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Title:
PANEL SYSTEM FOR THE CONTAINMENT OF THE BREAKDOWN OR COLLAPSE OF ROCKS IN MINING TUNNELS AND ROAD WORKS, FORMED BY A FRAME SOLIDARY WITH A NETWORK OF STRAPS WHOSE NODES ARE LINKED BY CONNECTION BUCKLES; AND METHOD FOR THE INSTALLATION THEREOF.
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2020/248083
Kind Code:
A1
Abstract:
A panel system for the containment of landslides caused by partial collapses and also by "rock breakdowns", for use in the fortification of mining tunnels, hillsides and roads, together with anchor bolts and plates, comprising a network constituted by straps of metal or other material resistant to traction or with the capacity of tearing along the strap (1) (2) (3), with each node of this network firmly linked with a buckle (6) (7) (8) (16) and with a frame (20) attached to this network, where the frame comprises flat tendons (17) near the perimeter of the panel, linked to plates with lugs (D11) or with flat connectors (12) (13) (14) (15) which go beneath the normal plates.

Inventors:
ROJAS UBILLA JOSÉ ALBERTO (CL)
Application Number:
PCT/CL2019/050053
Publication Date:
December 17, 2020
Filing Date:
June 28, 2019
Export Citation:
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Assignee:
GARIBALDI S A (CL)
International Classes:
E21D11/00; B21F15/06; B21F27/00; B21F27/08; E01F7/00; E01F7/04; E02D17/00; E02D17/20; E21D11/14; E21D11/15; E21D19/00; F16G11/00; F16G11/02; F16G11/12
Foreign References:
CL2012002288A12014-04-11
CH617488A51980-05-30
JP3212743U2017-09-28
CN202108529U2012-01-11
JP2018040110A2018-03-15
JP2018188921A2018-11-29
CN105863669A2016-08-17
KR101422780B12014-07-23
CN208023595U2018-10-30
US5199673A1993-04-06
Attorney, Agent or Firm:
BEUCHAT, BARROS & PFENNIGER (CL)
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Claims:
REIVINDICACIONES

1. Sistema de panel para contener desprendimientos por derrumbes parciales y además por

“estallido de rocas”, para ser empleado en la fortificación de túneles mineros, laderas y caminos en conjunto con pernos de anclaje y planchuelas, , CARACTERIZADO porque comprende una red constituida por flejes metálicos u otro material resistente a la tracción o con capacidad de desgarre a lo largo del fleje (1) (2) (3) con cada nodo de esta red unido firmemente con una hebilla (6) (7) (8) (16) y con un bastidor (20) fijado a esta red, donde el bastidor comprende tendones planos (17) cerca del perímetro del panel, unido a planchuelas con orejas (DI 1) o bien con conectores planos (12) (13) (14 (15) que van debajo de planchuelas normales.

2. Sistema de panel, de acuerdo con la Reivindicación 1, CARACTERIZADO porque la red comprende dos parrillas sobrepuestas en 90° en el mismo plano hechas de flejes metálicos paralelos (1) (2), formando cuadrículas y con tres tipos de nodos fijados entre sí por tres tipos de hebillas, permitiéndole al nodo que los flejes mantengan sus propiedades mecánicas de resistencia a la fluencia, resistencia a la ruptura y lo más importante, la propiedad de alargamiento en toda su extensión, incluso en la zona de fijación de las hebillas en cada nodo.

3. Sistema de panel, de acuerdo con las reivindicaciones 1 y 2 CARACTERIZADO porque comprende un primer tipo de hebillas (6) hechas de un sola pieza, troquelando una sola planchita de acero con cortes cuadrados pequeños en las 4 esquinas y con dimensiones que exceden los bordes laterales de cada fleje (1) (2), formando así, dos lengüetas paralelas por cada lado, que se doblan de a pares en forma perpendicular y opuestas permitiendo a esta hebilla ser instalada entre medio de las superficies en que se encuentran los dos flejes, una perpendicular a la otra, envolviendo los dos bordes de un fleje en un sentido y los bordes del otro en el sentido opuesto a este, donde además, estas cuatro lengüetas se aplastan en forma plana para atrapar ambos flejes perpendiculares, fijando el nodo y finalmente se genera un aplastamiento perpendicular en una línea que deforma ambas lengüetas de un lado y en una línea perpendicular a ambas lengüetas del otro, pero en sentido opuestos al plano entre flejes, donde el nodo se fija por roce entre las hebillas, aplastadas y deformadas, con los flejes metálicos y donde además, este nodo permite conservar toda la capacidad de resistencia a la fluencia, la resistencia máxima y el alargamiento de los flejes que forman la red.

4. Sistema de panel, de acuerdo con las reivindicaciones 1 y 2, CARACTERIZADO porque comprende un segundo tipo de hebilla (7) hecho de un sola pieza, troquelada de una sola planchita de acero, similar al primer tipo de hebilla (6), pero en la cara que toma contacto con ambos flejes, presenta una pequeña lengüeta troquelada en forma parcial más larga en la dirección del fleje que toca, y perpendicular al otro que toca la cara opuesta, con las mismas dimensiones, pero no centradas en el ancho de los flejes, donde esta pequeña lengüeta se introduce dentro de un corte longitudinal en un costado de un fleje y de la misma forma se introduce en otro corte longitudinal del fleje en contacto a la otra cara, pero en

90°, ambos flejes llevan dos cortes longitudinales paralelos simétricos, separados por cizalla, sin arranque de material, de los cuales, la pequeña lengüeta se introduce en sólo uno por cada banda, donde se aplastan las lengüetas en forma plana, y al mismo tiempo, se aplastan las pequeñas lengüetas, fijando el nodo de la red, esta vez por corte entre las pequeñas lengüetas y sus respectivos surcos longitudinales (A3) de cada fleje, donde esta hebilla produce un nodo fijo y su resistencia a ser desplazada está limitada a las dimensiones de la pequeña lengüeta central en un surco de un fleje, entregando propiedades al corte de una sola lengüeta que determinan la resistencia al deslizamiento del nodo, donde esta pequeña lengüeta resiste según su largo, espesor y propiedades mecánicas de la planchita que forma la hebilla (7) y por lo tanto más estable que el primer tipo de hebilla (6).

5. Sistema de Panel, de acuerdo con las Reivindicaciones 1 y 2, CARACTERIZADO porque comprende un tercer tipo de hebilla (8) y dos flejes(l) (2), pero siendo más pequeña, donde esta hebilla introduce las dos lengüetas de un lado en los surcos longitudinales (A3) obtenidos por el cizallamiento de los flejes en dos líneas paralelas y abraza los bordes interiores de las bandas en esos surcos, de la misma manera sucede con las lengüetas del lado opuesto introducidas en el fleje perpendicular al anterior, donde al aplastar las 4 lengüetas en forma plana de ambos lados, la hebilla aprieta los bordes, pero queda fija en su posición por efecto de cizalla de todas las lengüetas al actuar en contra de los extremos de los surcos obtenidos por cizalla, entregando una resistencia superior al deslizamiento de este nodo a las hebillas primera (6) y segunda (7) , por tener dos lengüetas insertas en las ranuras de cizalla en cada fleje, dando empleo a este nodo en mayores exigencias de resistencia de la red definidas en la prueba de punzonado.

6. Sistema de Panel, de acuerdo con las Reivindicaciones 1, 2, 4 y 5, CARACTERIZADO porque los flejes (1) (2) de toda la red presentan en todo su largo, dos lineas paralelas en ambas caras de cada uno, consistentes en pequeños surcos o rebajes de la sección (A3), en la misma línea donde se cizallan los flejes en los nodos, para evitar la propagación de una grieta en diagonal en el punto de contacto del canto de las lengüetas de las hebillas segunda

(7) y tercera (8) con los surcos obtenidos por cizalla mencionada, donde, si la lengüeta agrandara los surcos, los flejes se abren en la sección más débil correspondiente al espacio entre el fondo de un surco y el otro alineado a él en la cara opuesta.

7. Sistema de panel de acuerdo con la reivindicación 1, CARACTERIZADO porque los flejes

(1) (2) se unen en forma perpendicular, en cada nodo de la red, en tres puntos alineados en una diagonal, mediante 3 soldaduras (9) por puntos equidistantes, dentro y centrado en el área en que toman contacto los dos flejes, las cuales no presentan ni surcos en sus caras, ni cortes longitudinales por cizalla, donde con esta disposición se permite el empleo de la red, sin el bastidor (20), ya que la soldadura por puntos afecta la propiedad de deformación plástica de los flejes y manteniendo la resistencia a la fluencia y la ruptura en forma semejante. 8. Sistema de Panel, de acuerdo con la reivindicación 1 CARACTERIZADO porque los flejes

(1) (2) se unen en forma perpendicular, en cada nodo de la red en un punto central pre perforado (10), en el cual se introduce un remache, en el centro del área en que toman contacto los dos flejes, los cuales no presentan ni surcos en sus caras, ni cortes longitudinales por cizalla, pero sí presentan una pérdida de sección máxima igual al producto del espesor por el diámetro de la perforación.

9. Sistema de panel, de acuerdo con las reivindicaciones 1 , 2, 3, 4, 5, 6 y 8

CARACTERIZADO porque un bastidor perimetral que comprende tendones planos (17) hecho de flejes de alta resistencia, que se sobrepone a la red y que se une en cada punto donde se encuentran con la red mediante abrazaderas (DI 3) que amarran ambos costados de los flejes a los tendones planos (17) en todos los nodos de la red que quedan debajo de estos mismos tendones, donde en el encuentro del bastidor con los pernos de anclaje, a los cuales se une, se emplean planchuelas con orejas (Dl l) que permiten unirlas mediante un pasador cilindrico macizo (DI 3) que va sobre la oreja y dentro de la vuelta cerrada de los extremos de los tendones, los cuales pasan por estas orejas hechas de una barra maciza doblada en U y soldada a la superficie superior de las planchuelas (11), permitiendo con este tipo de unión, la instalación del bastidor y los tendones planos que se necesitan una vez instalada la red de flejes y una vez puestas las planchuelas con orejas, lo que facilita la instalación en superficies irregulares y en configuraciones de anclajes no regulares.

