Sistemas DSI para micropilotes Diseño y Construcción Octubre, 20 del 2016 Ms. Ing. Swarton Del Aguila Agenda Presentación empresa Información preliminar micropilotes Consideraciones de diseño Tipos de sistemas DSI Sistemas Dywidag y GEWI® Sistemas autoperforantes DYWI® Drill Referencias 2 DSI Historia DSI es sinónimo de continua innovación desde 1865. 3 1865 DYWIDAG es fundada por los Ingenieros Eugen Dyckerhoff y Gottlieb Widmann 1950 DYWIDAG comienza negocios de sistemas de construcción 1979 DSI es fundada para establecer y expandir el negocio internacional de Pos-Tensados DYWIDAG y sistemas geotécnicos DYWIDAG 2000 DSI ingresa a la indsutria minera con la adquisición de compañias en Australia. Además adquiere compañías en Norte América, Sur América y Sur Africa en los siguientes años. 2005 DSI establece su unidad de tunelería con la adquisición de dos compañías lideres en el mercado en Austria y Estados Unidos 2006 DSI inicia en el negocio de Accesorios del Concreto con la adquisición de tres compañías en Francia, posicionándose como el lider en el mercado. Después le siguió una adquisición en Alemania. 2011 El inversionista privado Triton se convierte en el principal accionista de DSI Nuestro lema: Local Presence – Global Competence Un jugador verdaderamente global: DSI está presente en todos los continentes DSI Entities 4 Licensees, Agents, Partners Numerosos registros de patentes son prueba de nuestro enfoque continuo en I + D! Construcción 83 patentes básicas 193 patentes registradas en todo el mundo Post-Tensado Geotecnia Accesorios de concreto 88 patentes básicas 268 patentes registradas en todo el mundo Obras subterráneas Minería Tunelería 5 Unidad de negocio – Construción y Geotecnia Visión General Acerca de Nuestros productos y sistemas geotécnicos ayudan a estabilizar los suelos y / o asegurar una transferencia de cargas distribuida uniformemente en el suelo. Todos los sistemas están disponibles para aplicaciones temporales, permanentes y semipermanentes. Donde DSI suministra sistemas geotécnicos en todo el mundo. Los mercados principales son Europa Occidental, América del Norte, Central y del Sur, Oriente Medio y los mercados seleccionados de Asia. Principales Productos Marcas Claves Aplicaciones 6 DSI ofrece sistemas geotécnicos completos que incluyen componentes como: Anclajes de cables y de barras Pilas de hierro dúctil Pernos para suelos y rocas Tirantes Micropilotes DYWIDAG Bar Anchors DYWIDAG Strand Anchors DYWI® Drill Hollow Bar THREADBAR® Excavaciones Estabilizacion de Taludes DYWIDAG Rock Bolts & Soil Nails GEWI® Piles DYNA Force® Load Monitoring System Cimentaciones Estructuras Hidraulicas y Marinas CSAM - Branches & Markets 7 Información preliminar micropilotes Definición y proceso de trabajo. 8 • Características: • Elementos de alta resistencia en diámetros pequeños (entre 2’’ y 12’’) conformados por acero y una lechada de cemento. • Diseñados con el acero como principal responsable de resistir la carga estructural. • Trabajan principalmente por fuste, motivo por el cual la inyección juega un papel fundamental. • Elementos que trabajan a compresión y tensión. • Proceso general de trabajo: • Diseño preliminar. • Micropilotes de prueba de verificación. • Revisión de diseño de acuerdo a la prueba. • Instalación de los micropilotes. • Prueba de carga de trabajo. Información preliminar micropilotes Principales ventajas de los micropilotes con sistemas DSI: Capacidad de adaptación y aplicación Posibilidad de realizar pruebas de carga antes de poner en servicio la estructura Roscas robustas que soportan el transporte en zonas de difícil acceso Sistemas de rosca continua que permiten trabajar a cualquier longitud para adaptarse a las características de diseño particulares La instalación se puede realizar con equipo livianos y en algunos casos transportados por helicóptero. Mínimo impacto ambiental Mejora de la eficiencia en el diseño Rentabilidad 9 Aplicaciones mas comunes Ministerio de Fomento de España, Guía para el proyecto y ejecución de micropilotes en obras de carretera Federal Highway Administration - FHWA, Micropile Design and Construction 10 Consideraciones para diseño