pernos mecanicos

5/25/2018 pernos mecanicos

1/24


2/24

2


3/24

3

Contar previamente con evaluaciones geomecnicas exhaustivas de los frentes de avance inestables,es un requisito fundamental en el proceso de seleccin de lasalternativas de sostenimiento para el control delas inestabilidades subterrneas. Sin embargo, es importante tambin tomar en cuenta los parmetrosoperativos de la labor minera que ser estabilizada con elementos de sostenimiento.

Por ello, es importante la evaluacin de las macrovariablesgeomecnicas y operativas, que luego serndefinidas para la seleccin de la(s) alternativa(s) de sostenimiento a ser aplicada(s). El principal objetivo es

brindar un adecuado control de la inestabilidad , segn la calidad geomecnica y operativa de la zona quepresenta dicha inestabilidad.

Es importante que los profesionales encargados de recomendar las tcnicas de sostenimiento , ascomo los encargados de la aplicacin del sostenimiento, estn ntimamente compenetrados con las relacionesque, de manera directa, existen entre la evaluacin geomecnica y la operatividad de las zonas inestables. Esimportante resaltar que toda ejecucin de tcnicas de sostenimiento debe cumplir con los procedimientosescritos de trabajo seguro durante su desarrollo.

Existe una relacin directa entre la macrovariablegeomecnica y la macrovariable operativa, la cualradica en una dependencia estrecha entre ellas, durante elproceso de seleccin del(os) tipo(s) de

sostenimiento(s) a ser aplicado(s).

En consecuencia, no se debera establecer una recomendacin de sostenimiento en la zona de trabajo, sinantes haber interactuado dichas variables para la seleccin final del(los) elemento(s) de sostenimiento a seraplicado(s) en el control de la inestabilidad subterrnea.El no realizar la interaccin de dichas macro variables, podra originar situaciones nocivas para la seguridad dela operacin minera, reflejadas en:

a) Una inadecuada seleccin del tipo de sostenimiento.b) La generacin de condiciones su estndares en la labor a estabilizar, exponiendo a los trabajadores a

un mayor riesgo.

c) Sobredimensionamiento o subdimensionamiento de los elementos de sostenimiento.

Adicionalmente, esto puede generar un incremento de costos en los programas de sostenimiento por laaplicacin de alternativas de sostenimiento ms costosas.

Conforme a ello, la importancia de interactuar dichas macro variables radica principalmente en dos objetivos: elde seguridad y el de productividad en las operaciones.

INTRODU ION
http://revistaseguridadminera.com/operaciones-mineras/sostenimiento/tecnicas-alternativas-de-sostenimiento/http://revistaseguridadminera.com/geomecanica/minimizando-la-inestabilidad-de-la-masa-rocosa/http://revistaseguridadminera.com/operaciones-mineras/sostenimiento/seleccion-de-sistemas-de-refuerzo-de-roca/http://revistaseguridadminera.com/operaciones-mineras/sostenimiento/seleccion-de-sistemas-de-refuerzo-de-roca/http://revistaseguridadminera.com/operaciones-mineras/sostenimiento/seleccion-de-sistemas-de-refuerzo-de-roca/http://revistaseguridadminera.com/operaciones-mineras/sostenimiento/seleccion-de-sistemas-de-refuerzo-de-roca/http://revistaseguridadminera.com/geomecanica/minimizando-la-inestabilidad-de-la-masa-rocosa/http://revistaseguridadminera.com/operaciones-mineras/sostenimiento/tecnicas-alternativas-de-sostenimiento/


4/24

4

PERNOS DE ROCA

Generalidades

Los sistemas de reforzamiento con pernos de roca minimizan las deformacionesinducidas porel peso muerto de la roca aflojada, as como tambin aquellasinducidas por la redistribucin de los

esfuerzos en la roca circundante a laexcavacin. En general, el principio de su funcionamiento es

estabilizar losbloques rocosos y/o las deformaciones de la superficie de la excavacin,restringiendo

los desplazamientos relativos de los bloques de roca adyacentes.

En roca masiva o levemente fracturada y en rocas fracturadas, el papel principal delos pernos de roca

es el control de la estabilidad de los bloques y cuas rocosaspotencialmente inestables. Esto es lo que

se llama tambin el efecto cua.

Cuando los bloques o cuas son aislados solo amerita estabilizarlas con pernosaislados, a esto es lo

que se denomina tambin, sostenimiento aislado oespordico, de lo contrario lo usual ser el

sostenimiento sistemtico en todo eltecho y/o paredes de la excavacin, segn sea requerido.

