Anclajes en roca

• Autores: Silvia García Wolfrum
• Directores de la Tesis: Alcibíades Serrano González (dir. tes.), Claudio Olalla Marañón (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Politécnica de Madrid ( España ) en 2005
• Idioma: español
• Tribunal Calificador de la Tesis: Antonio Soriano Peña (presid.), Luis Fort López-Tello (secret.), Vicente Cuéllar Mirasol (voc.), Aurea Perucho Martínez (voc.), Pedro Ramirez Oyanguren (voc.)
• Materias:
  • Ciencias tecnológicas
    • Tecnología de la construcción
      • Ingeniería civil
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: Archivo Digital UPM
• Resumen

  • Para el cálculo de un anclaje en roca no se dispone de metodologías que tengan en cuenta entre otros condicionantes los criterios de rotura del macizo rocoso y las peculiaridades geométricas del sistema. En general, la mayoría de los procedimientos de cálculo de anclajes a tracción en roca son meramente formulaciones empíricas sancionadas por la experiencia, o bien cuantificaciones numéricas difícilmente extrapolables de un entorno a otro, o bien se considera, también de forma empírica, que la carga última a la tracción es un porcentaje de la resistencia a comprensión simple de la roca intacta. Por ello se plantea la conveniencia de desarrollar un planteamiento teórico analítico a partir del cual se pueda obtener la resistencia a tracción de un anclaje en un medio rocoso. El objetivo de esta tesis doctoral es presentar el cálculo de la resistencia a tracción de un anclaje basado en la plasticidad no asociada del medio rocoso, utilizando para ello un método variacional. Se pretende con ello seguir la línea de investigación iniciada por Serrano y Olalla (1990 y 2000) de aplicación de la teoría de la plasticidad al estudio de la resistencia última de un anclaje mediante la aplicación de un método variacional. En los trabajos citados se considera dilactancia nula y asociada, respectivamente. En el presente modelo se supera esta limitación, considerando una dilatación variable, hipótesis que permite describir de manera más acertada y realista el comportamiento de la roca ente la actuación de un anclaje. El modelo se desarrolla, en una primera fase, para un caso totalmente general, para un criterio de rotura cualquiera y una ley de fluencia cualquiera con dilatancia variable. Posteriormente se particulariza para los dos criterios de rotura más frecuentemente empleados para rocas, como son el lineal de Mohr-Coulomb y el no-lineal de Hoek y Brown, Como contraste del modelo teórico desarrollado, se han llevado a cabo diferentes ensayos de arrancamiento a escala reducida en un equipo específicamente diseñado para tal fin. Inicialmente se han realizado estos ensayos en morteros de baja resistencia, y posteriormente en bloques de roca arenisca, caliza y granítica. Como objetivo secundario se puede señalar la obtención, a partir del contraste de los resultados de los cálculos analíticos con los resultados de los ensayos a escala reducida, de las leyes de fluencia específica que describen más ajustadamente el comportamiento de la roca, y en particular el valor del ángulo de dilatancia correspondiente a los distintos materiales rocosos. Con el fin de validar, tanto el modelo analítico presentado como los resultados de los ensayos a escala reducida, se comparan los resultados con diversas teorías y fuentes documentales, como son: * Ensayos de arrancamiento obtenidos a partir de la bibliografía. * Cálculos realizados mediante el programa de elementos finitos PLAXIS. * Modelo de cálculo variacional de dilatancia nula y dilatancia asociada. Tras la realización de estos contraste, se valida positivamente el modelo teórico para el cálculo de los anclajes a tracción en rocas. El método desarrollado, aplicando el criterio de rotura de Mohr-Coulomb ajusta mejor las relaciones "Fuerza de arrancamiento-Longitud del anclaje", mientras que con el criterio de rotura de Hoek y Brown ajusta mejor la forma de la superficie de rotura obtenida. De la comparación del método analítico con el modelo sin dilatancia y con dilatancia asociadas se observa que la dilatancia que rige el comportamiento de los anclajes es intermedia a ambas, sin llegar a los valores de dilatancia asociada, pero superior a la hipótesis de dilatancia nula. Finalmente, se proporcionan unos ábacos que expresa la fuerza de tracción y la forma aproximada de la rotura para una longitud de anclaje determinada, y para un determinado tipo de roca sana, junto con unos ejemplos de aplicación. También se incluyen figuras que permiten obtener el valor de la fuerza de tracción a partir del índice geomecánico RMR del macizo rocoso y del tipo de roca. El mismo modelo analítico planteado no solo es aplicable a anclajes a tracción, sino a cualquier estructura enterrada de geometría cilíndrica sometida a tracción. Tal es el caso de diferentes tipos de cimentaciones (cimentaciones semiprofundas, pozos, pilotos, etc), en los que se ha de considerar simplemente su esbeltez, más reducida que en el caso de los anclajes.