10. Sistema de panel, de acuerdo con las reivindicaciones 1, 2, 3, 4, 5 y 6 CARACTERIZADO porque los tendones planos (17) formados por flejes de alta resistencia que unen planchuelas vecinas con ganchos amarrando a éstas entre sí, al pasar estos tendones planos (17) por pequeños ganchos en forma de“U” soldadas a las planchuelas en cuatro lugares en ángulos perpendiculares centradas en la perforación central por donde pasa el perno de anclaje

(DI 1), donde los tendones planos pueden tener una o más vueltas entre dos planchuelas con ganchos y se fijan consigo mismo para actuar como un conjunto unitario sometido atracción pura, comportándose como un solo tendón plano, donde los tendones planos se pasan por un gancho de una planchuela y se afirman en pasadores (DI 3) que impiden que se salgan de este punto de unión.

11. Sistema de panel, , de acuerdo con las reivindicaciones 1, 3, 10 y 11 CARACTERIZADO porque el bastidor (20) y los tendones planos también van incorporados en un panel de red, de manera que en terreno se colocan los pernos de anclaje en las posiciones que permiten colocar a estos paneles unos junto a otros y el bastidor envuelve a todos los paneles colocados para que se comporten como un solo gran panel, donde se requiere que conectores planos sean puestos en las esquinas, entre los centros de los bordes y dentro de la red de flejes, donde cuatro tipos de conectores planos ya traen puestos desde fábrica los tendones planos que comprenden uno o más flejes de alta resistencia, los cuales esta vez vienen puestos en una cuarta hebilla (16) que cuenta con una especie de brazos que sobresal en de estos conectores planos debajo de una planchuela normal y que contiene en cada uno de estos brazos una ranura cuyo canto, donde se apoyará el fleje, presenta un troquelado parcial un poco más ancho que los flejes que unirán estos conectores planos, pero que ese mismo rectángulo troquelado conserva una unión con el brazo formando una lengüeta que se dobla en dirección del tendón, donde la geometría de cada conector plano es diferente dependiendo del nodo y la ubicación dentro del bastidor general donde, básicamente apuntan en una dirección, en otra perpendicular a la anterior y excepcionalmente en la diagonal o bisectriz del ángulo entre los brazos perpendiculares, donde los conectores planos se insertan en los pernos de anclaje, compartiendo esa ubicación con la planchuela normal respectiva, sin gancho, con los paneles de mallas de flejes que se encuentren físicamente en ese lugar y tienen la propiedad de traslapar los tendones planos laterales y de no chocar ninguno de los brazos que portan los tendones planos.

12. Sistema de panel, de acuerdo a la reivindicación 11, CARACTERIZADO porque el extremo del zuncho que forma el tendón plano se une en los dos extremos con el conjunto de zunchos que forman este tendón, para lo cual se usa una hebilla (16) abierta con dos lengüetas en los costados, qué al cerrarse estos lados, envuelven el conjunto de zunchos abrazándolo y con las dos lengüetas se atrapa la punta del zuncho que da la vuelta en esta hebilla, fijando el conjunto.

13. Sistema de panel, de acuerdo con la reivindicación 1, CARACTERIZADO porque cada uno de los tendones planos del bastidor y las uniones interiores del panel se forman de un solo fleje largo que unen dos brazos de los conectores planos con dos o más vueltas, uniendo dos brazos, con lo cual se obtiene una resistencia proporcional al número de vueltas, donde los remates y fijaciones de los extremos de este fleje son por repujado mecánico del extremo con el mismo fleje, similar al empleado para unir flejes normales en empaquetamiento de bultos, o bien por un pasador y hebilla, donde en ambos casos la resistencia de la unión del fleje en esos puntos debe ser igual a la resistencia de la sección del fleje en el resto de éste, donde la resistencia del tendón será por tanto la suma de la resistencia individual de cada tramo de fleje.

14. Sistema de panel, de acuerdo con las reivindicaciones anteriores, CARACTERIZADO porque el panel se fabrica en su totalidad fuera de la faena con las planchuelas con ganchos y los tendones, en forma previa, y después se instala en el túnel, sólo en el caso que se conozca previamente la ubicación de los pernos de anclaje y la geometría del túnel, o se puede fabricar in situ adaptándose a la geometría del túnel.

15. Sistema de panel, de acuerdo con la reivindicación 1, CARACTERIZADO porque la unión de cada banda metálica de la red queda por debajo de los tendones planos del bastidor y se fija al bastidor en toda la periferia con dos abrazaderas con pasadores (18), con forma de correas, que envuelven el tendón plano y la banda integrando estructuralmente la malla al bastidor en todos los puntos, formando así, una verdadera red totalmente unida con un borde estable.

Description:
SISTEMA DE PANEL PARA LA CONTENCIÓN DE ESTALLIDOS DE ROCAS O

DERRUMBES EN TÚNELES MINEROS Y OBRAS VIALES FORMADO POR UN

BASTIDOR SOLIDARIO A UNA RED DE FLEJES CUYOS NODOS ESTÁN UNIDOS POR

HEBILLAS DE CONEXIÓN; Y PROCEDIMIENTO DE INSTALACIÓN.

RESUMEN

El presente desarrollo está dirigido a un sistema de panel de contención de desprendimientos de rocas por estallido o derrumbe en túneles de minería subterránea y obras viales, el cual será parte del sistema de fortificación que emplea pernos de anclajes y planchuelas. Específicamente, se dirige a un sistema de panel formado por una red de flejes metálicos u otro material resistente a la tracción, fijados firmemente en todo su perímetro a un bastidor formado por tendones planos, cada uno de estos últimos, hechos de dos o más flejes de alta resistencia sobrepuestos, y en cada punto del perímetro donde estarán ubicados cada uno de los pernos de anclaje con sus planchuelas, irán también unas placas planas debajo de éstas que conectarán los tendones planos entre si para formar el bastidor en el perímetro del sistema de panel. En el interior del perímetro del sistema de panel, los pernos de anclaje también podrán conectarse entre si con tendones planos y conexiones planas, pero los flejes metálicos de la red irán debajo de los tendones planos, sin conectarse a ellos. La red de flejes quedará debajo de los tendones planos hacia la pared del túnel o ladera y estará formada por flejes longitudinales paralelos metálicos o de otro material unidos a una estructura secundaria similar, en el mismo plano, pero a 90° y puesta entre la anterior y la pared del túnel. Cada nodo de la red, donde se encuentran un fleje con otro perpendicular a él, se fija con una hebilla que permite mantener la resistencia original de los flejes y a la vez permite conservar la misma propiedad de alargamiento de éstos. Los nodos permiten a esta red que resista el ensayo de punzonado que normalmente caracteriza la resistencia de las mallas de alambres tejidas y electrosoldadas que se usan actualmente en minería.

Es parte fundamental de este sistema de panel de contención un conjunto de conectores planos donde se unen los tendones planos, los que quedarán debajo de las planchuelas insertos en los pernos de anclaje. El sistema de panel de contención completo, hecho en fábrica, se instalará en los pernos de anclaje ya puestos en su lugar en el túnel. También los paneles podrán instalarse provisoriamente en su lugar con clavos de impacto en ciertos puntos de los flejes y posteriormente se podrá perforar, colocar los pernos de anclaje definitivos para calzar las conexiones planas, colocar las planchuelas y las tuercas. Como alternativa, la red puede instalarse en forma semejante y en reemplazo de las mallas actuales y en vez de planchuelas comunes, se pueden colocar planchuelas con orejas soldadas. Si la dinámica del yacimiento lo aconseja, posteriormente, se podrán agregar tendones planos sobre la red, uniendo los pernos de anclaje adyacentes para proteger la zona de derrumbes originados por la falla o desplazamiento de un perno de anclaje.

Cuando finalmente se instalen los pernos y las planchuelas, toda la fortificación actuará como un sistema integral que cumple la función de: a) contener el peso de las rocas desprendidas; y

b) permitirá absorber la energía cinética (½ *m*v 2 ) de toda la masa desprendida por el estallido de rocas u otro fenómeno que les imprima a éstas una gran velocidad, con energía cinética superiores a 25 kJoule/m 2 y hasta 75 kJoule/m 2 . La red detendrá la masa desprendida a alta velocidad fraccionando los flejes contenidos firmemente por el bastidor hasta que éstas alcancen localmente su deformación plástica permanente, absorbiendo con este mecanismo la energía cinética de la masa de rocas. La red se dimensiona según los requerimientos para que mantenga su integridad y, por lo tanto, retienen todo el material desprendido o desconchado de la pared o de la bóveda del túnel.

DESCRIPCIÓN DE LO CONOCIDO EN EL ESTADO DE LA TÉCNICA

Actualmente se emplean mallas de alambres de acero de media y alta resistencia, tejidos en un espiral que se entrelaza con el siguiente formando un rombo o bizcocho y también, en algunas fortificaciones se emplean mallas de acero electrosoldadas de alambres, formando reti culados cuadrados o rectangulares. Tales como la solicitud de modelo de utilidad CL 776-

2016, donde se presenta una malla de alambre para ser utilizada en el revestimiento de paredes de túneles que consisten en alambres doblados en forma de espiral o similar, entrelazados y elaborados con acero de elevada resistencia, donde la malla de alambre forma una estructura tridimensional con una altura perpendicular al plano longitudinal con un espacio libre, donde los alambres están recubiertos con material anticorrosivo, donde el radio de curvatura de los alambres doblados en espiral o similar tiene una dimensión mínima para que el lado exterior de los alambres en la sección de la curvatura quede debajo del límite de estiramiento para evitar que se agriete la capa de material anticorrosivo.