El e fect o c ua.

En roca estratificada sub-horizontal y roca no estratificada con un sistemadominante de

discontinuidades subhorizontales, los pernos ayudan a resistir eldesplazamiento relativo entre los

estratos, aumentando la rigidez de la vigaestructural que forman y creando ligazn entre los bloquestabulares, paraminimizar la deflexin del techo. Esto es lo que se llama tambin el efecto viga.

Este concepto puede se extendido al caso de paredes paralelas a estratos odiscontinuidades

subverticales, generando el denominado efecto columna, paraminimizar el pandeo de los bloques

tabulares.


5/24

5

El efecto colu mna.

En roca fracturada e intensamente fracturada y/o dbil, los pernos confierennuevas propiedades a la

roca que rodea la excavacin. Instalados en forma radial,cada perno crea un bulbo de resistencia, el

cual al interactuar con los bulbos de lospernos adyacentes forman un arco rocoso portante que trabaja

a compresindenominado efecto arco, el mismo que da estabilidad a la excavacin.

El efecto arco generado po r la interaccin de los bulbos de resistencia de los pernos.


6/24

6

Hay otros principios bajo los cuales funcionan los pernos de roca para tratamientos especficos, como

coser zonas de falla, zonas de corte y otras zonas de debilidad, instalados cruzando estas zonas.

Tipos de pernos: Actualmente hay disponibles diferentes tipos de pernos de roca. Varios tipos

depernos muestran solo diferencias menores en su diseo y son bsicamentevariedades de un mismo

concepto. Segn las tcnicas de anclaje que se utilizan,podemos agruparlos de la siguiente manera:

pernos anclados mecnicamente,pernos de varillas cementados o con resina y pernos anclados por

friccin. Aqupresentamos los pernos representativos de cada grupo, que son los ms utilizadosen la

industria minera. Para el caso de los pernos cementados o con resinaconsideramos a las varillas de

fierro corrugadas y las barras helicoidales, para el casode los pernos anclados por friccin

consideramos a los split sets y los swellex.

PERNOS DE ANCLAJE MECNICO

PERNOS DE VARILLA CEMENTADOS O CON RESINA

SPLIT SETS

SWELLEX


7/24

7

PERNOS DE ANCLAJE.

Definicin:

Los anclajes son armaduras metlicas, alojadas en taladros perforados desde el talud y cementadas.

Se emplean como medida estabilizadora de taludes en roca como en terreno suelto, as mismo son

elementos que trabajan a traccin y que colaboran a la estabilidad del talud de dos formas:

- Proporcionan una fuerza contraria al movimiento de la masa deslizante.

- Producen un incremento de las tensiones normales en la existente o potencial superficie de rotura, lo

que provoca un aumento de la resistencia al deslizamiento en dicha superficie.

PERNOS DE ROCA ANCLADOS MECNICAMENTE

Los anclajes de los pernos de roca de mecanismo de expansin viene en una amplia variedad

de estilos pero el principio bsico de operacin es el mismo en todos estos anclajes.

Los componentes de un anclaje tpico de mecanismo de expansin son un cono con un roscado

interno y un par de cuas sujetas en su lugar por un soporte.

Estos anclajes de mecanismo de expansin trabajan bien en roca dura, pero no son efectivos en rocas

regularmente diaclasadas y en rocas blandas, a causa de la deformacin y la falla de la roca en el

contacto con las cuas.

El tensiona miento de los pernos de roca es importante, para asegurar que todos los componentesestn en contacto y que una fuerza positiva sea aplicada en la roca.

DESCRIPCIN:

Un perno de anclaje mecnico, consiste en una varilla de acero usualmente de 16mm de

dimetro, dotado en su extremo de un anclaje mecnico de expansin queva al fondo del taladro. Su

extremo opuesto puede ser de cabeza forjada o conrosca, en donde va una placa de base que es plana

o cncava y una tuerca, parapresionar la roca. Siempre y cuando la varilla no tenga cabeza forjada, sepuedenusar varios tipos de placas de acuerdo a las necesidades de instalacin requeridas.

Este tipo de pernos es relativamente barato. Su accin de reforzamiento de la rocaes inmediata

despus de su instalacin. Mediante rotacin, se aplica un torque de135 a 340 MN (100 a 250 lb/pie)

a la cabeza del perno, el cual acumula tensin enel perno, creando la interaccin en la roca.


8/24

8

PARTES DE UN PERNO DE ANCLAJE.

