Cargas en el tubo
CARGAS EN EL TUBO DE CONCRETO 4.1 Antecedentes Durante las primeras tres décadas del siglo 20, los investigadores de la Universidad Estatal de Iowa desarrollaron la teoría y las pruebas para estimar las cargas en los tubos enterrados. El concepto original fue publicado por Marston-Talbot y la teoría fue desarrollada por Marston y Anderson, publicándose en 1913. A. Marston fue seguido por M. G. Spangler y W. J. Schlick, los cuales continuaron con las investigaciones para evaluar las cargas de diseño. En 1930, Marston publicó “La teoría de las Cagas Externas en conductos cerrados a las luces de los últimos
experimentos”, que se usa hoy en día para la
determinación de las cargas en los tubos. Durante el mismo periodo, la prueba de los tres apoyos se desarrollo como un método para evaluar la fuerza de rigidez del tubo. En 1946, Spangler sintetizó los primeros trabajos elaborados por la Universidad Estatal de Iowa. Su resumen “Análisis de cargas y fuerzas de soporte y principios del diseño de alcantarillas carreteras”, se
publicó en 1946 y es la referencia para determinar las cargas en alcantarillas. En 1956, Erickson, los Ingenieros de Puentes de la Agencia de Carreteras Públicas de USA y sus asociaciones simplificaron las ecuaciones de Marston, Schlick y Spangler en tablas y gráficos que fueron publicados en “ Los Criterios de
~ 29 ~
Cargas en el tubo Diseño e Instalación de Alcantarillas de Concreto
Reforzado”. Un proyecto de investigación principal fue
iniciado en 1970 en la Universidad Northwestern por la ACPA. Este estudio, generó técnicas más precisas para el diseño de tubos de concreto sometido a cargas externas.
4.2 Cargas y fuerzas de soporte Las fuerzas de soporte requeridas por un tubo de concreto enterrado están determinadas por la carga total que es impuesta al tubo. La magnitud de la carga se ve afectada por la uniformidad y estabilidad del soporte que proporciona el suelo, así como por las condiciones derredor y sobre el propio tubo. Las tuberías que se instalan en el subsuelo se denominan “tuberías subterráneas” y se clasifican e n
varios grupos y subgrupos considerando para tal fin, las condiciones de instalación que generará la carga en las paredes del tubo, como se muestran en la figura 4.1,. Existen dos clases principales:
Instalación de tubería en zanja .
Instalación de tubería en terraplén .
La instalación de tubería en terraplén, se divide además en: i). Instalación en proyección positiva, ii). Instalación en proyección negativa e iii). Instalación
~ 30 ~
Cargas en el tubo
en zanja inducida. Las características de cada uno de los tipos de instalación descritos se indican en la figura 4.2. Asimismo, existen tres clasificaciones adicionales, las cuales son: i). Instalación en túnel, ii). Instalación de tubería por hincado y iii). Instalación de tubería múltiple.
Tuberías subterráneas
Zanja
Terraplén
Proyección positiva
Zanja incompleta
Zanja completa
Zanja inducida
Proyección incompleta
Proyeción completa
Proyección Negativa
Trinchera incompleta
Trinchera completa
Figura 4.1 Clasificación de las tuberías subterráneas por su tipo de instalación
~ 31 ~
Cargas en el tubo Terreno natural nivel superior de terraplén
Terreno natural
Zanja
Terraplén en proyección positiva
nivel superior de terraplén
nivel superior de terraplén
Terreno natural
Terreno natural
Terraplén en proyección negativa Zanja inducida
Figura 4.2 Características esenciales de los diferentes tipos de instalación 4.3 Cargas en el tubo
~ 32 ~
Cargas en el tubo
Tres tipos de cargas externas actuantes en la tubería deben de ser consideradas, las cuales son: 1. Cargas de tierra, 2. Cargas vivas correspondientes a vehículos, aviones y trenes, 3. Sobrecargas correspondientes a cargas de volúmenes de tierra adicional o cargas constructivas adicionales durante la instalación de la tubería.
4.3.1 Cargas de tierra La carga de tierra es el peso del material de relleno que puede ser soportado por el tubo. El peso puede variar dependiendo de las características del suelo. Más aún, el peso puede variar dependiendo de las condiciones de la instalación del tubo. Si se consideran las dos clases principales de construcción, la zanja y el terraplén, los métodos para determinar las cargas de tierra sobre el lomo del tubo proporcionan muy buenas aproximaciones.