En general, estos tipos de mallas son fijados a la pared del túnel mediante unas planchuelas cuadradas estampadas en frío en forma levemente cónica que sirven como grandes golillas de los pernos de anclaje, tal como la solicitud de patente CL 2190-2011, donde se presenta una planchuela de acero con domo tipo estrella para ser ubicada entre un perno de anclaje y una tuerca en un sistema de anclaje, que comprende un domo tipo estrella de seis puntas, con una placa de acero cuadrada plana de 200 x 200 mm, una pluralidad de nervaduras de geometría cóncavas triangular, nervaduras cóncavas, y una deformación central con domo. Estos dispositivos atrapan la malla entre la planchuela y la roca del túnel. A las mallas tejidas de bizcocho se les aplica normalmente un mortero o concreto proyectado (“shotcreteado”), para evitar que queden colgando separadas de las paredes del túnel y también para evitar que la rotura de un segmento de alambre pueda deslizar el resto de la hebra de éste, provocando un corte transversal en la malla. Se forma con esto una costra sólida, con los alambres embebidos, creando una especie de concreto armado. Además, se consigue retener las rocas más pequeñas que puedan pasar coladas entre los espacios libres de la malla.

También existen las mallas electrosoldadas en túneles principales, tales como la presentada en la solicitud WO2015072838, donde se ve una malla soldada eléctricamente para refuerzo de roca en túneles de minería, producida con alambre estirado unido por medio de soldadura, con extremos redondeados, donde en muchos casos, se les agrega una gran cantidad de shotcrete, 30 cm o más, formando el equivalente a un muro de concreto armado.

Por otro lado, en el caso de derrumbes, partes de la malla electrosoldada o tejida permanecen adheridas a la pared o bóveda no colapsada del túnel mediante el concreto ya fraguado y todo ese sector se retiene por los pernos de anclajes que aún se mantienen en su lugar con sus respectivas planchuelas. Estas mallas, sufren dos fenómenos al mismo momento: el recibir el peso de la masa de rocas desprendidas y la energía cinética generada por el estallido de rocas, donde la malla es punzonada por las puntas de algunas rocas, pero donde su mayor demanda de resistencia es en los puntos en los cuales los alambres se apoyan y cuelgan en las planchuelas. Si se cortaran algunos de estos alambres en esa zona, o bien, si la planchuela colapsara, entonces la malla se desprende del anclaje, provocando eventualmente un derrumbe de todo ese sector.

El sistema de contención previamente mencionado, normalmente está limitado a desprendimientos cuasi estáticos de rocas, ya que se considera un sistema no dúctil, es decir, contienen a la masa desprendida hasta alcanzar su resistencia máxima y luego colapsa. No tiene capacidad de absorber energía cinética, ya que el concreto en tracción es frágil y los alambres fallan por corte o tracción en los puntos donde se unen. Para la malla tejida, en cambio, el alambre falla por corte en el punto donde se unen dos espiras tal como se presenta en la patente

CL 50555 y para la malla electrosoldada, la falla se produce tempranamente en la zona afectada térmicamente. En ambos casos el acero falla principalmente dentro del rango elástico y el área bajo la curva del diagrama Esfuerzo - Deformación del acero (Figura 15/22, (D2), que representa la energía absorbida es mínimo, comparada con el área bajo la curva que

presenta la deformación elástica más la plástica permanente del acero del alambre (Figura

15/22, (DI).

Cuando se presenta el fenómeno de estallido de rocas, la masa desconchada del túnel sale disparada a gran velocidad y se encuentra con una malla sola o con concreto proyectado

(shotcrete) que es básicamente resistente, pero no dúctil, tanto en su superficie como en los puntos de unión a los pernos de anclaje y, por lo tanto, este conjunto pierde su capacidad de contención y se derrumba. Por esta razón este sistema, por sí solo, no es aplicado en túneles que presentan este fenómeno. Si un perno de anclaje falla, estos tipos de malla con hormigón proyectado no serán capaces de detener el derrumbe, aunque mantenga su integridad en casi toda su superficie, debido a que se cortarán los alambres que están unidos a las planchuelas de los pernos de anclaje que están en la periferia de la zona de derrumbe.

Otro problema que presentan las mallas actuales es que, para su instalación, los pernos de anclaje ya deben estar colocados en las paredes y techo del túnel, en cuyo caso debe sacarse cada tuerca del perno y remover la planchuela. La malla se inserta en la saliente del perno de anclaje, se coloca la planchuela y se vuelve a colocar la tuerca. La mezcla de las faenas de perforación y anclaje junto con la posterior colocación de mallas es muy lenta e ineficiente. Si se decide colocar las mallas en la medida que se instala cada perno de anclaje, la situación es aún más compleja y tarda más tiempo.

Existe actualmente un producto de mallas que emplea alambres de muy alta resistencia, unido a planchuelas, que a su vez conecta los pernos entre sí con cables de acero. Toda la capacidad de contención en esta malla está basada en el uso de alambres y cables de acero de muy alta resistencia y con gran consumo de acero por m 2 de mallas, lo que representa un alto peso, un alto costo, requiere además que el cable del perímetro de la malla sea tensado en la faena entre los pernos de anclaje que éste rodea, y además, si se dobla la planchuela, el cable se sale del anclaje. Por lo tanto, se usa sólo en zonas muy específicas de la fortificación. Esta configuración sigue siendo no dúctil, porque su mayor capacidad sigue siendo proporcional sólo al rango de comportamiento elástico de los alambres de la malla y no se aprovecha la capacidad de absorción de energía en el rango plástico, que puede ser más de 3 veces el valor anterior (Figura 15/22, diferencias de áreas bajo la curva entre (D1) y (D2). Para este sistema, el incremento de la capacidad de la malla con aumentos de resistencia y diámetro de los alambres y con la formación de un rombo cada vez más pequeño, no solo aumenta el peso y el costo de la solución, se enfrenta también a una limitación de fabricación y transporte, ya que un alambre muy resistente y de gran diámetro tiene dificultad para deformarse en frío para formar la espira helicoidal aplastada, tal como se ve en el documento GB2150950. Por esta razón, el tejido de estas mallas queda muy acolchado con las espiras casi redondas, lo que las hace muy tiesas o poco flexibles, con lo cual se debe gastar mucho concreto para sumergir las espiras y formar el equivalente al concreto armado. La rigidez de la malla en la dirección transversal dificulta además el ajuste de ésta en las irregularidades de la pared del túnel en su dirección longitudinal.

En cuanto al uso de mallas electrosol dadas, estas forman paños rígidos con nodos afectados por la soldadura, que es una mezcla de foija y calor en los alambres en cada cruce de ellos. Su comportamiento es menos dúctil que la malla de bizcocho y se usa principalmente en paredes y bóvedas regulares en zonas de grandes luces y altura, con un agregado importante de concreto, formando una verdadera pared de hormigón armado. Su uso es menos frecuente que las mallas de bizcocho.

Existe además una solicitud CL 2288-2012 donde se presenta una malla hecha de bandas metálicas entretejidas, con un auto remache hecho entre las dos bandas de media resistencia en cada nodo, la cual fue denegada en su tramitación. Esta malla entretejida queda baj o el concepto de una malla denominada“macro malla” de zunchos que une a todas las planchuelas amarradas en ranuras de estas. Para la anterior solicitud de patente, la unión del auto remache entre bandas metálicas es débil. Como ejemplo, para una banda de acero galvanizado ASTM A 653 SQ Gr 40, de 1,5 mm auto remachado con una banda de 1,2 mm, la unión resiste en corte 2.024 N (206,5 kgf) (Figura 16/22). Si la banda de 1,2 mm presenta una fluencia de 28,12 kgf/mm 2 , con un ancho de 25 mm, entonces requerirá una fuerza de 843,6 kgf para que comience a fluir, pero la falla por corte ocurrirá a un cuarto de la fluencia, por lo que se obtiene una malla que falla prematuramente en el contacto de la banda de acero con el perno de fortificación debajo de la planchuela. A su vez, la resistencia media a baja necesaria para poder hacer el auto remache limita la resistencia de la banda, lo que obliga a aumentar la sección de las bandas, aumentando sólo su ancho, ya que el auto remache está limitado a 1,5 mm en este tipo de aceros. Esta malla por si misma no puede resistir el peso de un desprendimiento, por las limitaciones de resistencia de los nodos. En este caso la“macro malla” debería realizar el trabajo de sujetar la malla cuando esta se desprenda de la planchuela, pero como no es solidaria con la malla de bandas y solo va sobrepuesta, en caso de derrumbe, el peso del desprendimiento y su energía cinética hace pasar las rocas junto con buena parte de la malla entre el espacio que existe entre pernos de anclaje.

Además, la fijación con auto remache, si bien conserva las propiedades de fluencia y ruptura en la zona del remache en cada nodo, afecta sin embargo el porcentaje de alargamiento a tal punto que prácticamente no absorbe energía por deformación plástica permanente. En resumen, esta malla, junto con la“macro malla”, no cumplen con la propiedad de contención de cargas dinámicas de un estallido de rocas.

En resumen, a lo anteriormente expuesto, la presente invención soluciona los siguientes problemas existentes en el estado del arte: El primer alcance del presente sistema es que soporta el peso del material caído operando elásticamente y además soporta la energía cinética que presenta este mismo material, por el fenómeno de estallido de rocas.

Un segundo alcance es poder integrarse al túnel antes, durante o después de la colocación de los pernos de refuerzo y planchuelas.

Un tercer alcance es que el sistema es lo suficientemente delgado y flexible para ser colocado pre-armado dentro de la superficie a cubrir o sustentar y luego ser recubierto con una capa delgada de concreto.

Un cuarto alcance es una instalación del sistema de forma más sencilla sin la necesidad de sacar planchuelas o las tuercas de los pernos de anclaje.

Un quinto alcance es la contención de cargas dinámicas de un estallido de rocas en un amplio rango de energías liberadas.

Un sexto alcance es que el sistema dispuesto en terreno no requiere de shotcreteado para pegar al muro la malla.

Un séptimo alcance es que el sistema se mantiene anclado al perno de fortificación mientas la tuerca esté en su lugar, sin la posibilidad de desprenderse por falla debido al punzonado de la planchuela. Un octavo alcance es que puede reforzar un sistema de fortificación ya instalado agregando posteriormente a la misma instalación los tendones planos unidos a las planchuelas.

Un noveno alcance es que el sistema es más rígido que las mallas de alambres, por lo tanto, embolsan menos material fuera de su lugar.

Un décimo alcance es que se puede diseñar este sistema sin limitaciones de espesor de las bandas metálicas, por lo que puede obtenerse el más amplio rango de desempeño en contención de desprendimiento de rocas.