En un anclaje se distinguen tres partes fundamentales:

A) ZONA DE ANCLAJE.-Es la parte solidaria al terreno en profundidad encargada de transferir

los esfuerzos al mismo.B) ZONA LIBRE.-Es la parte en que la armadura se encuentra independizada del terreno que la

rodea, de forma que puede deformarse con total libertad al ponerse en tensin.

C) CABEZA.-Es la zona de unin de la armadura a la placa de apoyo.

La longitud de los anclajes suele oscilar entre 10 y 100 m y el dimetro de perforacin entre 75 y 125

mm.

Fig. Perno mecnico

PARTES DE UN PERNO DE ANCLAJE MECNICO:

Los pernos de anclaje constan de las siguientes partes:

Chaveta de expansin

Perno de anclaje

Plancha metlica (4 x 4 y de espesor)

Tuerca del perno


9/24

9

CARACTERSTICAS DEL PERNO MECNICO

Dimetro de la varilla: 17.8 mm.

Resistencia a la tensin ultima del vstago del perno: 12.7 Ton Aprox. Mecanismo de anclaje de expansin: tipo tres cuas de anclaje.

Platina: Placa Cuadrada, tuerca con asiento hemisfrico.

Pre-carga del perno: 2.25 Ton.

Dimetro de taladro: 34 mm.

Este perno tiene la caracterstica de fijarse slo en el fondo del barreno. Est unido a la roca en un

solo punto o rea limitada a un collar de contacto. Bajo esta visin se divide en:

- Dispositivo de expansin con ranura y cua

- Dispositivo de expansin de cono y envolvente

La expansin de una envolvente de fierro se produce por la rotacin del perno y la inclusin del cono.

La envolvente se aprieta fuertemente contra la pared de la perforacin.


10/24

10

SELECCIN DE PERNOS DE ANCLAJE

Criterios De Seleccin De Los Pernos De Anclaje:

La importancia de la interaccin entre las macrovariablesgeomecnicas y las operativas para la

seleccin adecuada de la alternativa de sostenimiento, es el pilar clave para una adecuada

recomendacin de sostenimiento. La iteracin conjunta es vital para seleccionar en forma ptima la

alternativa de sostenimiento, salvaguardando los intereses de seguridad, productividad y de costos

para la compaa minera.

Por lo general, cuando se evala la factibilidad del uso de una alternativa de sostenimiento

correspondiente a la categora por refuerzo (pernos de anclaje), muchas veces es analizada

nicamente la macrovariablegeomecnica, enfocndose solamente en la evaluacin de las

caractersticas geomecnicas del macizo rocoso (condiciones de calidad de roca y evaluacin de la

estabilidad estructuralmente controlada, principalmente), mas no de las caractersticas operativas de

la zona inestable.

Esta situacin conlleva a una incorrecta seleccin de los mecanismos de anclajes (categoras de

pernos de anclaje por adherencia y por friccin) para el control de las inestabilidades subterrneas,

generando condiciones sub estndares en los lugares de trabajo.

El anlisis de la macrovariable operativa es fundamental para la seleccin adecuada del tipo de

anclaje a ser utilizado, ya que sta determinar, en una primera instancia, la categora de anclajes aser utilizada, seguido del tipo de anclaje correspondiente a la categora asignada.

La diferenciacin de la categora de los anclajes se efectuar evaluando los siguientes factores

operativos:

Evaluacin del tiempo de exposicin de las labores a sostener.

Capacidades de carga de cada una de las alternativas de anclajes.

Anlisis de factores de seguridad.

Dimensionamiento de la labor minera.

Anlisis de los servicios para la aplicacin de la alternativa seleccionada.

Evaluacin de costobeneficio de la alternativa seleccionada.

De estos parmetros operativos, la evaluacin del tiempo de exposicin, asociada al grado de

seguridad requerida de la labor minera y a la capacidad de carga que ofrece el anclaje, establecen la


11/24

11

base para la seleccin de la categora de anclaje a utilizar. Es importante indicar que la evaluacin del

primer parmetro determinar el filtro para la eleccin de la categora de anclaje a ser aplicado, ya

que asociar el tiempo de exposicin de la labor minera con las caractersticas mecnicas de la

categora del anclaje.Cabe mencionar que los pernos de anclaje estn agrupados en dos categoras de refuerzo: anclajes por

adherencia y anclajes por friccin. Dentro de los cuales se encuentran agrupados los diversos tipos de

anclajes conocidos en el mercado. En esta parte del anlisis, es importante tener claro si la categora

del anclaje seleccionado corresponde a un soporte permanente o si corresponde a un soporte

temporal. Esta premisa es importante al momento de seleccionar el tipo de sostenimiento, ya que las

categoras por adherencia estn asociadas a soportes permanentes, mientas que la categora por

friccin est asociada a soportes temporales.Como ejemplo de esta seleccin, el sostenimiento de una labor principal, como el caso de una rampa,

deber ser estabilizada aplicando anclajes por adherencia, ya que tendr un mayor tiempo de

exposicin (sostenimiento permanente) asociado a una capacidad de carga alta del perno de anclaje,

no debiendo aplicarse anclajes de la categora por friccin.

