaje de tubo de presion 1 a la perforacion 2. La cavidad entre la pared de la perforacion 2 y el anclaje de tubo de presion 1 esta comprimido con un bien de inyeccion 22 que puede endurecer. El bien de inyeccion 22 endurecido forma en el interior de la perforacion 2 un cuerpo de compresion que ante todo origina un dentado entre los tubos de presion 20 y la pared de la perforacion 2 de manera que los esfuerzos que provienen del tirante de anclaje 3 y actuan sobre los tubos de presion 20 pueden ser transmitidos al subsuelo 7 a traves del cuerpo de compresion.

Al tensar el tirante de anclaje 3 apretando la tuerca de anclaje 14 el pie de anclaje 19 es apretado contra los tubos de presion 20 solidamente anclados en la perforacion 2. La fuerza de anclaje es por tanto, dirigida a traves del pie de anclaje 19 a los tubos de presion 20 y finalmente al subsuelo 7.

Al terminar las obras, se produce el desmontaje de un anclaje de tubo de presion 1 como este aflojando el tirante de anclaje 3, que una vez desenroscado del pie de anclaje 19 es extrafdo de la perforacion 2. En el subsuelo 7 permanecen solamente el pie de anclaje 19 y los tubos de presion 20. A lo largo de la ejecucion posterior de la obra en la zona anterior del anclaje de tubo de presion 1, los tubos de presion 20 que como consecuencia de la construccion acorde con el invento todavfa permanecen en el subsuelo, pueden ser rotos en trozos pequenos mediante pequenas fuerzas que actuan golpeando, de manera que ya no representan ningun problema al excavar o avanzar la obra.

La construccion mas exacta de los tubos de presion se desprende de las figuras 2 a 5. Los tubos de presion 20 se componen de un cuerpo de una sola pieza cilmdrica circular fabricado de un material con baja dilatacion de rotura, por ejemplo fundicion de acero, vidrio, cemento, ceramica y similares. A lo largo de lmeas envolventes se extiende un primer par de ranuras longitudinales 23 que referidas al eje longitudinal 4 son diametralmente opuestas. En seccion transversal las ranuras longitudinales 23 presentan un trazado continuo, es decir, no poseen ni esquinas ni bordes. Las caras 24 estan inclinadas simetricamente una hacia la otra, de manera que la seccion transversal de la ranura es mas estrecha hacia el fondo de ranura 25 redondeado. En direccion radial, las ranuras longitudinales 23 llegan, desde la periferia exterior hasta algo mas alla del 75% del espesor de pared del tubo de presion 20 de manera que como seccion transversal residual allf solo quedan nervios 30.

Ademas tambien se ve un segundo par de ranuras longitudinales 26 que igualmente se extienden en posicion diametral paralelas al eje longitudinal 4 por la periferia interior a lo largo de la pared de tubo del tubo de presion 20. En seccion transversal las ranuras longitudinales 26 poseen igualmente un trazado continuo con caras 28 que en direccion radial convergen hacia el fondo de ranura 27 redondeado. La profundidad radial de las ranuras longitudinales 26 es igualmente del 75% del espesor de pared del tubo de presion 20 de manera que tambien allf se forman nervios 30. Por lo demas, se ven numerosas aletas 29 circunferenciales distribuidas por la periferia exterior cuya mision es crear una union segura con el bien de inyeccion 22.

Con esto, a lo largo de las ranuras longitudinales 23 y 26 se forman zonas de espesor de pared reducido, que en el caso de una solicitacion a modo de golpe transversal al eje longitudinal 4 representan puntos de rotura que fallan con pequenas acciones de fuerza acordes con la prescripcion. De esta manera, un cuerpo de presion 20 acorde con el invento puede soportar fuerzas en direccion longitudinal de valor muy alto, mientras que precisamente pequenas fuerzas en sentido transversal al eje longitudinal llevan a la destruccion del cuerpo de presion 20.

