Pérdida de carga de un anclaje durante el blocaje

¿Os ha pasado alguna vez que tenéis una pérdida de carga durante el blocaje de un anclaje? A mí sí, y aunque en su momento fue un poco desagradable, con el tiempo puedo decir que estoy contento de haber vivido aquella experiencia, ya que me obligó a empaparme de cómo funcionaba de verdad un anclaje. Espero que la lectura de este post os sirva de ayuda a la hora de enfocar cualquier obra de anclajes a la que os enfrentéis.

LOS ANCLAJES SE DESTENSAN…

La historia es la siguiente. Una vez terminada gran parte de la perforación y la inyección de los anclajes, y cuando ya se había empezado a tensar alguno, la Dirección Facultativa contempló la necesidad de instalar unas células de carga en algún anclaje para ver su evolución a lo largo de su vida de servicio. Hasta aquí nada anormal. El problema surgió cuando, una vez el tensado se finalizó y se procedió a encuñar los torones, la célula de carga arrojaba una pérdida de carga de aproximadamente 15Tn, lo que suponía un 18% respecto a su carga de servicio (85Tn) y que se había alcanzado durante el tensado. El tema era lo suficientemente grave como para analizar la situación con detenimiento.

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Ya os adelanto que el problema no tenía su origen en una mala ejecución de los anclajes, ya que se habían realizaron varios ensayos de adecuación en otros anclajes, así como en el que se instaló la célula de carga, y los resultados fueron altamente satisfactorios. Aprovecho este comentario para invitaros a leer otros post publicados en este blog que os ayudarán a ejecutar los anclajes con garantías:

ELIMINANDO FACTORES…

Bueno, sigamos con nuestra historia. Así que si el anclaje está bien ejecutado, ¿por qué narices pierde carga cuando lo bloqueamos? En la obra, y en la vida, siempre intentamos encontrar la solución más sencilla por aquello de ahorrar energías, y eso es lo que se hizo. Os cuento algunas cosas que se probaron.

  1. Hay que comprobar que la bomba de tensado y la célula de carga miden lo mismo durante el tensado para detectar de manera temprana si alguno de los dos elementos no está bien. Como se sospechaba, aquí no estaba el problema. Durante el tensado daban los mismos valores, pero cuando se bloqueaba el anclaje la pérdida de carga se seguía produciendo.
  1. Comprobar (si no se ha hecho) que los materiales y los equipos de tensado tienen los correspondientes certificados de calidad y han sido convenientemente calibrados. La documentación era la correcta.
  1. La célula de carga que se empleó era de cuerda vibrante. En principio no hay que sospechar que sea mucho peor que las hidráulicas, aunque es verdad que estas últimas son más fiables, por lo que se instaló una célula hidráulica en otro anclaje. Las pérdidas de carga continuaban produciéndose con la nueva célula.
  1. Como os podéis imaginar, se cambió la bomba y el gato de tensado. No sólo por otros modelos, sino también de casa comercial. El resultado era el mismo: pérdida de carga en el blocaje.
  1. También se emplearon cabezas y cuñas de otras casas comerciales, pero el resultado no cambiaba.
  1. Comprobar durante unos días que no existe desplazamiento de los torones respecto a la cabeza del anclaje. Si esto ocurre es porque las cuñas no agarran bien. Otro claro indicativo de este fenómeno es que los torones, además de desplazarse de manera absoluta, lo hacen de manera relativa entre ellos. No se apreció nada en particular.
  1. Como os podéis imaginar, algo que se supone que se tiene que hacer de manera excepcional se tuvo que hacer varias veces: destensar los anclajes.

Destensado de anclajes

El procedimiento es bastante simple y consiste en, usando un gato unifilar, re-tensar torón a torón de tal manera que la cuña que está alojada en la cabeza del anclaje se libere y tengamos la posibilidad de tensar el anclaje de nuevo.

El caso es que podríamos pensar que la suma de las fuerzas realizadas en cada torón nos puede dar alguna idea de la carga a la que estaba el anclaje. Aunque esta información es cierto que puede ser útil, no puede tomase como determinante ya que la plastificación que se produce en las cuñas cuando se bloquea el anclaje nos “aumenta” de manera artificial la carga requerida para el destensado.

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LA FÍSICA TENÍA «LA CULPA»

Pues si todo estás bien, ¿por qué se produjeron esas pérdidas de carga tan considerables? Y lo más importante: ¿ocurren siempre? A la segunda pregunta puedo contestar ya: sí, en mayor o menor medida, este fenómeno está siempre presente. La causa es la siguiente.

Cuando bloqueamos el anclaje (“encuñamos”) lo que hacemos es alojar las cuñas en el espacio anular que queda entre el torón y el orificio de la cabeza del anclaje (“quesera”). Durante este proceso puede haber pérdidas de carga debido a diversas causas:

  • Plastificación de las cuñas.
  • Las cuñas arrastran ligeramente los torones.
  • Imponderables del sistema.