La aplicacin de esta alternativa de sostenimiento trae consigo interrogantes relacionadas a la

seleccin del tipo de anclaje a ser utilizado, en funcin a la categora del refuerzo. Para poder

seleccionar, en primera instancia, se debe considerar el tipo de categora de anclaje apropiado para el

ptimo control de las inestabilidades subterrneas, el cual garantice, no solo el control de la

inestabilidad, sino que brinde la seguridad apropiada a la zona de trabajo y logre una eficiente

productividad en la operacin minera como condiciones principales.

Una vez seleccionada la categora del anclaje, se tendr que optar por un tipo de anclaje de la

categora de refuerzo para el mejor control de las inestabilidades subterrneas. En esta etapa se

tendrn que evaluar factores operativos, geomecnicos, mecnicos y de costo beneficio, para cada

una de las alternativas de anclajes pertenecientes a dicha categora.

En tal sentido, las labores mineras que tengan un mayor tiempo de exposicin, labores permanentes,debern ser estabilizadas con la dotacin de anclajes de la categora por adherencia, mientras que las

labores mineras que tengan un corto tiempo de exposicin, labores temporales, debern usar anclajes

de la categora por friccin. Cabe indicar que, en las operaciones mineras que tienen caractersticas

geomecnicas particulares, como por ejemplo, presencia de niveles de esfuerzos elevados, se vienen


12/24

12

aplicando anclajes del tipo por adherencia en labores de poco tiempo de exposicin o temporales.

En esta etapa, el planeamiento operativo de minado, juega un rol fundamental en la determinacin del

tiempo de exposicin de la labor minera.

Una vez seleccionada la categora de anclaje a ser utilizada, es necesario asociar el parmetro de lacapacidad de carga que ofrece el anclaje. Este factor estar representado por el tonelaje que ofrece el

anclaje en el control de las inestabilidades subterrneas y/o superficiales.

En esta etapa es importante tener en cuenta que existe una diferencia entre el elemento de

sostenimiento antes de ser inserto en la masa rocosa y el aplicado en el macizo rocoso.

La capacidad de carga del anclaje es el resultado de la medicin cuando este se encuentra dispuesto

dentro de la masa rocosa. Por ello, se debe tener claro el concepto de anclaje, el cual resulta de la

asociacin del macizo rocoso, el perno de acero y, de ser el caso, el encapsulante aplicado (elencapsulante lo constituye la matriz de adherencia en los pernos de la categora de este nombre,

pudiendo ser: inyecciones de lechada de cemento, cartuchos de cemento y/o cartuchos de resina). Por

esta razn, no es lo mismo la capacidad de carga del anclaje inserto y la capacidad de carga del perno

no inserto, cuya verdadera nomenclatura estar asociada a las propiedades mecnicas del elemento de

sostenimiento. Una vez claro este concepto, ser necesario comprobar las capacidades de carga reales

del anclaje seleccionado, lo cual se obtiene mediante un programa de monitoreo que consiste en

efectuar pruebas de arranque o tambin llamadas ensayos pulltests. En esta etapa, es importante

tener en cuenta que las capacidades de carga de los anclajes monitoreados estarn en relacin directa

al dominio geomecnico en el cual fueron aplicados.


13/24

13

INSTALACIN DE LOS PERNOS ANCLADOS MECNICAMENTE Colocar la plancha en la base del perno.

Enroscar, un poco y con la mano, la chaveta de

expansin en el otro extremo del perno. Insertar completamente el perno en el taladro, con la

chaveta de expansin adelante, hasta el fondo del taladro.

Enroscar el perno de anclaje, girando en sentido del reloj

la cabeza del perno.

Se puede enroscar el perno inicialmente manualmente con ayuda de una llave inglesa, pero

al final se tiene que asegurar con la mquina aseguradora.

Conectar la mquina aseguradora.

Colocar la palanca en direccin de las agujas del reloj (a la derecha).

Colocar la boca de la mquina sobre la cabeza del perno.

Apretar el botn de arranque y el perno ser asegurado.