Un décimo primer alcance es el proceso de armado del sistema de paneles, colocándolos en su lugar y fijándolos provisoriamente a las paredes y bóvedas del túnel y posteriormente se realizan las perforaciones, la colocación de los pernos de anclaje, la colocación de las planchuelas y finalmente el apernado de las tuercas que fijan todo el conjunto al túnel.

Un décimo segundo alcance es evitar la interferencia de las operaciones simultáneas de colocar pernos de anclaje y la colocación de los paneles, evitando accidentes y estorbo entre los opéranos.

Un décimo tercer alcance es conseguir que todos los paneles queden totalmente vinculados unos con otros en su periferia. Un décimo cuarto alcance es que el sistema evita que se embolsen rocas dentro de la red de bandas, con lo que se evita las detenciones del chancador primario por atoramiento de

RISES.

Un décimo quinto alcance es la continuidad estructural lineal de las bandas metálicas con el bastidor en comparación con las mallas de alambres no lineales.

Un décimo sexto alcance es el aumento de velocidad en el avance del túnel por la capacidad del sistema para ser pre-armado antes de su instalación.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

Debe entenderse que la presente invención no está limitada a la metodología particular, compuestos, materiales, técnicas de manufactura, usos y aplicaciones aquí descritas, pues éstas pueden variar. También debe entenderse que la terminología empleada aquí es usada con el solo propósito de describir una representación particular, y no intenta limitar la perspectiva y el potencial del presente invento.

Debe notarse que el sistema, pieza, elemento, uso y método, aquí, en el pliego de reivindicaciones y en todo el texto que el singular no excluye el plural, salvo que en el contexto claramente lo implique. Entonces, por ejemplo, la referencia a un“uso o método”, es una referencia a uno o más usos o métodos e incluye equivalentes conocidos por quienes conocen de la materia (el arte). Similarmente, como otro ejemplo, la referencia a“un paso”,“una etapa” o a“un modo”, es una referencia a uno o más pasos, etapas o modos y que puede incluir subpasos, etapas o modos, implícitos y/o sobrevini entes.

Todas las conjunciones usadas han de entenderse en su sentido menos restrictivo y más inclusivo posible. Así, por ejemplo, la conjunción“o” debe entenderse en su sentido lógico ortodoxo, y no como un“o excluyente”, salvo que el contexto o el texto expresamente lo necesite o indique. Las estructuras, materiales y/o elementos descritos han de entenderse que también se refieren a aquellos equivalentes funcionalmente y así evitar enumeraciones taxativas interminables.

Las expresiones usadas para indicar aproximaciones o conceptualizaciones deben entenderse así, salvo que el contexto mande una interpretación distinta.

Todos los nombres y términos técnicos y/o científicos aquí empleados tienen el significado común que le otorga una persona común, calificada en estas materias, salvo indicación expresa, distinta.

Los métodos, técnicas, elementos, sistemas y piezas similares y/o equivalentes a los descritos pueden ser usados o preferidos en la práctica y/o pruebas de la presente invención.

Se incorporan todas las patentes y otras publicaciones como referencias, con el propósito de describir y/o informar, por ejemplo, las metodologías descritas en dichas publicaciones, que puedan resultar útiles en relación con el presente invento. Se incluyen estas publicaciones sólo por su información previa a la fecha de registro de la presente solicitud de patente.

A este respecto nada debe considerarse como una admisión o aceptación, rechazo o exclusión, de que los autores y/o inventores no estén legitimados de serlo, o de estar antefechadas dichas publicaciones en virtud de otras anteriores, o por cualquier otra razón.

Un par de conceptos aplicados en la presente invención se basa en la definición del fenómeno de estallido de rocas. Nos referiremos a este fenómeno cuando se produzca un efecto sobre 25 kJoules/m2 para estallidos de rocas Categoría I, hasta 75 kJoules/m2 para estallidos de Categoría III, definidos según la energía cinética del desprendimiento.

Otro concepto por describir es la deformación plástica permanente, este fenómeno describe que cuando se estira una banda de acero, la energía absorbida al realizar esta acción, una vez que esta comienza a sufrir una deformación permanente, es proporcional al área bajo la curva del ensayo de tracción de dicha banda (Grafi cando Esfuerzo como función de la deformación unitaria del acero, como se describe en la Figura 15/22). Un acero de bajo carbono es dúctil presentando una gran área bajo dicha curva. Un acero de medio carbono es tenaz, presentando un área bajo la curva un poco menor que un acero de bajo carbono. Finalmente, un acero de alto carbono presenta una gran resistencia, pero apenas se comienza a deformar en forma permanente, se rompe. Por tanto, absorbe muy poca energía cinética del desprendimiento, es decir, es no dúctil . La solución propuesta en el presente desarrollo se basa en el objeto de resolver las limitaciones de los sistemas de contención existentes, empleando soluciones basadas en un sistema de panel de una red formada por un plano de flejes paralelos verticales, que se sobreponen a otro plano similar horizontal ubicada entre la anterior y la pared del túnel. Estos flejes pueden ser de acero de media a alta resistencia u otro material similar, según por ejemplo en su clasificación en la norma ASTM A36 (aceros de baja con 25,30 kgf/mm 2 de fluencia, no sobrepasan los 30 kgf/mm 2 , los aceros de media resistencia no sobrepasan los 42 kgf/mm 2 y los aceros de alta resistencia con fluencias por sobre los 60 kgf/mm2 y más de 100 kgf/mm 2 para los empleados en cables), sin ser excluy entes con otras normativas, para optimizar el área bajo la curva Esfuerzo - Deformación y con esto su capacidad de absorber energía cinética por deformación plástica permanente. Su porcentaje de alargamiento corresponderá al tipo de acero elegido, sin ser disminuido por el sistema que une los nodos de ella.

En este desarrollo se emplearán 3 tipos de nodos que fijan firmemente los flejes verticales con los perpendiculares, así se obtiene la Resistencia al Punzonado necesaria que define el nivel estático de contención que presentan las mallas tejidas de alta resistencia, pero en este caso la unión de los nodos no afectará los valores de resistencia a la fluencia o la resistencia máxima y simultáneamente, tampoco disminuirán su porcentaje de alargamiento, comportándose como si los flejes metálicos estuvieran libre de la fijación del nodo. Con este requisito cumplido, la red contendrá un estallido de rocas (o energías cinéticas que superen los

25 kJoule/m 2 ).

Para el presente desarrollo, podrán emplearse uniones tradicionales de soldadura por punto, hasta uniones con remaches en perforaciones centradas en los nodos (Sin auto remaches). En este caso, la red servirá como contención de desprendimientos cuasi estáticos donde la velocidad inicial es 0 al iniciarse el desprendimiento, similares a las mallas tejidas, pero con las facilidades de instalación que estas últimas no cuentan.

Para conseguir la propiedad de absorber energía, las fijaciones entre nodos se hacen de forma tal que evitan que en la zona de unión de los flejes que forman la red, se disminuya o afecte la sección transversal por arranque de material. Es decir, no existe ningún corte transversal ni diagonal en la sección de cada uno de los flejes en todo su largo, ni tampoco se remueve material de las bandas metálicas.

Además, este sistema de panel está formado por un bastidor perimetral de tendones planos, unidos a las conexiones planas que van debajo de las planchuelas dentro de ese perímetro. Los flejes metálicos verticales y horizontales de la red van unidos firmemente a este bastidor perimetral, en un rango de dimensiones de 16 m de ancho a 45 m de largo, de preferencia de 2 m de ancho por 6 m de largo, u otra dimensión que sea definida por la distancia entre pernos de anclaje situados en el perímetro de la zona a proteger , para formar así un verdadero sistema de panel de contención, debido a que toda la periferia de la red es solidaria en su encuentro con los tendones planos mediante conexiones tipo pasador entre cada nodo de esta red que se encuentra debajo de los tendones perimetrales. La red de flejes excede el perímetro del bastidor para producir un área de sobreposición o traslapo entre los paneles adyacentes, que puede ser cubierta con shotcreteado.

Estos sistemas de paneles vienen completamente armados desde la fábrica y sólo es necesario colocarlos debajo de las planchuelas de los pernos de anclaje. Existe también una alternativa al sistema de paneles con planchas de conexión descrita anteriormente, en el cual el bastidor está formado por tendones planos que pueden ser unidos en terreno en su periferia a un tipo de planchuela que lleva aros sobrepuestos y soldados que permiten fijar estos tendones. En este caso la red de flejes debe colocarse debajo de la planchuela con aros y después de colocar la tuerca y de este modo se fijan posteriormente los tendones planos a cada aro donde convergen. Es posible unir también posteriormente a toda la instalación, la red de flejes con el bastidor perimetral, para esto, se pueden colocar en terreno las abrazaderas que envuelven y amarran el bastidor y la red debajo, con lo cual es necesario dejar la red con holgura para correrla y alinear un fleje completo debajo del bastidor y así se podrán colocar las abrazaderas atornillados en terreno.

Este desarrollo permite que todo el sistema, integrado como un todo, pueda ser diseñado para el nivel de contención de energía que pueda presentar el estallido de roca esperado, según los requerimientos de los diferentes segmentos del túnel, con sus pernos de anclaje, planchuelas

- conectores planos - red de flejes - bastidor de tendones planos - pasadores, cada uno correctamente calculado para que no exista un elemento débil o sub dimensionado, que limite la capacidad del conjunto.

Con este desarrollo se podrá evitar, en gran medida, la necesidad actual de emplear concreto proyectado o“shotcreteado” cuyo fin es pegar la malla de alambre a la pared del túnel, pero también estabilizar las espiras y evitar que la malla se raje, porque esta nueva red de flejes no se rajará, ya que cada nodo se estabiliza en forma independiente. En túneles donde no se requiere contener estallido de rocas y solo se necesite para embolsar los desprendimientos parciales entre pernos de anclaje, esta red, sin el bastidor perimetral, también tiene un desempeño superior a las mallas actuales, ya que a igualdad de cifra mecánica y kg/m 2 de acero, tendrá una mayor resistencia al no fallar por corte y mantener la propiedad de elongación del acero sin alteración en los nodos, por lo tanto, podrá reemplazar a ambas, las mallas tejidas y también las electrosoldadas. Además, por ventajas de rapidez y simpleza de instalación se obtendrán ventajas de ahorro de tiempo y mano de obra, pero en forma más importante, el tiempo ahorrado se podrá emplear para aumentar el avance de la faena y con esto se mejora la productividad de todo el yacimiento.