Método de diseño para fundaciones de estructuras – FHWA 2005 Paso 1. Evaluar requerimientos del proyecto y factibilidad de los micropilotes Paso 2. Revisar la información disponible y los datos geotécnicos. Paso 3. Desarrollar combinaciones de carga aplicable Paso 4. Diseño Preliminar Paso 5 y 6. Diseño estructural de las zonas encamisada y no encamisada. Paso 7. Revisión del diseño Paso 8. Evaluar capacidad geotécnica Paso 9. Estimar asentamientos Paso 10. Diseño de la conexión 11 Diseño de micropilotes Diseño preliminar: evaluación preliminar del sistema • Determinar los requerimientos de carga. • Evaluar la capacidad estructural del conjunto barra-lechada. • Evaluar la capacidad geotécnica del micropilote. • Espaciamiento. • Longitud. • Sección transversal. • Selección del tipo de sistema. 16 3 Consideraciones para diseño Evaluar la capacidad geotécnica del micropilote • • • • • • • Establecer estrato de la zona de adherencia. Seleccionar el esfuerzo de adherencia último y calcular la longitud. Evaluar la capacidad a la compresión del grupo de micropilotes. Evaluar la capacidad al arranque del grupo de micropilotes. Longitud de los micropilotes. Sección transversal de los micropilotes. Selección del tipo de micropilote. Estimar los asentamientos 50 100 0 0,2 0,2 0,4 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 5 10 0,6 0,8 1 1,2 1,4 At the pile head 1,6 1,8 At the pile base 2 2 Axial load (kN) 14 0 150 soil displacement (mm) pile head settlement (mm) 0 0 Radial distance from pile axis (m) 15 Consideraciones para diseño Diseño de la conexión 16 Pruebas de carga Se pueden realizar varios tipos de pruebas proyecto: dependiendo de las necesidades del • Compresión: ASTM D1143 – Duración de la prueba ≈ 1/2 día. • Tensión: ASTM D3689 estándar. • Laterales: ASTM D3966 cíclico. 17 – – Rápido y Estándar y Pruebas de carga Pruebas de verificación: • Permiten optimizar los diseños de la fundación para disminuir riesgos y costos. • Verificación de los parámetros geotécnicos (resistencia a la extracción real). • Verificación del cumplimiento del tipo de inyección. • Revisar asentamientos admisibles. • Evaluar la capacidad a la compresión del grupo de micropilotes (cargas totales). • Evaluar la capacidad al arranque del grupo de micropilotes (sólo se considera la resistencia del acero). • Calcular la longitud y la sección transversal requeridas. • Selección del tipo de sistema. 18 Pruebas de carga Términos de acuerdo al manual de la FHWA. Prueba de carga de trabajo Micropilotes cargados para verificar que lo realizado en el trabajo cumpla con lo especificado (debe hacerse al 5% de los micropilotes). Típicamente se realizan múltiples pruebas muy rápidamente. Pruebas a tensión o compresión dependiendo de la aplicación. Se debe llevar a 1,6 veces la carga de trabajo. 20 Sistemas DSI para micropilotes GEWI® Piles: el sistema de micropilotes Dywidag GEWI® Pile es un micropilote perforado con núcleo de acero conformado por una barra GEWI® o Dywidag de alta resistencia de rosca continua. El núcleo de acero está recubierto por una inyección de lechada la cual actúa tanto como protección contra la corrosión como medio de transferencia de carga al suelo o roca. DYWI® Drill: sistema de micropilotes de barras huecas autoperforantes. El sistema lo completa una broca de un único uso. 21 Tipos de sistemas para micropilotes Sistemas tipo GEWI® y Dywidag • Barras macizas de acero de alta resistencia de rosca continua y robusta. • Accesorios: tuercas, platinas y acoples. • Longitudes de 11,8m de fábrica con posibilidad de ser cortadas a cualquier longitud. Unión a través de acoples. 