Elementos principales de anclajes

En un post anterior hablamos un poco sobre algunas consideraciones a tener en cuenta en el tensado de anclajes. Fue una visión un poco general del problema para ponernos en situación. En el post de hoy nos centraremos en los elementos principales de anclajes. Espero que os resulte interesante.

Cables de tensado

Los anclajes o tirantes están formados por uno o varios cables de acero, también llamados torones, que a su vez están formados por 7 alambres (6+1 alma). La denominación de los cables es:

Aunque la denominación también puede ser más simple:

Otros datos de interés:

– Límite elástico del acero (MPa): 1670.

– Límite de rotura del acero (MPa): 1860.

– Módulo de deformación del acero, E (MPa): 210.000.

– Módulo de Poisson (μ): 0,27-0,30.

El límite de rotura es el que determina la capacidad de carga última del anclaje, y vendrá determinada por número de torones compongan el anclaje. Podemos tener un bulbo estupendo que aguante 100Tn, pero si la capacidad de rotura del conjunto de los cables es sólo de 50Tn, es fácil pensar que tendremos un problema.

Hay que tener una pequeña precaución con la longitud de los cables: tienen que sobresalir de la pantalla alrededor de 1,5m. Esto es así para permitir que exista suficiente longitud para otros elementos (placa de reparto, cabeza del anclaje y el gato de tensado). Por ejemplo, si la longitud del bulbo (LB) son 10m y la longitud libre (LL) son 15m, tendremos que pedir un anclaje con 16,5m de longitud libre. Si se comente el error en el pedido, el anclaje tendrá 1,5m menos (-10%) de LL y esto como veremos en el futuro, tiene sus consecuencias. Mucho ojo con no quedarnos sin cable a la hora de tensar. Parece que no, pero los gatos al final necesitan más cable el que pensamos.

En la parte libre, los cables irán protegidos por una vaina de plástico que evitará que la lechada de cemento agarre los cables, y así estos puedan deformarse libremente.

Placa de reparto

Es el elemento que trasmite la fuerza de tensado a la pantalla. Por así decirlo, la placa de reparto es elemento de unión entre el anclaje y la pantalla.  A pesar de seguir siendo una fuerza puntual, la placa permite suavizar el empotramiento. Cosas a tener claras:

• La trompeta (la parte que se introduce en el muro) debe tener la misma inclinación (±3 grados) que el anclaje. Independientemente de los problemas que pudiéramos tener para encajar la trompeta en el pase del muro pantalla, si por ejemplo, el ángulo de la trompeta es menor, durante el proceso de tensado generaremos un fricción entre los cables y el muro pantalla que podría dañar los cables, además de no tensar correctamente el anclaje.

• Debe de resistir ampliamente los esfuerzos que se generen durante el tensado y la vida activa del anclaje. En otras palabras, no debe deformarse, ya que si así lo hiciese, parte de la fuerza de tensado se “perdería” en la deformación de la placa.

• La cabeza del anclaje debe asentar correctamente en la placa de reparto.

• El diámetro del hueco de la placa debe ser muy parecido al de la cabeza del anclaje. Si es mucho más pequeño se nos formará en la trompeta de la placa un “cuello de botella” con los cables y eso podrá dañarlos durante el tensado.

• Pueden reciclarse y usarse para otras obras, pero hay que revisar que la inclinación del anclaje y las cargas requeridas sean muy similares, y que se encuentren en buenas condiciones.

• Si se prevé instalar una célula de carga, hay que consultarlo con la empresa de auscultación por si necesitan tener alguna característica especial.

Cabeza del anclaje

Como hemos dicho anteriormente, la cabeza asentará en la placa de reparto (normalmente tienen un rebaje en la placa para mejorar el asentamiento), y será sobre la que ejerceremos una fuerza en sentido hacia las tierras durante el tensado. Tiramos de los cables en sentido a la excavación, pero necesitamos una fuerza de reacción (Primera Ley de Newton). Esa fuerza, de igual magnitud pero de sentido contrario a la de tensado será la que transmitamos a través de la placa de reparto al muro pantalla.

La cabeza del anclaje, también se le llama coloquialmente el “queso”, ya que está compuesta por unos orificios por los que pasarán los cables. El cable pasará con holgura para permitir que el tensado se realice limpiamente. En el hueco anular formado por el orificio y el cable se alojarán las cuñas. Si hablábamos de lo importante que es que la cabeza del anclaje asiente bien en la placa de reparto, mucho más importante es que cuñas se acoplen perfectamente al conjunto cable+cabeza de anclaje.

Cuñas del anclaje

La función de las cuñas es permitir el bloqueo del anclaje. ¿Qué significa esto? Bien, cuando se ha alcanzado la carga de trabajo del anclaje durante el proceso de tensado, lo que se requiere es que el anclaje quede bloqueado a esa carga. Para ello, manteniendo los cables tensos, se empujan estas cuñas que se alojan en el espacio anular que queda entre el cable y el orificio de la cabeza. La cuña tiene una cierta capacidad para deformarse, por lo que cuando la estamos empujando, esta se va cerrando abrazando al cable. Cuando el proceso de encuñamiento o bloqueo ha finalizado el tensado del anclaje se puede dar también por acabado.

Algunas consideraciones muy importantes:

-La casa comercial que suministre las cuñas debe de ser la misma que suministre las cabezas. Es la mejor manera de garantizar que no tendremos problemas de acoplamiento.