Otra ventaja de este si stema es que puede colocarse en cualquier tipo de túnel, colocando la red con la planchuela con ganchos. Al pasar el tiempo, si la dinámica del yacimiento revela un riesgo mayor de desprendimientos, entonces se podrá reforzar con un bastidor hecho de tendones planos.

Así el conjunto obtendrá potencialmente ambas capacidades, evitando resolver cuándo emplear un tipo de malla u otro. Es decir, la solución inicial, que se vuelve insuficiente, puede ser reforzada por el bastidor y así servirá para la contención y absorción de energía de estallido de rocas, lo que podría evitar tener que instalar el sistema completo desde el inicio, cuando el túnel pareciera no presentar problemas.

En zonas críticas y de mayor exigencia, este desarrollo permite generar una solución de absorción y contención a la medida de estos requerimientos, sin las limitaciones de rigidez de los alambres gruesos y de alta resistencia, ya que las bandas metálicas son fáciles de doblar y acomodar en ambas direcciones y no requieren ser conformadas en frío para su formación.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS

La simbología utilizada es la siguiente:

(1) Fleje longitudinal

(2) Fleje transversal

(3) Flejes longitudinales del perímetro del panel, 3-1 y 3-2 son unidos con remaches

(4) Borde exterior perforado de la red transversal

(5) Borde exterior perforado de la red longitudinal

(6) Primera hebilla

(7) Segunda hebilla

(8) Tercera hebilla

(9) Soldadura por punto

(10) Remache

(11) Planchuela cuadrada

(12) Conector plano de tres conexiones

(13) Conector plano de cinco conexiones

(14) Conector plano de ocho conexiones

(15) Conector plano de cuatro conexiones

(16) Cuarta hebilla para amarrar tendones de varias vueltas de flejes de acero similar a un pasador de correa.

(17) Tendones planos (18) Abrazadera que une la red al bastidor perimetral en cada punto donde se sobreponen.

(19) Sistema de panel

(20) Bastidor

(DI) Disposición de un conector plano de tres conexiones

(D2) Disposición de una planchuela cuadrada

(D3) Interacción entre la planchuela cuadrada y el conector plano de tres conexiones

(D4) Superposición de la planchuela cuadrada con el conector plano de tres conexiones

(D5) Brazos del conector plano de tres conexiones.

(D6) Detalle de la juntura de la primera hebilla con dos flejes en posición perpendicular. (D7) Conjunto de planchuela con orejas

(D7-1) Conjunto de planchuela con orejas unida a los tendones planos hechos de bandas metálicas.

(D8) Detalle plegamiento de la segunda hebilla

(D9) Detalle de apertura de lengüetas en segunda hebilla

(D 10) Detall e plegamiento de la tercera hebilla

(D11) Detalle de las orejas soldadas en la planchuela cuadrada

(D12) Detalle de la interacción entre pasador y oreja soldada

(D13) Pasador cilindro de acero macizo con muescas

(A1) Distancia de separación de las bandas transversales

(A2) Distancia de separación entre las bandas longitudinales

(A3) Surcos paralelos por cara del fleje

(I1) Interacción entre los pernos de anclaje y sus planchuelas sin deformación de la malla (12)

Interacción entre los pernos de anclaje y sus planchuelas con deformación, sin las bandas que conectan las planchuelas (13) Interacción entre los pernos de anclaje y sus planchuelas con deformación y con las bandas entre planchuelas

C 1 : Es un par de conectores planos de ocho conexiones (14) que reemplazaría en ese punto del nodo central, si se tratase de todo un panel sin traslapo.

Figura 1/22:

Esta figura representa la malla hecha de flejes transversales y longitudinales, con la solución, como, por ejemplo, de la primera Hebilla (6) y los extremos de los flejes longitudinales y transversales perforados, con canto curvo, en donde los numerales corresponden a:

(1) Fleje horizontal

(2) Fleje transversal

(3) Flejes longitudinales del perímetro del panel, 3-1 y 3-2 son unidos con remaches

(4) Borde exterior perforado de la red transversal

(5) Borde exterior perforado de la red longitudinal

(6) Primera hebilla

(Al) Distancia de separación de las bandas transversales

(A2) Distancia de separación entre las bandas longitudinales

Figura 2/22 La presente figura representa la secuencia de etapas de la a) a la d) para colocar la primera hebilla (6) que conecta los dos flejes perpendiculares. Finalmente se presenta un doble deformado de la hebilla en su centro para mejorar la adherencia de las bandas en el nodo, en donde los numerales corresponden a:

(1) Fleje Transversal

(2) Fleje longitudinal

(6) Primera hebilla

(D6) Detalle de la juntura de la primera hebilla con dos flejes en posición perpendicular.

Figura 3/22

Esta figura representa la secuencia de etapas a) hasta la d) para colocar la segunda hebilla (7) que conecta los dos flejes perpendiculares. Se agregan a los flejes dos surcos paralelos por cara (A3) y se cizallan dos segmentos paralelos de ésta donde se alojará solo una lengüeta por fleje, para que la unión se trabe y no se deslice. Estas lengüetas están a 90° una de la otra, en forma asimétrica en el ancho y se troquelan en la cara plana de la hebilla, opuestas una a la otra. La hebilla envuelve ambas bandas metálicas por los cantos, en donde los numerales corresponden a:

(1) Fleje horizontal

(2) Fleje transversal

(7) Segunda hebilla

(A3) Surcos paralelos por cara del fleje (D8) Detalle plegamiento de la segunda hebilla

(D9) Detalle de apertura de lengüetas en segunda hebilla

Figura 4/22

Esta figura representa la secuencia de etapas a) hasta la d) para colocar la tercera hebilla (8) que conecta los dos flejes perpendiculares. Se agregan a los flejes dos surcos paralelos por cara (A3) y se troquelan dos segmentos de ésta donde se alojarán los cantos doblados para que la unión se trabe y no se deslice. La hebilla envuelve ambos flejes metálicos por los bordes de los surcos troquelados, en donde los numerales corresponden a:

(1) Fleje horizontal

(2) Fleje transversal

(8) Tercera hebilla

(A3) Surcos paralelos por cara del fleje

(DIO) Detalle plegamiento de la tercera hebilla

Figura 5/22 La figura representa la unión de dos flejes tejidos siguiendo las siguientes etapas de armado a), b) y c) y una soldadura por punto (9), en tres puntos, que permite evitar que se junten más de un punto de soldadura en una misma sección transversal de cualquiera de los dos flejes, minimizando con esto el debilitamiento estructural de la zona de soldadura de los nodos. La secuencia de etapas de armado a), b), d) y e) representa la opción de emplear flejes pre perforadas en los nodos y la colocación de un remache (10), en donde los numerales corresponden a:

(1) Fleje horizontal

(2) Fleje transversal

(9) Soldadura por punto

(10) Remache

Figura 6/22

Esta figura representa una planchuela cuadrada (1 1), con sección cónica y ganchos soldados que dejan la posibilidad de colocar tendones planos con un pasador que conectan esta planchuela con cualquiera de las otras, formando con esto un bastidor perimetral del panel, en donde los numerales corresponden a:

(11) Planchuela cuadrada

(D11) Orejas soldadas

(D12) Interacción entre pasador y oreja soldada

(D13) Pasador cilindrico de acero macizo con muescas en las puntas para sostener la banda de acero en la oreja de la planchuela evitando su deslizamiento.

Figura 7/22 Esta figura representa una configuración cuadrada de un sistema de panel para vincular las planchuelas con ganchos (11) entre sí mediante tendones planos de flejes de alta resistencia, formando con esto un bastidor por sobre la red. Este bastidor se puede también colocar posterior a la instalación de la red, en donde los numerales corresponden a:

(D7) Conjunto de planchuela con orejas

(D7-1) Conjunto de planchuela con orejas unida a los tendones planos hechos de bandas metálicas.

(11) Planchuela cuadrada

Figura 8/22

Esta figura representa la configuración de una red hecha de flejes verticales con flejes horizontales, conectores tipo hebilla, un bastidor perimetral hecho de tendones planos y pasadores que fijan la red al bastidor, en donde los numerales corresponden a:

(18) Abrazadera que une la red al bastidor perimetral en cada punto donde se sobreponen.

(19) Sistema de panel Figura 9/22

Esta figura representa una sección entre 4 pernos de anclaje con sus planchuelas, en donde los numerales corresponden a: (II) Interacción entre los pernos de anclaje y sus planchuelas sin deformación de la malla (12)

Interacción entre los pernos de anclaje y sus planchuelas con deformación, sin las bandas que conectan las planchuelas

(13) Interacción entre los pernos de anclaje y sus planchuelas con deformación y con las bandas entre planchuelas

Figura 10/22

Esta figura representa 4 diferentes tipos de conectores planos, para unir los tendones planos y formar el bastidor del sistema de panel hecho de planchas de acero con brazos y ranuras con una lengüeta doblada que va en cada brazo para recibir los tendones planos (D6), en donde los numerales corresponden a:

(12) Conector plano de tres conexiones

(13) Conector plano de cinco conexiones

(14) Conector plano de ocho conexiones

(15) Conector plano de cuatro conexiones

(16) Cuarta hebilla para amarrar tendones de varias vueltas de flejes de acero similar a un pasador de correa.

(D1) Disposición de un conector plano de tres conexiones

(D2) Disposición de una planchuela cuadrada

(D3) Interacción entre la planchuela cuadrada y el conector plano de tres conexiones

(D4) Superposición de la planchuela cuadrada con el conector plano de tres conexiones

(D5) Brazos del conector plano de tres conexiones. (D6) Detalle de la juntura de la primera hebilla con dos flejes en posición perpendicular.