22 Sistema tipo GEWI® 23 Perforación e instalación sistemas Dywidag y GEWI® Consideraciones preliminares – Diámetro mínimo Micropilote sin protección a Diámetro de la corrosión o simple la barra Sin acoples Con acoples 32 70 90 36 75 100 50 85 115 Micropilote con doble protección a la corrosión Sin acoples 95 95 140 Con acoples 105 105 150 Diámetros mínimos de perforación para micropilotes de una (1) sola barra en mm. 24 6 Protección contra la corrosión Dywidag y GEWI® Para los micropilotes sometidos a compresión únicamente, se acepta como medida de protección contra la corrosión el concepto de acero de sacrificio, el cual consiste en descontar parte de la sección del acero de la barra que se supone se degradará de acuerdo al tiempo de vida útil de la estructura y la agresividad del terreno. Para los micropilotes con barras GEWI® se consideran los siguientes valores: Pérdida de diámetro (mm) Ambiente 21 3 7 60 años 120 años No Agresivo 0.8 1.4 Medianamente agresivo 1.5 2.5 Agresivo 2.8 4.9 Protección contra la corrosión sistemas Dywidag y GEWI® En caso de que no se desee descontar esta fracción de acero en el diseño o los micropilotes se encuentren sometidos en algún momento a cargas de tracción o alternantes, se pueden considerar otros mecanismos de protección contra la corrosión. SCP (Simple Corrosion Protection): Consiste en cubrir la superficie de la barra con una capa de pintura epóxica. 22 3 8 DCP (Double Corrosion Protection): Consiste en cubrir la barra con una vaina corrugada y una inyección de lechada entre estas. Galvanización: Con este tratamiento se retrasa la acción de la corrosión y se aumenta la vida de servicio del elemento así: 20 años en medios no agresivos, 10 años en medianamente agresivos y 6 años en agresivos. Sistemas Dywidag y GEWI®: inyección La inyección se realiza mediante una línea de inyección paralela a la barra. Esta inyección puede hacerse unitaria o repetitiva mediante el uso de tuberías con válvulas y obturadores. Las inyecciones repetitivas y repetitiva y selectiva permiten incrementar los valores de adherencia entre el micropilote y el terreno y de esta forma aprovechar toda la resistencia del elemento. Esta puede realizarse a través de una única línea de inyección o de múltiples líneas de inyección. 29 Tipos de sistemas para micropilotes Sistema tipo DYWI® Drill • • • • 30 Sistema autoperforante con broca de un solo uso. Barras huecas de acero de alta resistencia de rosca continua y robusta. Accesorios: brocas (10 tipos diferentes), tuercas, platinas y acoples. Longitudes de 3m y 4m de fábrica. Unión a través de acoples. Micropilotes Autoperforantes DYWI DRILL Sistema autoperforante de barra hueca y broca de un solo uso DYWI®DRILL * * En stock permanente 31 * Proceso constructivo Sistema tipo DYWI® Drill •Perforación, instalación de la barra e inyección simultanea*. Ideal un equipo roto percusor (con martillo en cabeza). *La inyección se puede realizar de forma simultanea con la perforación o al final de la misma. 32 Diámetros de perforación por tipo de terreno Estudio realizado por DSI en Europa 33 Protección contra la corrosión DYWI® Drill Para el sistema DYWI® Drill, en micropilotes que se encuentran únicamente a compresión, se considera el mismo concepto de acero de sacrificio que para las barras GEWI®, sin embargo, la pérdida de sección es mayor que para estas últimas considerando un elemento con la misma capacidad de carga, ya que el área en contacto es superior al tratarse de un elemento tubular. 33 4 Inyección DYWI® Drill A diferencia del sistema tipo GEWI® con este sistema no es posible ejecutar inyecciones repetitivas o repetitivas selectivas con la misma eficiencia. Se recomienda para mejorar la adherencia la inyección simultánea o el uso de acoples de inyección. 30 6 Micropilotes DYWI® DRILL – Proceso de inyección La instalación Autoperforante se puede realizar de manera manual semiautomática, dependiendo del equipo de perforación disponible. Características: La perforación e inyección en un solo paso garantizan una mezcla óptima con grava suelta o suelo inestable Infiltración del medio de inyección en el suelo circundante Distribución mejorada y uniforme del medio de inyección en toda la longitud de instalación 37 o Micropilotes DYWI® DRILL – Proceso de inyección Instalación Autoperforante e inyección posterior Características: El acero de perforación es el mismo acero de refuerzo lo que hace mas ágil el proceso y evita la necesidad de encamisar La inyección se realiza a través de la perforación central por lo que no se requiere línea de inyección adicional 38 Perforación e instalación Líneas de equipos TEI Accesorios de perforación 38 1 9 Perforadores acceso limitado Componentes