Se comprende que el invento no esta limitado a las combinaciones de caractensticas anteriormente descritas, sino que en el marco del invento se encuentran tambien combinaciones de diferentes posibilidades para la construccion de puntos de rotura. Por ejemplo, las zonas de espesor de pared reducido pueden presentar una perforacion y/o estar hechas de un material de menor resistencia. Tambien en el marco del invento se encuentran tubos de presion cuyos puntos de rotura estan formados solamente por perforaciones y/o zonas con un material de menor resistencia.

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REIVINDICACIONES

1. Tubo de presion para un anclaje de tubo de presion (1) con un tirante de anclaje (3) formado por uno o varios elementos individuales, como por ejemplo, barras de acero, hilos de acero o trenzas de hilos de acero, en donde el tirante de anclaje (3) esta disenado para ser introducido en una perforacion (2) en el subsuelo (7) y ser anclado por su pie de anclaje (19) en el fondo (18) de esta perforacion, y con un conjunto cabeza de anclaje (11) para tensar el tirante de anclaje (3) al extremo del aire exterior de la perforacion (2), en donde el tirante de anclaje (3), en la zona de delante del pie de anclaje (19) esta envuelto por como mmimo un tubo de presion (20) que esta en union por cierre de fuerza con la pared de la perforacion mediante un cuerpo de compresion (22), caracterizado por que el tubo de presion (20), por su periferia presenta como mmimo un punto de rotura (23, 26) que se extiende en direccion longitudinal (4) del tubo de presion (20) para provocar su rotura cuando se presente una solicitacion transversal al eje longitudinal (4) del tubo de presion (20).
2. Tubo de presion segun la reivindicacion 1, caracterizado porque el como mmimo un punto de rotura (23, 26) esta situado en la periferia interior y/o en la periferia exterior del tubo de presion (20).
3. Tubo de presion segun la reivindicacion 1 o 2, caracterizado porque estan previstos uno o varios puntos de rotura (23, 26) que preferentemente estan situados simetricamente al eje respecto de la seccion transversal del tubo de presion (20).
4. Tubo de presion segun la reivindicacion 3, caracterizado porque los puntos de rotura (23, 26) estan situados opuestos diametralmente.
5. Tubo de presion segun una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el como mmimo un punto de rotura (23, 26) esta formado por zonas de espesor de pared reducido.
6. Tubo de presion segun la reivindicacion 5, caracterizado porque el espesor de pared del tubo de presion (20) en la zona del como mmimo un punto de rotura (23, 26) es como maximo el 80% del espesor de pared en la zona no debilitada del tubo de presion (20), preferentemente maximo el 50%.
7. Tubo de presion segun la reivindicacion 5 o 6. caracterizado porque las zonas de espesor de pared de tubo reducido estan formadas por ranuras longitudinales (23, 26).
8. Tubo de presion segun la reivindicacion 7, caracterizado porque las ranuras longitudinales (23, 26) presentan un trazado continuo en seccion transversal.
9. Tubo de presion segun la reivindicacion 7 u 8, caracterizado porque las ranuras longitudinales (23, 26) poseen lados de ranura (28) que convergen hacia el fondo de ranura.
10. Tubo de presion segun una de las reivindicaciones 7 a 9, caracterizado por un primer par de ranuras longitudinales (23) que esta situado discurriendo axialmente por la periferia del tubo de presion (20) y por un segundo par de ranuras longitudinales (26) que esta situado opuesto diametralmente, discurriendo axialmente por la periferia interior del tubo de presion (20), estando situado el segundo par de ranuras longitudinales (26) con un desplazamiento angular respecto del primer par de ranuras longitudinales (23), preferentemente con un desplazamiento angular de 90 grados.
11. Tubo de presion segun una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el como mmimo un punto de rotura esta formado por una zona cuyo material se diferencia del resto del tubo de presion por una menor resistencia.
12. Tubo de presion segun una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el como mmimo un punto de rotura esta formado por una zona con perforaciones o taladros pasantes en el tubo de presion.
13. Tubo de presion segun una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque el tubo de presion (20) se compone de un material fragil, preferentemente fundicion, vidrio, ceramica o cemento.
14. Tubo de presion segun una de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque el tubo de presion (20) esta fabricado de una sola pieza.
15. Anclaje a suelo con un tubo de presion (20) acorde con una de las reivindicaciones 1 a 14.