Figura 11/22 Esta figura representa la configuración de los zunchos o flejes que forman el bastidor con los conectores planos, los cuales se forman el tendón plano con dos o más vueltas del zuncho, según requerimientos del diseño, en donde los numerales corresponden a:

(12) Conector plano de tres conexiones

(16) Cuarta hebilla para amarrar tendones de varias vueltas de flejes de acero similar a un pasador de correa.

(17) Tendones planos

(D5) Brazos del conector plano de tres conexiones.

(D6) Detalle de la juntura de la primera hebilla con dos flejes en posición perpendicular.

Figura 12/22

Esta figura representa un bastidor con conectores planos que van debajo de las planchuelas, unidas a los otros tendones planos que unen cada punto de anclaje. El uso de tendones en diagonal puede usarse en forma excepcional ya que impide la deformación plástica de la red de flejes que es la que finalmente absorbe la energía cinética del desprendimiento de rocas, en donde los numerales corresponden a:

(12) Conector plano de tres conexiones (13) Conector plano de cinco conexiones

(15) Conector plano de cuatro conexiones

(16) Cuarta hebilla para amarrar tendones de varias vueltas de flejes de acero similar a un pasador de correa.

(17) Tendones planos

Figura 13/22

Esta figura: representa el traslapo transversal de dos sistemas de paneles de flejes con sus respectivos tendones planos y conectores planos ya vinculados entre sí. Los conectores planos se ponen uno encima del otro en los anclajes donde se juntan y el bastidor completo de cada sistema de panel se sobrepone a todos los sistemas de paneles adyacentes.

Figura 14/22

Esta figura representa el traslapo de 4 sistemas de paneles de red que traen puestos los tendones planos y las conexiones planas, en donde los numerales corresponden a:

Cl : Es un par de conectores planos de ocho conexiones (14) que reemplazaría en ese punto del nodo central, si se tratase de todo un panel sin traslapo.

Figura 15/22 Esta figura representa un gráfico del diagrama Esfuerzo - Deformación con respecto a los alambres utilizados en la formación de mallas. A la izquierda de la figura se ven las áreas bajo la curva de la deformación hasta ruptura dentro del rango elástico más el rango plástico: En primer lugar, la respuesta un acero de alto carbono, muy resistente, pero con poca capacidad de deformación, en segundo lugar se busca un acero con medio carbono el cual responde de manera mixta, en forma tenaz, en el sentido que posee una alta resistencia al esfuerzo y también una alta capacidad de deformación y finalmente, en el mismo gráfico, un tercer alambre con bajo carbono el cual presenta una muy buena capacidad de deformación pero con baja resistencia al esfuerzo o un alambre más dúctil. Para el presente desarrollo se busca que el comportamiento sea de forma mixta o tenaz. El gráfico de la derecha presenta la integral del área bajo la curva del diagrama presentado a la izquierda, donde se ve el comportamiento de los tres diferentes tipos de alambre frente a la deformación hasta la ruptura, solo del rango elástico del alambre.

Figura 16/22

Esta figura representa la fuerza requerida para separar dos flejes en corte o en arranque. La figura de la izquierda superior presenta la dirección del movimiento generado de flejes sobrepuestos (cizalla del auto remache), y la figura de la izquierda inferior presenta la dirección del movimiento generado sobre flejes al despegarse o cortarse. Los datos subrayados muestran el valor de la resistencia de una unión de dos planchas, la primera de 1,5 mm y la segunda de

1,2 como máximo. En este caso en cizalla el auto remache resiste 2024 N (206,5) y en arranque resiste mucho menos, solo 823 N (84,0 kgf).

Figura 17/22 En la figura 17/22 se presenta un esquema de las pruebas en donde se ve la configuración, a mano derecha, de la malla trenzada y a la izquierda, del sistema de panel frente a la prueba de punzonado piramidal. Los esquemas superiores muestran el punzón puesto simplemente sobre la superficie. Los esquemas inferiores muestran con escala de grises las fuerzas ejercidas sobre cada superficie a prueba.

Figura 18/22 En la figura 18/22 se presenta un esquema de las pruebas en donde se ve la configuración, a mano derecha, de la malla trenzada y a la izquierda, del sistema de panel frente a la prueba de placa plana. Los esquemas superiores muestran la placa puesta simplemente sobre la superficie.

Los esquemas inferiores muestran con escala de colores las fuerzas ejercidas sobre cada superficie a prueba.

Figura 19/22

En esta figura se presenta un esquema de los tipos de pruebas a realizar sobre la malla trenzada y sobre el sistema de panel de este invento a través de una placa rígida o un volumen flexible.

Figura 20/22

En esta figura se presenta un esquema de las pruebas en donde se ve la configuración, a mano derecha superior, del sistema de panel y a la izquierda superior, de la malla trenzada frente a la prueba de impacto con placa rígida. Los esquemas inferiores muestran el esfuerzo equivalente a la ruptura para la malla trenzada (Izquierda) y el sistema de panel de este invento (Derecha).

La curva inferior derecha muestra la respuesta entre la fuerza v/s el desplazamiento y la energía absorbida en el estudio de impacto con placa rígida. (Nota: donde dice Garibaldi, se refiere a un panel de este invento)

Figura 21/22

En esta figura se presenta un esquema de las pruebas en donde se ve la configuración, a mano derecha superior, del sistema de panel y a la izquierda superior, de la malla trenzada frente a la prueba de impacto con volumen flexible. Los esquemas inferiores muestran el esfuerzo equivalente a la ruptura para la malla trenzada (Izquierda) y el sistema de panel de este invento

( (Derecha). La curva inferior derecha muestra la respuesta entre la fuerza v/s el desplazamiento y la energía absorbida en el estudio de impacto con volumen flexible. (Nota: donde dice Garibaldi, se refiere a un panel de este invento)

Figura 22/22 Esta figura representa un gráfico de barras en donde se ve claramente la capacidad del sistema de panel de este invento para absorber más de dos veces la energía capaz de ser absorbida por una malla trenzada en una respuesta a un ensayo de impacto (Nota: donde dice Garibaldi, se refiere a un panel de este invento) DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN

El presente desarrollo describe un sistema de panel (19) de contención de desprendimientos y estallido de rocas, tal como se ve en la figura 8/22, en túneles para este desarrollo, que se fija a la pared o bóveda mediante pernos de anclaje y planchuela, consistente en una red, tal como se ve en la figura 1/22, realizado en bandas paralelas longitudinales metálicas, u otro material resistente a la tracción y que su desgarro sea hacia lo largo del material, no por corte, sobrepuestos a bandas transversales similares a 90° en el mismo plano. Los nodos donde se cruzan perpendicularmente las bandas longitudinales al sistema de panel

(19) con las bandas transversales se fijan firmemente con hebillas metálicas, soldadura por punto o remaches, tal como se ve en las Figuras 2/22; 3/22; 4/22 y 5/22. Los bordes exteriores de la red en el sentido longitudinal y transversal rematan con extremos perforados (4 y 5) y con cantos redondeados, que facilitan su colocación en terreno y las bandas exteriores en todos los extremos de la red pueden estar entretejidas o bien pueden ser colocadas y fijadas por un solo lado de las bandas perimetrales. Estas bandas, si son de acero, pueden ser galvanizadas, pintadas o recubiertas de manera de quedar protegidas contra la corrosión. Se pueden emplear bandas de diferentes calidades de acero caracterizados por su resistencia a la fluencia, su resistencia a la ruptura y su alargamiento. Pueden tener tratamiento térmico o estar tal como la bobina de la cual se cortan. La textura superficial puede ser la que viene de la bobina de la cual se fleja; la que resulta del laminado en frío, o bien la que resulta de un ruleteado u otro tratamiento superficial similar. Las bandas (1 y 2) de la Figura 1/22, pueden tener las mismas dimensiones y calidades de acero en toda la superficie de la red, pero se contempla que puedan tener también bandas de diferentes dimensiones y calidades de acero, según especificaciones dispuestas dentro del plano de la red. Así, tanto el ancho de las bandas (1 y 2), como su espesor pueden tener igual o distintas dimensiones, según el desempeño buscado. De igual forma las dimensiones de la cuadrícula

(A1 y A2) pueden ser iguales o diferentes, obteniéndose un cuadrado o rectángulo respectivamente. Es posible que, en el ancho de la red, en algunas zonas de la cuadrícula éstas puedan tener distintas dimensiones. Los espesores usuales de las bandas cuando son de acero corresponden a 0,41 mm; 0,43 mm,0,46 mm; 0,51 mm; 0,56 mm; 0,58 mm; 0,64 mm; 0,71 mm; 0,75 mm; 0,79 mm; 0,85 mm; 0,89 mm; 1,00 mm; 1,12 mm; 1,20 mm; 1,27 mm; y 1,41 mm. Los anchos de preferencia corresponden a 15 mm; 15,87 mm; 19 mm; 19,05 mm; 25 mm;

25,4 mm; 30 mm; 31,75 mm; 40 mm y 50 mm. Tanto los espesores como el ancho de las bandas pueden tener otras dimensiones.

Se cuenta con una variedad de soluciones de hebillas y fijaciones entre las bandas, hechas de acero galvanizado o pintado, de diferentes calidades y diferentes espesores. Los espesores usuales empleados para las hebillas de acero corresponden a 0,5 mm; 0,85 mm, 1,0 mm y 1,6 mm, pudiendo tener otros espesores según especificación, con distintas propiedades estructurales. Se detallan a continuación las formas geométricas de éstas: En la figura 2/22 se muestra la primera hebilla (6) hecha de una plancha de acero con cortes en las esquinas, dej ando o no, las puntas entre las lengüetas en las cuatro esquinas. Las lengüetas opuestas de una cara de la hebilla se doblan para un lado en un ángulo aproximado a 90° respecto a esa cara, mientras que las perpendiculares a ellas se doblan para el lado opuesto en un ángulo similar, quedando con una geometría de silla de montar. La primera hebilla (6) se pone abrazando una banda en la etapa b), luego se coloca la otra banda en forma perpendicular en la etapa c), dejando la hebilla entre ambas bandas. Finalmente, en la etapa d) las lengüetas se aplastan para abrazar estrechamente ambas bandas perpendiculares y para mejorar la adherencia entre estos 3 elementos, se aplastan simultáneamente ambas lengüetas con una especie de cuña o cincel para dejar una marca y un doblez en cada cara opuesta y en 90°, como se indica en el esquema de detalle (D6). En esta configuración no se dañan ni perforan ninguna de las bandas las que solo se unen por el roce mecánico de la hebilla. Este tipo de hebilla permite que las bandas puedan deslizarse en los nodos, frente a cargas externas, pero se privilegia la integridad de cada sección transversal de las bandas, lo que le entrega gran capacidad de deformación plástica permanente antes de alcanzar la ruptura, maximizando la absorción de energía cinética en un estallido de roca.