perforación Instalación con equipo MP 40 2 Sistema DYWI® Drill: perforación e instalación Adapatador de Inyección Rotatoria: permite inyectar simultaneamente con la perforación 41 La instalación se debe realizar con equipos de perforación preferiblemente con martillo en cabeza. Sistema DYWI® Drill: Aplicaciones para Micropilotes 42 Sistema DYWI® Drill: Influencia Micropilotes en taludes Sección sin refuerzo: 43 Sistema DYWI® Drill: Influencia Micropilotes en taludes Sección con refuerzo de cortina de micropilotes: 44 Referencias – Suramérica – Colombia Aplicación – Puertos Micropilotes autoperforantes para anclar un puerto en Barranquilla El Puerto Compas en Barranquilla, Colombia, requería una ampliación como parte del plan de expansión de sus propietarios. A la orilla del Río Magdalena, el puerto tenía un limitante de espacio para utilizar un sistema de anclajes convencional. Por ese motivo se llevó a cabo una línea de micropilotes a tensión y a compresión con sistemas R38-550 y R51-800 respectivamente. Los micropilotes están embebidos en una viga que a la vez se amarró a través de unos tensores con barras DYWIDAG 32 que fueron unidos a un tablestacado. i Servicios DSI Suministro de 70 micropilotes con barras autoperforantes R38-550 en longitudes entre 16 y 18 metros. Suministro de 70 micropilotes con barras autoperforantes R51-800 de 15 metros. Suministro de barras DYWIDAG de Ø 32mm para los tensores. 45 Referencias – Norteamérica – EE.UU. Aplicación – Rehabilitación y refuerzo 20 turbinas eólicas estabilizados con micropilotes en Texas En los Estados Unidos, se siguen construyendo turbinas eólicas para generar energía. Además de los problemas de la ingeniería mecánica, se debe solucionar el problema técnico del anclaje de las torres en el suelo. En uno de estos sistemas de anclaje, se utilizan anillos doblemente concéntricos de barras verticales como anclajes de suelo y pernos de suelo para las torres en acero. Este sistema patentado es económico y rápido. Sin embargo, algunas de estas fundaciones fallaron y tuvieron que ser reparados con pilotes GEWI®. La razón para el fallo era la resistencia pasiva a la compresión generada por la oscilacion de las torres eólicas, a la que las capas superiores del suelo no podían resistir. Por eso, se instalaron 12 micropilotes con 3 barras GEWI® alrededor de cada turbina eólica. i Servicios DSI Suministro de 240 micropilotes en longitudes de 13,7 m, Ø 63,5 St 555/700 (Grade 80); suministro de chapas distanciadoras ranuradas y de distanciadores 46 Referencias – APAC – Corea Aplicación – Obras comerciales e industriales Anclajes permanentes GEWI® estabilizan moderna central eléctrica en Incheon City La central de coque Youngheung en Incheon City, cerca de Seúl, Corea del Sur, fue construida para asegurar el suministro de energía para la region de Chungnam. Para estabilizar las cimentaciones de los secciones 5 y 6, DSI Corea suministró anclajes permanentes GEWI® de doble protección anticorrosiva. Los anclajes fueron diseñados como anclajes pasivos podiendo compensar tanto fuerzas de tracción como fuerzas de compresión de manera excelente. En el marco de los trabajos de cimentación para las secciones 5 y 6, se instalaron 336 anclajes permanentes GEWI® con doble protección anticorrosiva en longitudes de 8 m. i Servicios DSI Producción y suministro de 336 anclajes permanentes GEWI® de doble protección anticorrosiva. 47 Referencias – APAC – Nueva Caledonia Aplicación – Obras comerciales e industriales DSI suministra pilotes GEWI® para una de las más grandes minas del mundo en el Pacífico del Sur El proyecto Koniambo Nickel en Nueva Caledonia es un proyecto mayor en el que se explota níquel. Se excavaron 7 millones de m³ de tierra para este proyecto. Para el desarrollo de los anclajes tesados permanentes y de los micropilotes necesarios para la construcción de la fábrica metalúrgica y de la central eléctrica, DSI Australia colaboró estrechamente con la empresa general. En total, DSI Australia suministró 100 micropilotes GEWI®, Ø 63,5 mm, así como más de 1.040 anclajes permanentes GEWI® con doble protección anticorrosiva, Ø 63,5 mm. i Servicios DSI Suministro de 100 micropilotes GEWI®, Ø 63,5 mm y de 1.040 anclajes permanentes GEWI® con doble protección anticorrosiva, Ø 63,5 mm 48 Referencias – EMEA – Canadá Aplicación - Fundaciones Barras Dywidag controlan subpresiones en Canadá En el verano del año 2000 inició la expansión de la planta Guelph para el tratamiento de aguas residuales. La capacidad en el nivel terciario se amplió a 64 millones de litros por día. La propuesta alternativa por DSI Canadá para evitar el levantamiento fue el suministro de anclajes DYWIDAG revestidos con epoxi para la construcción de los clarificadores primarios, tanque de aireación y clarificador final. i Servicios DSI Suministro e instalación de 1,750 anclajes de 3,7m de longitud. 50 Referencias – EMEA – Países Bajos Aplicación – Trabajos de cimentación Pilotes GEWI® estabilizan conexión de autopista importante en Holanda La autopista A4 es una conexión importante entre Amsterdam y Den Haag que se está ampliando. El proyecto también incluye la construcción de dos acueductos. El primer acueducto se ubica al lado del canal Ringvaart. DSI Países Bajos suministró unos 1.500 pilotes GEWI® para esta parte del proyecto. Acutalmente también se están realizando los trabajos en la primera parte del segundo acueducto en el río Oude Rijn. Debido a la napa freática y para proteger la autopista de las fuerzas de subpresión, DSI suministró 8.500 pilotes GEWI®. i Servicios DSI Suministro de 10.000 pilotes GEWI® con 20.000 anclajes 54 Referencias – EMEA – Países Bajos Aplicación – Trabajos de cimentación Protección eficaz contra fuerzas de subpresión mediante pilotes GEWI® en el túnel Sluiskil El nuevo túnel Sluiskil permite la circunnavegación de un puente giratorio sobrecargado. Las rampas de acceso y salida para el túnel se realizan en zanjas que también sirven como galerías de arranque y de destino para la perforadora de túnel utilizada. Los fondos de hormigón debajo de la napa freática debieron ser estabilizados contra fuerzas de subpresión a causa de las altas presiones de agua. DSI produjó y suministró un total de 999 pilotes GEWI® con placas de anclaje. Para anclar las pantallas de tablestacas, DSI también suministró 279 anclajes de torones DYWIDAG temporales en longitudes de 36 m y 29 anclajes de barra DYWIDAG desmontables, 47 WR en longitudes de 56 m. i Servicios DSI Producción y suministro de 999 pilotes GEWI®, Ø 63,5 mm, con vaínas especiales; anclajes de cable DYWIDAG temporales y 29 anclajes de barra DYWIDAG, 47 WR 55 Referencias – EMEA – Países Bajos Protección eficaz contra fuerzas de subpresión mediante pilotes GEWI® en el túnel Sluiskil 56 Referencias – EMEA – Países Bajos Protección eficaz contra fuerzas de subpresión mediante pilotes GEWI® en el túnel Sluiskil 57 Referencias de micropilotes GEWI® Piles Mall comercial Concepción - Chile 58 Instalación industrial - Chile Referencias – Sudamérica – Perú Aplicación – Trabajos de Cimentación Micropilotes Planta Minera – GEWI® 50mm TOQUEPALA. Se tuvo que aumentar la profundidad de cimentación debido a rellenos en un sector de la Mina. Se planteo la solución de micropilotes de 300mm con refuerzo de una barra Gewi® 50mm. Ademas tuvieron proteccion SCP. i . Servicios DSI 900 ml de Barrass GEWI®, Ø 50 mm, incluyendo accesorios incluido la protección epoxica. Referencias de micropilotes DYWI® Drill Fundaciones para subestación eléctrica - Londres 52 2 8 Referencias de micropilotes en líneas de transmisión “Micropile foundation design minimizes enviromental impact for Southern California Edison Project”. Foundation Drilling. Nov/Dic. 2012 Línea de transmisión de 500 kV a través de terrenos manejados por el Servicio Forestal de los Estados Unidos. 53 2 9 Referencias de micropilotes en líneas de transmisión “Micropile foundation design minimizes enviromental impact for Southern California Edison Project”. Foundation Drilling. Nov/Dic. 2012 Se utilizaron equipos livianos para ser transportados por helicópteros. Se ejecutaron un total de 224 fundaciones con micropilotes en diversos tipos de terrenos. 64 2 0 ¡Muchas Gracias! Ms. Ing. Swarton Del Aguila S. E_mail: [email protected] Teléfono: 224-5454 Local Presence – Global Competence