– Cuidar que los cables y las cabezas estén limpios y libres de óxido para garantizar el correcto acoplamiento durante el proceso de tensado como durante el de bloqueo propiamente dicho.

– Si las cuñas no abrazan correctamente, los cables se empezarán a mover en sentido de las tierras (se destensarán), produciéndose una pérdida de carga en el anclaje.

– Durante el proceso de bloqueo los cables deben permanecer tensos en la carga alcanzada antes de empezar el bloqueo. Si se producen pérdidas de carga, estas se pierden en principio para siempre. Digo en principio, porque es posible desbloquear las cuñas y volver a re-tensar.

-En este proceso siempre se producirán pérdidas de carga, debido a la deformación de las cuñas. Se suele decir que hay una pérdida de carga asociada a la penetración o plastificación de las cuñas. Se tiene estudiado que es alrededor de 3-4mm, pero puede llegar a 6mm. La pérdida de carga que se producirá será distinta en cada anclaje, ya que depende del número de cables y a la longitud libre efectiva.

En las siguientes fotografías se puede apreciar cómo las cuñas y los orificios no están bien acoplados. En alguno de ellos, en los casos más extremos, la cuña entra completamente en el orificio simplemente por gravedad. Cuando estemos bloqueando los cables, el gato no empujará esas cuñas, quedando probablemente ese cable destensado. Que uno o varios cables queden destensados hace que el resto, los correctamente tensados y bloqueados, estén sometidos a mayor carga. Esto puede no ser crítico a corto plazo, a la carga de tensado, pero hay que recordar que durante la excavación el anclaje incrementará su carga de trabajo debido al movimiento de la pantalla. Será entonces cuando, después de unos meses de haber terminado la obra, el teléfono suene…

Es nuestra obligación poner la máxima atención en minimizar los riesgos. El cuidar estos detalles es en lo que va nuestro buen nombre y el de la empresa a la que representamos.

Gatos de tensado

Es la herramienta con la que procedemos al tensado del anclaje y al blocaje del mismo.

El gato agarra los cables con su parte trasera, pasando estos libremente a través del conjunto. En la parte delantera del gato tiene un émbolo (“estrella”), que cuando se acciona, empuja las cuñas hacia el interior de los orificios de la cabeza del anclaje, quedando el anclaje bloqueado. El gato es alimentado por un conjunto hidráulico (con motor eléctrico normalmente) a través de unos latiguillos.

Cosas a tener en cuenta:

1. Hay dos tipos de gatos:

-Multi-filares: Son los más habituales, y se caracterizan porque se tira de todos los cables a la vez con la misma fuerza.

-Uni-filares: Sólo tiran de un cable. Hay que tensar los cables uno a uno. Son especialmente recomendables para tareas de destensado.

2. Elegir el gato adecuado. Este dependerá de la carga de tensado que se requiera y del número de cables. Estos dos requerimientos, normalmente van ligados el uno con el otro. Hay que tener en cuenta que podemos tener anclajes muy distintos en una misma obra, por ejemplo unos de 10 cables y otros de 4. El primer pensamiento es ir a coger el que necesitaremos para 10 cables y usarlo también para el de 4. Esto no es una buena idea. El gato tiene que tener una capacidad parecida a las requeridas ya que su precisión va muy condicionada a su capacidad. Lo que sí se puede hacer es organiza el tajo para optimizar la presencia de los gatos en la obra.

3. Normalmente será necesario el uso de una manipuladora telescópica o un retroexcavadora para mover el gato y el grupo hidráulico, no sólo para moverlos de un anclaje a otro, sino también para el propio proceso de tensado. Los pesos suelen superar los 150kg.

4. Asegurarse del correcto funcionamiento del grupo hidráulico. Se debe de comprobar que no existe pérdida de presión en el circuito que está tirando de los cables cuando se procede a meter presión en el circuito que mueve el émbolo que empuja a las cuñas.

5. El control de la fuerza de tensado se realiza en la conjunto hidráulico, que nos da lecturas de presión (no de fuerza). Habrá que traducir esas lecturas a unidades de fuerza haciendo uso de las características geométricas del émbolo. Suelen tener dos manómetros, uno para el tensado propiamente dicho y otro para el blocaje.

6. Un dato muy importante del gato es el diámetro del émbolo del gato (el que empuja la cabeza del anclaje cuando se está tensando) ya que como hemos comentado, aplicamos la fuerza mediante una presión sobre la cabeza. Para saber exactamente que fuerza estamos aplicando, debemos hacer la conversión.

7. Dejar suficiente longitud de cable para que una vez colocado el gato tengamos longitud suficiente para trabajar. Si en ese anclaje va una célula de carga, habrá que dejar otro medio metro más.

No hay que menospreciar al gato. Es un elemento muy sensible y que nos puede dar muchos dolores de cabeza. Hay que exigir que esté en adecuadas condiciones y nunca empezar la obra sin garantías de su correcta calibración.

Bueno, pues otro post que ha caído. Espero que os haya resultado interesante. Tal vez os parezca un poco largo, pero creo que merecía la pena. El anclaje aún no está tensado, pero ya le va quedando menos.

Quedo a la espera de vuestras opiniones y comentarios, y ya sabéis, si os ha gustado, comparte.