La segunda hebilla (7) descrita en la figura 3/22, es similar a la anterior, pero además de envolver y abrazar las bandas por los bordes exteriores, cuenta con dos lengüetas menores perpendiculares entre sí (D2), no centradas en su cara, las cuales se abren en forma opuesta en la cara de la cual se troquelan. Las bandas tienen dos leves surcos paralelos longitudinales en ambas caras que no atraviesan la sección, según detalle A3. Además, en estos surcos, en la zona de cruce de las bandas, se hace un cizallado que separa los extremos para un lado y el área central hacia el lado opuesto, produciendo dos surcos abiertos paralelos de igual longitud, uno lineado con el otro. En estos surcos se introduce una lengüeta de la hebilla en una banda y la otra lengüeta en la otra banda perpendicular a ella. La función de este surco es impedir que la hebilla y el nodo se deslicen, ya que las lengüetas menores se acuñan en los surcos cizallados.

Si como producto de ese esfuerzo, el extremo de los surcos pudiera ser roto o desgarrado por las lengüetas menores que están dentro de ellas, entonces los surcos cizallados A3 impedirán que la grieta se propague en diagonal afectando la sección transversal de la banda, ya que debieran propagarse por el fondo de los surcos en forma longitudinal . De esta forma, esta hebilla fija de manera muy firme ambas bandas en los nodos y a la vez no disminuye en ningún caso sus respectivas secciones transversales, no afectando con esto todo el rango de alargamiento que tiene el acero de las bandas. De esta forma, ambos flej es podrán alcanzar su plena propiedad de alargamiento y sus valores de resistencia como si fueran una totalmente sana, sin ningún tipo de surco. De esta forma, también, esta unión puede permitir maximizar la absorción de energía en el rango plástico del acero frente a un estallido de rocas.

La tercera hebilla (8) (descrita en la figura 4/22), es similar a la primera hebilla (6), pero más pequeña, mientras que ambas bandas presentan ranuras longitudinales similares a la presentada en la figura 3/22. Pero en este caso las lengüetas exteriores abrazan los bordes de los surcos cizallados paralelos en el interior de las caras de ambos flejes en direcciones opuestas.

De esta forma se consigue unir ambos flejes en un nodo estable que no se desgarra ni se corre.

La figura 5/22 corresponde a una unión (9) de soldadura con tres puntos en diagonal al cruce de ambas bandas de acero en la etapa c) de manera que se minimiza el daño en las propiedades mecánicas de las bandas al repartirse el área que trabaja al corte en tres zonas pequeñas, en vez de en una sola igual al total de la suma de las tres áreas. La disposición en diagonal permite que en ambas bandas se afecten térmicamente sólo una pequeña sección transversal a la vez. De esta forma se minimiza también la caída de alargamiento, al fraccionarse longitudinalmente cada banda metálica con el perpendicular ya soldado. La Figura 5/22 en las etapas d) y e) presentan dos flejes perpendiculares con una preperforación centrada en el nodo cada una, por las cuales se atraviesa un remache de expansión para realizar la fijación de cada nodo. Aquí se espera que pueda haber una disminución de la resistencia a la fluencia y a la ruptura en forma proporcional al diámetro de estas perforaciones, con relación al ancho de los flejes metálicos. Se espera también, que se afecte en menor medida el alargamiento al haber una zona de concentración de esfuerzo. Todas las medidas reales de estas propiedades se incorporan en los criterios de diseño de la red en su conjunto.

La figura 6/22 presenta la planchuela (11) que forma parte de este desarrollo, correspondiendo a un cuadrado de medidas iguales o mayores a 150 mm, con una perforación central por donde pasa el perno de anclaje y donde se apoya la tuerca de este perno y cuatro orejas (DI 1) o más soldadas en la superficie exterior de la planchuela, hecho de un redondo liso doblado, apuntando en la dirección donde se coloquen los tendones planos (17).

Estas orejas servirán para pasar los flejes de alta resistencia que conforman los tendones planos (17) que formarán el bastidor que unen las planchuelas entre sí. La planchuela será de acero de resistencia media, estampado en forma cónica y de un espesor típico de 10 mm o más, según especificación. Esta planchuela, en forma excepcional , se podrá unir con tendones planos de alta resistencia hasta con ocho planchuelas vecinas, pero normalmente sólo tendrá orejas para los tendones planos del bastidor formando un perímetro rectangular. Esta planchuela (11) con orejas (DI 1) también puede ponerse encima de a una planchuela normal, si fuera necesario por razones de resistencia o por facilidad de armado. La Figura 7/22 representa una configuración cuadrada o rectangular para vincular las planchuelas (11) entre sí mediante los tendones planos (17), hechos de dos o más flejes de acero de alta resistencia, formando con esto un bastidor por sobre la red. Este bastidor se instala posterior a la instalación de la red, empleando un pasador (D13) descrito en la Figura 6/22 que lo atrapa en la oreja Dl l. Los flejes metálicos que forman el bastidor se colocan entre dos planchuelas pasando por las orejas. Si excepcionalmente fuera un solo fleje metálico, la vuelta de cada extremo se fija con una cuarta hebilla (16) o bien con un repujado en frío semejante al usado en zunchos para empaquetar bultos. Para dos vueltas, se puede unir los dos extremos del fleje metálico donde se encuentren, por el mismo método anterior. Para un mayor número de vueltas, se emplearán hebillas en los dos extremos del tendón plano (17) según lo descrito en figura 1 1/22).

En la figura 8/22, en forma similar a la Figura 7/22 vemos una configuración de bastidor, pero se emplean en este caso conexiones planas (11), (12), (13) y (14), que irán debajo de las planchuelas como en la figura 10/22. Para zonas de mayor necesidad de fortificación que se pueden volver muy evidentes en el túnel en desarrollo, pero que también podría ocurrir un tiempo después por la dinámica del yacimiento, será posible agregar tendones planos (17) en forma diagonal, tal como se ve en la figura 12/22.

En la figura 9/22 se representa una sección entre 4 pernos de anclaje con sus planchuelas, con

II sin deformación de la malla debido a que no existe deformación del túnel. En el esquema de detalle 12 aparece una deformación correspondiente a un deslizamiento debido a una explosión pequeña de roca, en este caso la red aparece sin los tendones planos que conectan las planchuelas (11) y por lo tanto, las bandas de arriba de la red, entre los cuatro pernos de anclaje, son arrastrados hacia abajo y pueden producir un embobamiento del material eyectado y en el esquema de detalle 13 se aprecia que la deformación es contenida con los tendones planos, entre planchuelas (1 1), lo que además lleva las cargas hasta los pernos de anclajes vecinos, no sobrecargando a la red con un excesivo embobamiento de rocas. Esto es muy efectivo cuando la explosión de rocas ocurre en paredes verticales o con pequeña inclinación, ya que buena parte del desprendimiento se apoyará en la parte baja de la pared no afectada.

La Figura 10/22 representa los conectores planos (12), (13), (14) y (15) con la secuencia de etapas DI, D2 y D3 en el que la conexión plana (12) se cubre con una planchuela normal para colocar la tuerca y fijar el perno de anclaje con todo el conjunto. Los brazos (D5) de los conectores planos sobresalen de la planchuela y en ellos se conectan los tendones planos (17).

En la Figura 11/22 se representa como ejemplo el conector plano (12) formado por planchas de bajo espesor, de 3 o más mm, con una lengüetas doblada en el brazo de unión con los tendones planos del bastidor (17) como una alternativa del sistema de panel (19) que lleva preinstalado el bastidor, de manera que estos conectores planos se coloquen debajo de las planchuelas en los pernos de anclaje, durante la instalación en faena, evitando con esto tener que instalar los tendones planos (17) en cada conector plano, en el túnel. Esta alternativa de red con el bastidor ya instalada disminuye en forma importante las labores en el túnel, ya que el sistema de panel (19) viene completo de fábrica.

En la figura 12/22 se representa la configuración de un bastidor especial al cual, además y en forma excepcional, se le colocaron tendones planos (17) en forma diagonal. Estos tendones planos (17) se colocan uniendo cuatro pernos de anclaje y se justifican sólo cuando es necesario reforzar esa zona del túnel por presentar posibilidades de derrumbes, pero sin estallido de rocas.

Los tendones planos (17) en forma de“X” rigidizan la red de flejes y pueden restar capacidad de deformación plástica permanente.

La figura 13/22 corresponde a dos sistemas de paneles (19) traslapados en forma longitudinal con sus respectivos bastidores en una configuración simple, con los conectores planos y los tendones planos (17) que unen cada punto de anclaje. Los bastidores de ambos paneles se sobreponen traslapados y fijan a los pernos de anclaje y los bordes de la red sobresale de la periferia del bastidor en los cuatro costados para ayudar a dar continuidad al conjunto, pudiendo agregar en la zona traslapada un shotcreteado de espesor según especificación. Nótese que los conectores planos (12), (13) y (14) (figura 6/22) de cada nodo, siempre se pueden superponer en el perno de anclaje con el panel adyacente, sin molestar o aplastar los brazos donde se colocan los tendones planos (17). Estos conectores planos no se interfieren y los flejes de las redes se solapan en el perímetro de encuentro sin limitaciones dimensionales, logrando una gran continuidad en todas las uniones de sistemas de paneles y formando en la práctica un solo sistema de panel en todo ese sector del túnel. De esta forma, cada perno de anclaje es capaz de vincular un sistema de panel de red con los demás paneles y formar también un bastidor continuo como un elemento único para toda la superficie protegida del túnel.