Verificar si el perno est seguro.


14/24

14

EQUIPOS PARA LA INS TALACIN DEL PERNO DE ANCLAJE MEC NICO

El equipo y las herramientas p ara la instalacin de los pernos de anclaje son:

Mquina perforadora stoper.

Mquina aseguradora

Combo 8 lb.

Espadilla

Escalera

Llave Inglesa


15/24

15


16/24

16


17/24

17


18/24

18


19/24

19

CONTROL DE INSTALACIN

Revisar el estado del perno, las roscas y el anclaje.

Asegurar que los anclajes se girar libremente.

Ajustar el anclaje al dimetro del taladro.

Sacar la camisa plstica del anclaje antes de insertarlo.

Se recomienda un torque y tensin adecuada para la instalacin.

La recomendaciones referente a la Tensin al Momento de la Instalacin;

Revisar el dimetro de la broca ylimpiar el taladro Colocar la platina

Colocar la cabeza expansiva Se instala el perno con la perforadora se hace untorque de 90 a 150lb


20/24

20

Conversin

kN X 225 = Lbs X .00445 = Kn

Prdida de la Tensin y la Resistencia - I nstalacin Angu lado;

Ejemplo

Tensin de la instalacin = 180 Ft. - Lb.

Acero C1060

Cabeza forjada


21/24

21

CONTROL DE CALIDAD

En el grfico Fig. 1 se puede apreciar un desplazamiento total de 19 mm, ante una

carga de 11 toneladas, en el grfico.

Esta prueba fue realizada slo con la barra de acero (sin anclajes). Las pruebas

demostraron que la barra de construccin es ms rgida y, tiene menor elongacin

por su longitud.


22/24

22

RESUMEN

PERNO MECANICO

El Perno Mecnico provee soporte a travs del mtodo de suspensin. El

techo de la mina se suspende efectivamente anclando las diferentes capas de

estratos. El anclaje se logra con la ayuda de una cabeza de expansin.

El Perno Mecnico se tensa durante la instalacin, lo que ajusta la cabeza de

expansin contra la pared del barreno.

Procedimiento de Instalacin:

Haga la perforacin del dimetro y profundidad adecuados.

Haga la profundidad 57 mm ms que la longitud del perno.

Inserte el Perno Mecnico y la Placa de Soporte hasta 1,6 mm a 3,2

mm de la lnea del techo.

Gire el perno utilizando una perforadora preparado al torque

predeterminado.

La Placa de Soporte debe quedar ajustada contra el techo.


23/24

23

CONCLUSIONES.

Los pernos necesarios para soportar los taludes finales de una excavacin a corte

abierto se debern instalar tan pronto como sea posible, despus de remover

cada etapa de excavacin y antes de hacer las voladuras correspondientes a la

etapa de excavacin siguiente.

Las longitudes bsicas de anclaje (lb) dependen, entre otros factores, de las

propiedades de adherencia de las barras y de la posicin que ocupan en la pieza

de hormign.

Los anclajes transmite al soporte las solicitaciones a que son sometidos,

trabajando fundamentalmente a traccin, a esfuerzo cortante o una combinacin

de ambos.

Fundamental con el anclaje del terreno se consigue un sostenimiento efectivomediante la instalacin de barras de acero y su posterior inyectado, todo en un

reducido espacio de talud o excavacin.


24/24

24

BIBLIOGRFIA:

ANCLAJES DE INYECCIN. Egesa Bauer, Catlogo Informativo, 6p.

AYALA, F., et al (1987), Manual de Taludes, Instituto Geolgico y Minero de

Espaa, 456 p.

BARRON, K., COATES, D. y GYENGE, M., (1970), Artificial Support of

Rock Slopes, Department of Energy and Resources, Mines Branch, Canada,

Research Report No. 228, 144p.

HABIB, P. (1989), Recommendations for the Design, Calculation,

Construction and Monitoring of Ground Anchorages, A. A. Balkema, 115p.

MEKANO4, S.A., (1996), Anclajes al Terreno MK4, Catlogo, 6 p,

Barcelona, Espaa.

MUZS, F., (1980), Anclajes, captulo 13, Tomo III, del libro Geotecnia y

Cimientos, Edicin coordinada y dirigida por Jos Antonio Jimnez Salas,

Editorial Rueda, Madrid., pp. 11431153.

SCHNABEL FOUNDATION Co., (1982), Tiebacks, Federal Highway

Administration, report No FHWARD/RD-82/407, Washington, D.C., 233p.

pernos mecanicos

Documents