Esto es bien conocido en el mundillo de los anclajes, pero de manera no muy rigurosa solemos manejar unos % de pérdidas, en el entorno del 4-5% que terminamos por considerar absolutos y sistemáticos. Finalmente, ese 4-5% lo terminamos por “transformar” en 4 o 5 Tn. de pérdidas y “todos” asumimos ese número. Así, cuando tensamos un anclaje, es “normal” considerar un sobre-tensado de 4 o 5 Tn. antes de encuñar, para compensar las posibles pérdidas.

La realidad es que esta pérdida depende del sistema de tensado y blocaje (cabezas, cuñas, gato y bomba), de la construcción del anclaje (longitud de zona libre) y del nº de cordones.

Factores que producen perdida de carga de un anclaje durante el blocaje

  1. Penetración/plastificación de las cuñas durante el blocaje. 

Venimos considerando una penetración de cuñas de unos 3-4 mm, aunque las casas comerciales han reconocido que pueden producirse hasta 6 mm de penetración de cuñas.

Si recordamos lo que veíamos en

Ley de  Hooke y anclajes

Las pérdidas que se producirán por este efecto son:

– Inversamente proporcionales a la longitud libre efectiva. Es decir, a menor longitud libre, mayores pérdidas.

– Directamente proporcionales al número de torones.

Vaya, que no es ni mucho menos una constante universal.

Os dejo este cuadro que nos indica aproximadamente las pérdidas de carga (Tn) por unidad de torón durante el blocaje en función de la penetración de las cuñas y la longitud libre.

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  1. Perdidas hidráulicas en el sistema de blocaje.

Teóricamente, cuando procedemos al blocaje, los cables deben mantenerse completamente tensos mientras que el émbolo empuja las cuñas. El problema está en que el sistema hidráulico de las bombas de tensado no es perfecto y en el lapso de tiempo en el que se cierra el circuito que alimenta el tensado y se abre el que permite el desplazamiento del émbolo de las cuñas, es muy probable que los torones se destensen algo. Esto no está confirmado. De hecho las casas comerciales lo niegan, pero os digo yo que algo de esto hay.

Si se deben a este efecto o a la suma de otros, en cualquier caso, son asimilables a una penetración de los cables respecto a su posición teórica de blocaje, por lo que también son

– Inversamente proporcionales a la longitud libre efectiva.

– Directamente proporcionales al número de torones.

CONCLUSIONES

Como habéis podido ver, no hemos inventado nada. Son cosas que ya sabíamos o que por lo menos, deberíamos saber, pero muchas veces las prisas y el “así se ha hecho toda la vida” nos pueden llevar a situaciones como esta. En esa obra este fenómeno se puso de relevancia porque los anclajes tenían una longitud libre particularmente corta (10m), pero estoy convencido que en muchísimas obras tampoco se hacen muchas consideraciones respecto a este fenómeno. Por suerte en aquella obra se detectó a tiempo y los anclajes iban sobrados de torones, por lo que se tensaron a 100Tn para que la carga de servicio fuese de 85Tn, que es la que requería el proyecto.

Por último me gustaría añadir que, si durante la puesta en servició se moviliza/activa  zona libre “agarrada”, la pérdida de tensión que se produciría sería directamente proporcional a la longitud libre adicional que se “active”.

Espero que os haya resultado interesante, y os sirva la lectura de este post para mantener la actitud correcta en la obra, que no es otra que la de preguntarse todos los días el porqué de las cosas y no dar nunca nada por sentado.

Muchas gracias por vuestro tiempo.

¡Hasta pronto!

Desdeelmuretehttp://www.desdeelmurete.com
Blog de Geotecnia, cimentaciones y Tratamientos del terreno

4 COMENTARIOS

  1. Qué ensayos se les hacen a las cuñas y cual es la norma ASTM que permite verificar el agarre cable cuña.
    Adicionalmente que puede generar perdida de carga que no sea por el blocaje.

    Gracias

    • Hola Erick,
      gracias por tu comentario.

      La verdad es que no sé qué norma es, ni tan siquiera si existe. Lo que es seguro es que tienen certificados de calidad así que a la casas suministradora le puedes pedir detalles.

      Respecto a tu segunda cuestión, tanto en el comentario de José Luis como en el post se da alguna orientación.

      Saludos!

  2. Muy buena la documentación que redactan.

    Pero creo que un punto a considerar antes de realizar el Tensado de una Ancla, es el tipo de lechada que estamos colocando en la perforación del Anclaje.
    Ya que si la lechada no la dejamos llegar a su tiempo de madurez o si no fue la cantidad suficiente para reforzar el Ancla es ahí donde tenemos la perdida de presión en el manómetro al realizar el Tensado.

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