La figura 13/22 representa el traslapo de dos sistemas de paneles de mallas con los bastidores instalados. El achurado representa la malla de bandas metálicas y puede exceder todo lo que quiera los límites del bastidor, para efecto de traslapos (achurado más oscuro) que sea definido por el usuario. En la figura 14/22 se puede apreciar el traslapo de cuatro sistemas de paneles de con sus respectivas redes y bastidores formados por los conectores planos y sus tendones planos ya conectados. El detalle C1 es la placa conectora plana (15) que reemplazaría en ese punto el nodo central al conjunto de placas planas de cuatro sistemas de paneles, si se tratase de todo un sistema de panel sin traslapo en ese punto central donde convergen ocho líneas de zunchos del sistema de panel.

En la figura 15/22 se presenta un gráfico en donde se presentan cualitativamente las curvas Esfuerzo/Deformación de aceros de baja, media y alta resistencia (bajo, medio y alto carbono). Los aceros de baja resistencia fluyen primero al alcanzar el Sigma de Fluencia pero a su vez éstos alcanzan una gran deformación plástica permanente y se rompen con un Sigma de Ruptura apenas superior al En el otro extremo, los aceros de alta resistencia fluyen a veces el valor de los aceros de bajo carbono, pero a su vez presentan un gran endurecimiento por deformación, alcanzando un elevado Sigma de

Ruptura y presentan la dificultad que, con muy poca deformación se rompen abruptamente. Los aceros de media resistencia presentan propiedades situadas entre estos dos extremos. Este comportamiento de los aceros según su resistencia tiene directa relación con la energía necesaria para provocar su ruptura y se presenta una aparente paradoja: Los aceros de más alta resistencia absorben poca energía de deformación, representado por el área bajo la curva integrado entre los valores 0 y en comparación con los aceros de baja resistencia curva entre los valores 0 y De igual forma, los aceros de media resistencia presentan una absorción de energía entre los valores de alta y baja resistencia. El acero óptimo para formar la red de bandas o flejes de acero será aquel que sea suficientemente resistente como para contener la masa desprendida y lo suficientemente dúctil como para absorber la energía cinética del estallido de rocas. Por lo tanto, estará entre un acero de alta resistencia y uno de baja resistencia. La selección del acero óptimo resulta de un cálculo simple de ingeniería.

En la figura 16/22 se presenta un gráfico donde la figura superior muestra dos bandas metálicas unidas por traslapo y autoremache con herramienta hidráulica. Esta unión presenta los esfuerzos de esfuerzos de corte para distintas combinaciones de espesores indicados en la tabla de la izquierda. De igual forma, la figura de abajo representa la unión a tope con los extremos en L y con el mismo tipo de autoremache. Para una misma combinación de bandas de acero y para el mismo tamaño de autoremache anterior, se entrega el valor de la fuerza para arrancar una banda de la otra. Con estos valores entregados por el fabricante de las prensas para autoremache, se puede determinar que esta unión no es suficiente como para que la red de bandas resista la prueba de punzonado que caracteriza la resistencia de una malla para la minería, ya que por grande que sea la sección de cada banda, esta no podrá tener una combinación de espesores que entregue la resistencia requerida, porque esta unión está determinada por el remache y no por la resistencia de la banda. Con esta información se demuestra que la malla hecha de bandas autoremachadas de la presentación citada, no puede servir para contención ni para absorción de energía de estallido de roca. EJEMPLO DE APLICACIÓN

En las figuras 17/22 y 18/22 se presenta el resultado de un análisis comparativo de resistencia entre una malla trenzada (Inchalam MFI3500- 100) y una malla del sistema de panel de la presente invención. El análisis fue realizado con elementos finitos sobre la plataforma

SAMCEF, indicando el resultado de dos pruebas distintas, un ensayo estático de punzonado y un ensayo de carga de placa plana. Ambos ensayos son ampliamente utilizados para describir el desempeño de las mallas.

Las condiciones para estos ensayos fueron:

Malla trenzada Inchalam

Para la malla trenzada se utilizó una sección de un metro cuadrado de malla trenzada, el trenzado consideró una vuelta entre alambre y alambre formando mallas del tipo romboide donde los cuatro vértices son formados por alambres diferentes sin continuidad estructural lineal. Independientemente de cómo es la formación de la malla, cada nodo que se forma posee libertad de traslación.

Por otro lado, todos los nodos libres de los extremos de la malla se fijaron por aplastamiento de los bordes a un marco.

Malla Sistema de Panel del presente desarrollo Para el sistema de panel se utilizó una sección de un metro cuadrado con zunchos de 19 mm de ancho x 0,79 mm de espesor, en una configuración superpuesta de los zunchos como se ve en la figura 1/22. Esta superposición forma cuadrados entre 4 zunchos diferentes, pero con continuidad estructural lineal. Independientemente de cómo es la formación de los zunchos, cada nodo que se forma no posee libertad de traslación porque está modelado como si estuviera fijado con soldadura con tres puntos en diagonal tal como se ve en la figura 5/22 C.

Para la prueba estática de punzonado se utilizó un punzón piramidal de base cuadrada de 15 cm de lado y un largo de sus vértices de 12 cm. El punzón es presionado sobre la malla de alambre y sobre la malla del sistema de panel haciéndolo coincidir en el espacio dejado entre

4 nodos (ver figura 17/22)

Para la prueba estática de placa plana metálica (simulando una planchuela) se utilizó una placa plana de 30 x 30 x 3,5 cms con sus bordes redondeados en la cara inferior. La placa es presionada sobre 13 nodos en la configuración de malla trenzada y 16 nodos en el sistema de panel. (Ver figura 18/22).

Los resultados de la prueba de punzonado indican que la malla trenzada resiste una fuerza máxima antes de la ruptura de 842 Kg (8250 N), con un desplazamiento máximo de 98 mm. Por otra parte, la malla del sistema de panel resiste una fuerza máxima antes de corte de

1796 Kg (17604 N), con un desplazamiento máximo de 79 mm. El análisis concluye entonces que, frente a las mallas trenzadas conocidas en el estado del arte, la presente invención del sistema de panel logra soportar 2,1 veces más de fuerza que la malla Inchalam en la prueba de punzonado.

Los resultados de la prueba de placa plana indican que la malla trenzada resiste una fuerza máxima antes de la ruptura de 2146 Kg (21028 N). Por otro lado, la malla del sistema de panel resiste una fuerza antes de la ruptura de 4114 Kg (40318 N).

El análisis concluye entonces que, frente a las mallas trenzadas conocidas en el estado del arte, el presente desarrollo del sistema de panel logra soportar un 1,9 veces más de fuerza que la malla en una prueba de placa plana.

La figura 19/22 representa esquemáticamente la prueba de ensayo de impacto con una placa rígida y con un volumen flexible para los modelos de malla trenzada y para el sistema de panel de este invento.

En las figuras 20/22 y 21/22 se presenta el resultado de un análisis comparativo de resistencia entre una malla trenzada (Inchalam MFI3500-100) y una malla del sistema de panel de la presente invención, con las mismas características presentadas en los párrafos anteriores.

El análisis fue realizado con dos pruebas distintas, un ensayo de impacto con placa rígida y un ensayo de impacto con volumen flexible. Ambos ensayos son ampliamente utilizados para describir el desempeño de las mallas y paneles. Para la prueba de impacto con placa rígida se utilizó una masa que corresponde a un saco con forma similar a una pirámide con bolas de acero en su interior.

Las dimensiones de la base son de 650x650 mm, y se le dio una curvatura correspondiente a una esfera de radio 3000 mm.

La masa se desarrolló de dos maneras:

Placa totalmente rígida

Placa de volumen flexible con una con rigidez equivalente a la de la goma (E=7 MPa )

Se aplicaron condiciones de contacto entre la masa y la malla, donde la parte superior de la masa se unió rígidamente a un nodo sobre el cual se aplicaron fuerzas verticales en forma gradual.

La figura 20/22 presenta, en la parte superior, un diagrama comparativo de deformación

(medido en mm) o módulo de desplazamiento a la ruptura, por el impacto de una placa rígida sobre una malla trenzada (Izquierda superior) y el sistema de Panel de este invento (Derecha

Superior), donde se aprecia que la malla trenzada logra deformarse hasta 73 mm antes de ruptura y el sistema de Panel de este invento se deforma hasta 78 mm antes de ruptura. Dentro de la misma figura en su parte inferior se aprecia el análisis de esfuerzo equivalente a la Ruptura

(MPa), donde se aprecia claramente que la malla trenzada resiste un esfuerzo equivalente a 795

MPa a diferencia del sistema de Panel de este invento que resiste un máximo de 989 MPa. Finalmente, se presenta una curva que relaciona la fuerza (N) con el desplazamiento

(mm) y la energía absorbida (KJ), entregando la siguiente tabla para el estudio comparativo con el ensayo con placa rígida: (Nota: En adelante, cuando aparece en tablas“Garibaldi”, se refiere a un panel de bandas metálicas de este invento)

La figura 21/22 presenta, en la parte superior, un diagrama comparativo de deformación

(medido en mm) o módulo de desplazamiento a la ruptura, por el impacto de un volumen flexible sobre una malla trenzada (Izquierda superior) y el sistema de Panel de este invento

(Derecha Superior), donde se aprecia que la malla trenzada logra deformarse hasta 94 mm antes de ruptura y el sistema de Panel de este invento se deforma hasta 88 mm antes de ruptura.

Dentro de la misma figura en su parte inferior se aprecia el análisis de esfuerzo equivalente a la

Ruptura (MPa), donde se aprecia claramente que la malla trenzada resiste un esfuerzo equivalente a 886 MPa a diferencia del sistema de Panel de este invento que resiste un máximo de 989 MPa.

Finalmente, se presenta una curva que relaciona la fuerza (N) con el desplazamiento

(mm) y la energía absorbida (KJ), entregando la siguiente tabla para el estudio comparativo con el ensayo con un volumen flexible:

Evaluando las pruebas realizadas anteriormente, el sistema de panel es capaz de absorber más de dos veces la energía que puede absorber una malla trenzada en los ensayos de impacto. Esto se ve reflejado claramente en el esquema de la figura 22/22 y en su tabla explicativa: