Sistemas de Alcantarillado. Cargas, soportes y esfuerzos

Universidad de Cuenca

Diego Coronel.  Sistemas de Alcantarillado. Capítulo 4 – Cargas, soportes y esfuerzos

El diseño para la selección de la resistencia de la tubería depende de 6 factores principales:

1. Determinación de la carga de tierra

La determinación de la carga de tierra depende en su mayoría del tipo de instalación que vaya a tener las tuberías. Existen 3 posibles casos, el tipo trinchera, terraplén de proyección positiva y negativa. Se utiliza los coeficientes de arco y distribuciones de presión del suelo de la teoría de Heger para el cálculo de las diferentes cargas según el tipo de instalación que se haya seleccionado, así como también el factor VAF que es el factor de arqueo vertical el cual se multiplica por la carga del prisma PL, es decir, el peso del suelo directamente sobre la tubería.

1. Determinación de la carga viva

La determinación de la carga viva va a depender del tipo de estructura que se encuentra por encima del mismo, estos pueden ser una estructura de pavimento flexible, rígido o una cubierta de tierra. Estas estructuras son las encargadas de distribuir las cargas y esfuerzos, generados por el tránsito, a lo largo del terreno horizontal del subsuelo hasta que llegue a la tubería, por lo que es necesario identificar el tipo de tráfico con sus respectivos ejes y cargas en libras. Para esto se puede utilizar la normativa AASHTO LRFD para cargas vivas.

1. Selección de la cama

Se debe elegir de manera adecuada el lecho que tendrá contacto con la tubería de hormigón ya que esta es la encargada de distribuir la reacción vertical alrededor de la superficie de la tubería. La mejor manera de lograr una distribución de carga ideal es mediante el adecuado uso de arenas gruesas y limpias, gravilla redondeada y roca triturada bien graduada.

1. Determinación del factor cama

Este factor es una relación de la resistencia de la tubería de hormigón diseñada mediante pruebas en laboratorio y la resistencia de la tubería bajo las condiciones de carga y el tipo de lecho que se instala. Las pruebas en laboratorio son las de soporte de tres bordes, utilizando las ecuaciones del factor Bf, de esta manera se determinaron factores de estratificación para diferentes dimensiones de diámetros y tipos de instalaciones. En caso que se utilicen diámetros distintos a los convencionales se puede obtener dicho factor mediante interpolación.

1. Factor de seguridad

Este factor de seguridad está entre el límite elástico y la tensión a la cual es sometido la tubería de hormigón. Se relaciona con la carga D de resistencia última y la carga D de grietas de 0.01 pulgadas. La Normas ASTM C76 y C655 nos indica que el factor de seguridad es de 1.5 para cargas D de fisuras de 0.01 pulgadas de 2000 o menos, 1.25 para cargas D de grietas de 0.01 pulgadas de 3000 o más y 1.5 a 1.25 para cargas D de grietas de 0.01 pulgadas entre más de 2000 y menos de 3000.

1. Selección de la resistencia de la tubería

Las especificaciones estándar de las tuberías prefabricadas vienen dadas por las siguientes normativas: ASTM C 14 para resistencia de hormigón no reforzado, ASTM C 76 para alcantarillas, drenajes pluviales y alcantarillado de hormigón reforzado, ASTM C 506 para alcantarillas de arco de hormigón armado, ASTM C 507 para alcantarillas elípticas de hormigón armado, ASTM C 655 para alcantarillas de carga D, ASTM C 985 para alcantarillas de resistencia específica de concreto no reforzado.

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