4.4 Instalaciones en zanja La instalación en zanja se realiza efectuando excavaciones relativamente estrechas para posteriormente ser cubierto el tubo con tierra de relleno, la cual deberá de alcanzar la superficie del terreno natural. La teoría que se aplica para determinar la carga sobre el tubo en una zanja se basa considerando ciertas aplicaciones mecánicas, considerando para
~ 33 ~
Cargas en el tubo
tal fin las propiedades del material que cubre al tubo. Estas consideraciones son:
Las cargas de tierra en el tubo desarrolladas por la colocación del relleno,
el resultado de las cargas de tierra en el tubo es igual al peso de los materiales sobre la parte superior del tubo menos las fuerzas de fricción en las partes laterales de la excavación,
la cohesión será despreciable ya que con suelos cohesivos, transcurre un tiempo considerable antes de que la cohesión efectiva entre el material de relleno y los costados de la excavación pueda desarrollarse, asimismo, con suelos no cohesivos, la cohesión efectiva nunca se desarrolla,
para un tubo rígido, los costados del relleno pueden ser relativamente compresibles y el tubo puede absorber una gran porción de la carga desarrollada sobre el ancho total de la excavación,
para un tubo rígido, la presión lateral activa es despreciable, dicha presión en determinado momento puede aumentar la fuerza del tubo.
La carga del relleno en un tubo instalado en condición de zanja se calcula con la ecuación siguiente:
~ 34 ~
Cargas en el tubo Cd se
denomina el coeficiente de carga y se define
como:
En el libro Manual de Diseño de la Tubería de Concreto, editado por la ACPA, se muestran tablas (tabla 13 a 42) y graficas (gráficas 147 a 162) donde se puede obtener las cargas de relleno en libras por pie lineal considerando diferentes alturas de relleno y anchos de trinchera. Es posible que en algunos casos se puedan conocer las propiedades de los suelos, sin embargo, cuando las propiedades del suelo son desconocidas se podrán considerar valores de w = 120 lb/ft 3 (1,922 kg/m3) y k ´= 0.13, los cuales pueden generar resultados bastante acertados.
4.5 Instalaciones en terraplén con proyección positiva Este tipo de instalación se utiliza normalmente cuando la alcantarilla es instalada en una corriente relativamente plana o en el curso de un drenaje. El tubo se instala en la superficie del terreno o en algún relleno compactado y entonces se cubre con algún relleno de tierra o terraplén. La carga del relleno en un tubo instalado en una condición de terraplén en
~ 35 ~
Cargas en el tubo
proyección positiva se calcula por medio de la ecuación siguiente:
Cc se denomina el coeficiente de carga y se define
como:
, cuando H
,
y
cuando
En la ecuación para determinar la carga del relleno para un tubo colocado en terraplén con proyección positiva, el ancho horizontal del tubo, Bc, es fácilmente determinado y tendrá un valor constante durante toda la vida útil de la estructura. Para el caso de un tubo de concreto circular, Bc, está determinado por el diámetro externo del tubo. Los materiales del suelo difieren ampliamente en densidad, w, el cual es un factor relativamente simple de evaluar. Entonces la carga de un tubo subterráneo está directamente relacionada con el
~ 36 ~
Cargas en el tubo
peso unitario del material de relleno. La altura del relleno en la cual se produce una carga dada para un tubo del mismo tamaño, Bc, puede variar considerablemente. Los pesos unitarios para la mayoría de los suelos de terraplén se encuentran dentro del rango de los 100 a los 135 lb/ft 3 (1,601.5 a 2,162.1 kg/m3). El tercer factor en dicha ecuación, denominado coeficiente de carga, Cc, es más complejo de evaluar y depende de varios factores físicos.
4.6 Instalaciones en terraplén con proyección negativa Este tipo de instalación se utiliza normalmente cuando la alcantarilla se instala considerando una zanja somera con una profundidad tal que la parte superior del tubo está por debajo de la superficie de terreno natural o del relleno compactado y entonces se cubre con un relleno de tierra o terraplén, el cual se extiende sobre el nivel original de terreno. La carga del relleno en un tubo instalado en una condición de terraplén en proyección negativa se calcula por medio de la ecuación siguiente:
Cn
se denomina el coeficiente de carga y se define
como:
~ 37 ~
Cargas en el tubo
, cuando H
y
,
cuando
4.7 Instalaciones en zanja inducida Este tipo de instalación se utiliza normalmente en la construcción de alcantarillas situadas bajo terraplenes considerables. En este proceso el tubo se instala inicialmente en una condición de proyección positiva. Cuando el material del terraplén se ha colocado sobre el lomo de tubo a una altura de dos o tres veces el diámetro del tubo, entonces se procede a excavar una zanja sobre el tubo, la cual se rellenará con material compresible para simular una instalación en proyección negativa. Este tipo de instalación reduce significativamente la carga en el tubo. La carga del relleno en un tubo instalado en una condición de zanja inducida se calcula por medio de la ecuación siguiente:
~ 38 ~
Cargas en el tubo Ci
se denomina el coeficiente de carga y se define
como:
, cuando H
,
y
cuando
4.8 Instalaciones en túnel o mediante hincado de tubería Este tipo de instalación se utiliza cuando las condiciones superficiales existentes complican la instalación de la tubería por medio del uso del método tradicional de excavación en zanja. También se puede utilizar el método del túnel o hincado, cuando es necesario instalar el tubo bajo un terraplén existente. La carga de tierra sobre un tubo instalado utilizando este método, se calcula utilizando la expresión siguiente:
Ct se denomina el coeficiente de carga y se define
como:
~ 39 ~
Cargas en el tubo
En la ecuación para calcular el peso de la tierra, el primer término es similar al de la ecuación para la carga en instalación en zanja, asimismo, el segundo término considera las propiedades de cohesión del suelo natural.
4.9 Determinación de la carga viva Para la selección del tipo de tubo, es necesario evaluar el efecto que sobre el ejercerán las cargas vivas. Las consideraciones de la carga viva son necesarias en el diseño de un tubo que será instalado bajo poco relleno, bajo las vías del tren, en aeropuertos y bajo autopistas. La distribución de la carga viva desde la superficie del terreno natural situada en el plano horizontal actuando en el subsuelo, se observa en la figura 4.3. La intensidad de la carga viva en algún plano de la masa de suelo, será más grande en la dirección del eje vertical cercano al punto donde se aplica la carga y decrecerá en todas las direcciones hacia afuera del centro de aplicación.
~ 40 ~
Cargas en el tubo
Rueda de vehículo
Bc
Figura 4.3 Distribución de las cargas vivas actuando en la parte superior del terreno natural en un plano horizontal para diferentes alturas de relleno
~ 41 ~
Cargas en el tubo
4.10 Autopistas Cuando existe un pavimento rígido o flexible el cual fue diseñado para tráfico pesado, la intensidad de la carga de las ruedas de un tráiler se reduce significativamente, considerándose en algunos despreciable. Sin embargo, cuando se tiene la presencia de pavimentos flexibles diseñados para tráfico ligero, pero la carretera es sujeta a tráfico pesado, entonces el pavimento flexible se considera como un material de relleno sobre el lomo del tubo. Los análisis de las cargas vivas críticas AASHTO se muestra en la figura 4.4. De la figura 4.4, se considera que cada una de las cargas se aplica a través del ensamble dual de las ruedas y se distribuye uniformemente sobre una superficie de 10 x 20 pulgadas (25.4 x 50.8 cm), como se muestra en la figura 4.5. La AASHTO recomienda que la carga total de la rueda se trasmite y distribuye uniformemente sobre un área rectangular en un plano horizontal a una profundidad H, como se indica en la figura 4.6, para una rueda dual simple tipo HS-20.
~ 42 ~
Cargas en el tubo AASHTO CARGA H20 4000 lb 4000 lb
AA SHTO CARGA H20 4000 lb 4000 lb
6 ft
6 ft
14 ft
AA SHTO CARGA ALTERNADA 12000 lb
4 ft 14 ft
12000 lb 16000 lb
16000 lb
16000 lb
12000 lb
H20, Hs20 y CARGA ALTERNADA
16000 lb 14 ft
16000 lb
12000 lb
16000 lb
6 ft
4 ft
Figura 4.4 Cargas vivas tipo AASHTO
12000 lb o 16000 lb
0.83 ft (10”)
1.67 ft (20”)
Figura 4.5 Área de contacto superficial para la carga de rueda
~ 43 ~
6 ft
Cargas en el tubo
0 ) f t ( 2 7 1 .6
0 .8 3 f t ( 1 0 )
”
”
D i r e c r e c c i ó o r n d r e i d o l
Área de c arga de la rueda H
( 0 .8 3 +
Área de dist ribución de carga
H ) 7 . 5 1 + . 6 7 ( 1
1 .7 5 H )
Figura 4.6 Área de distribución de cargas para una rueda dual simple
La intensidad de la presión promedio en un plano del subsuelo en la parte exterior superior del tubo, a una profundidad H , se determina por la ecuación:
) ( donde: w L
Intensidad de la presión promedio, kg/m 2,
P
Carga de las ruedas aplicada en la superficie total, kg,
~ 44 ~
Cargas en el tubo A LL I f
Área de la carga viva distribuida, m 2, Factor de impacto, adimensional.
Los factores de impacto I f recomendados, se utilizan para la determinación de las cargas vivas actuantes sobre un tubo con menos de 3 pies (0.91 m) de relleno, cuando el tubo es sujeto a cargas dinámicas del tráfico, los cuales se indican en la tabla 4.1.
Tabla 4.1 Factores de impacto para cargas de camiones en autopistas Altura de relleno, H (m) 0 a 0.30 0.30 a 0.61 0.61 a 0.88 0.91 y mayores
Factor de impacto, I 1.3 1.2 1.1 1.0
Nota: Los factores de impacto son recomendados por la AASHTO, en Especificaciones estándar para puentes y carreteras”
La carga viva total actuante en el tubo se determina utilizando la ecuación siguiente:
donde: W T
Carga viva total, kg,
L
Longitud de A LL paralela al eje longitudinal del tubo, m, ~ 45 ~
Cargas en el tubo
S L
Espacio horizontal exterior del tubo o ancho de A LL
transversal a el eje longitudinal del tubo (el
que resulte menor de ambos), m.
La carga viva actuante en el tubo en kilogramos por metro lineal se determina con la ecuación siguiente:
donde: W L
Carga viva en el tubo, kilogramos por metro lineal,
Le
Longitud de soporte efectivo del tubo, m.
Por lo anterior, el tubo de concreto enterrado tiene características de soporte continuas, por lo que la longitud de soporte efectiva se podrá calcular con la ecuación siguiente:
~ 46 ~
Cargas en el tubo
La figura 4.7 muestra la longitud efectiva de soporte del tubo. Los efectos de la carga viva para tubos localizados a profundidades mayores a 10 pies (3.04 m) por debajo de la superficie del pavimento son insignificantes, y entonces, para tubos instalados con rellenos sobre lomo del tubo mayores a 10 pies (3.04 m), la carga viva se considera que tiene efectos despreciables.
4.11 Sobrecargas El tipo de sobrecarga más común que se le aplica a una tubería instalada, es la que procede de un relleno de tierra adicional. Cuando la sobrecarga proviene de una construcción adicional o cualquier otra carga superficial, entonces el peso total del puede ser transformado a un “peso de relleno equivalente sin fricción” y ser evaluado como un peso
de tierra adicional. Después de que un tubo de concreto ha sido instalado durante un periodo de tiempo, se dice que en el sitio se ha mejorado la estabilidad sueloestructura, esto es, la capacidad de carga del tubo se ha incrementado debido al aumento en la resistencia del concreto, así como a un adecuado acomodo del suelo en la periferia de la tubería. Es por esto, que cuando las fuerzas de cohesión se han desarrollado en el sitio, las sobrecargas que le son transmitidas a la tubería se pueden considerar despreciables.
~ 47 ~
Cargas en el tubo
H
L
3Bc 4
Bc
Le=L+1.75(3Bc/4)
Figura 4.7 Longitud de soporte efectiva del tubo
Por medio de la ejecución de pruebas de campo, análisis de suelo, análisis de la información acerca del tipo de instalación inicial de la tubería y de los procesos constructivos, es posible evaluar algunos factores relacionados con el tiempo. Algunos de estos factores son:
~ 48 ~
Cargas en el tubo
Evaluación de los datos históricos del tamaño y de la clase del tubo,
Consideración de datos históricos acerca del tipo de instalación, tipo de encamado, tipo de relleno habilitado, así como del ancho de la zanja,
Análisis del suelo para determinar asentamientos diferenciales que pueden ocurrir del material de relleno situado sobre el lomo y en los costados del tubo, después de que la sobrecarga ha actuado.
Finalmente cuando los factores relacionados con el tiempo han sido evaluados, los efectos de la sobrecarga pueden ser estimados mediante el análisis de la instalación inicial de la tubería. Por lo anterior se podrá discutir y evaluar con detalle los dos tipos más comunes de instalación, la instalación en zanja y la instalación en terraplén con proyección positiva.
4.12 Fuerza de soporte de la tubería de concreto La fuerza de soporte de una tubería de concreto subterránea o enterrada dependerá de la fuerza estructural del tubo, del tipo de encamado y de la compactación del material de relleno adyacente a la tubería. Algunos de los métodos para evaluar la fuerza de la tubería se describen a continuación.
4.12.1 Prueba de fuerza Un método común para determinar la fuerza estructural de un tubo es la realización de la prueba de los tres apoyos, la cual se ilustra en la figura 4.8.
~ 49 ~
Cargas en el tubo
La carga por metro lineal que puede soportar un tubo bajo esta condición se denomina fuerza de los tres apoyos. Durante esta prueba se le aplica al tubo una de las cargas más severas de las cuales puede ser sujeto. En esta prueba no existe soporte lateral de la tubería, como ocurre con un tubo enterrado y las fuerzas que se aplican en este ensaye, son virtualmente cargas puntuales.
P
Estructura de metal rígido
Tubo de conc reto
Soportes
Figura 4.8 Diagrama de la prueba de los tres apoyos
~ 50 ~
Cargas en el tubo
La resistencia del tubo de concreto se determina mediante una prueba de soporte de tres apoyos (3EB), estableciendo la resistencia del tubo bajo un punto severo de condición de carga.
4.13 Encamados El tipo de cama es uno de los factores que determinan la fuerza de soporte de un tubo enterrado. Cuatro clases de cama fueron propuestas en un principio por Spangler y definidas por una distribución simplificada e idealizada de la fuerza reactiva vertical que actúa en la base del tubo. El encamado proporciona una distribución de la reacción vertical derredor de la superficie baja exterior del tubo, asimismo, reduce las impulsiones de stress al interior de las paredes del tubo.
4.13.1 Selección de la cama La carga que un tubo de concreto puede soportar depende en gran medida del área de contacto de la cama y de la calidad del contacto entre el tubo y la cama. Una consideración importante es la selección del tipo de material para habilitar la cama, así como el garantizar que exista contacto positivo entre el tubo y la cama. El uso de materiales granulares graduados garantiza una distribución de carga adecuada, así como el tener un contacto positivo, arena limpia, grava redondeada o piedra triturada de banco, proporcionan esta característica.
~ 51 ~
Cargas en el tubo
4.13.2 Camas en zanja Cuatro clases principales de encamados para la instalación de tubería circular en condiciones de zanja se ilustran en la figura 4.9.
4.13.3 Camas en terraplén Cuatro clases principales de encamados para la instalación de tubo circular en condiciones de terraplén se muestran en la figura 4.10. Las camas clase A hasta la clase D, son una guía a considerar para la instalación de la tubería en terraplén atendiendo a las diferentes condiciones de campo. Bajo estas condiciones, se deberá de dar especial atención a la compactación del material de relleno que formará el acostillado lateral en la tubería.
4.13.4 Roca u otras formaciones inflexibles Cuando haya salientes rocosas, rocas compactadas o suelos de grava con otras formaciones inflexibles, el tubo podrá ser encamado considerando los requerimientos indicados previamente para cada una de las camas respectivas, pero tratando de aplicar las condicionantes siguientes:
Para camas clase B y C, la base puede ser excavada de tal forma que quede libre de salientes rocosos,
Atención especial se deberá de proporcionar con las camas clase A o cuando exista una base
~ 52 ~
Cargas en el tubo
inflexible, cuidando recubrir el tubo para evitar rupturas o resquebrajamientos en el conducto.
4.14 Factores de cama Bajo condiciones de instalación, la carga vertical en el tubo es distribuida sobre su ancho y la reacción se distribuye de acuerdo al tipo de cama. El factor de cama se define como la relación existente entre la fuerza de soporte del tubo subterráneo y la fuerza del tubo determinada en la prueba de los tres apoyos. La misma relación fue definida por Spangler como el “factor de carga”.
La fuerza de soporte de un tubo rígido subterráneo y el factor de cama de una tubería en particular, depende de dos características de instalación:
El ancho de la cama del tubo y la calidad del contacto entre la cama y el tubo,
La magnitud de la presión lateral unitaria actuando contra los costados de la tubería y el área del tubo.
Diversos factores de cama para tuberías circulares, elípticas (horizontales y verticales), así como para cajones de concreto, instalados en condiciones de zanja o terraplén, han sido calculados y publicados por la ACPA en el “Manual de Diseño para la tubería de Concreto”.
~ 53 ~
Cargas en el tubo
C L A S E
relleno compactado
1-1/4 Bc Bc + 20 cm min
“A”
1/4 D, 10 cm min 30 cm 1/8 H, 15 cm min min concreto reforzado 200 psi min. 1/4 Bc d (ver notas) d
c B
BASE DE CONCRETO C L A S E
30 cm c B
c B
material de banco compactado ARCO DE CONCRETO
“B”
30 cm relleno densamente compactado
plantilla de banco 5 cm diám. min
c B
material de banco compactado
d
0.6 Bc SUBSUELO FORMADO CON BASE GRANULAR
BASE GRANULAR C L A S E
c B
1-1/4 Bc Bc + 20 cm min
“C”
1/8 H, 15 cm min relleno ligeramente compactado
c B
1/6 Bc d 0.5 Bc EXCAVACION DE SUBS UELO relleno suelto
material de banco compactado o prod. de excavación ligeramente compactado
BASE GRANULAR C L A S E
“D”
1/8 H, 15 cm min c B
SUBSUELO PLANO
Figura 4.9 Tipos de camas en zanja para tubería circular
~ 54 ~
Cargas en el tubo
C L A S E
“A”
Bc + 20 cm min
c B
1/4 Bc 1/4 D min BASE DE CONCRETO C L A S E
“B”
1.25 Bc min suelo compactado
plantilla de banco 5 cm diám. min
p Bc
p Bc
c B
c B
p max.=0.7
p max.=0.5
d 0.6 Bc SUBSUELO FORMADO CON BASE GRANULAR
BASE GRANULAR
C L A S E
material de banco compactado
“C”
1.25 Bc min
p Bc
c B
p Bc
p max.=0.9
c B
p max.=0.8
1/6 Bc min d 0.6 Bc EXCAVACION DE SUBSUELO
BASE GRANULAR
C L A S E
material de banco compactado o prod. de excavación ligeramente compactado
“D”
c B
SUBSUELO PLANO
Figura 4.10 Tipos de camas en terraplén para tubería circular
~ 55 ~
Cargas en el tubo
El diseño del tubo de concreto utiliza un factor de encamado de 2 aproximadamente, considerando el uso de un material granular graduado para dicho encamado, con el objeto de igualar la resistencia de la ecuación de la prueba de tres apoyos (3EB) para el tipo de instalación que se vaya a implementar. Esto significa que para una grieta de 0.3 mm obtenida en la prueba de tres apoyos, la resistencia del tubo será aproximadamente el doble de la carga de diseño. Este valor para el factor de encamado ha probado tener un alto grado de confiabilidad durante varias décadas, considerando diversas condiciones de instalación.
4.15 Factor de seguridad Cuando se conoce la carga total actuante sobre un tubo de concreto subterráneo, conformada por la sumas de la carga del relleno y la carga viva, entonces se multiplica por un factor de seguridad para determinar la fuerza de soporte requerida por el tubo. El factor de seguridad se define como la relación entre la fuerza de carga última (D ult) y la carga de ruptura para generar una grieta de 0.3 mm (D0.3), esto es:
~ 56 ~
Cargas en el tubo
Relación que se encuentra definida en los estándares de la ASTM para la tubería de concreto reforzado. Entonces para tubo de concreto reforzado se puede aplicar un factor de 1.0 cuando se utiliza un criterio de diseño para la primera grieta de 0.3 mm. Para la tubería de concreto no reforzado un factor de seguridad de 1.25 a 1.5 se utiliza de forma común.
4.16 Fuerza del tubo El procedimiento de diseño para la selección de la fuerza de un tubo, tiene seis pasos esenciales, los cuales se han descrito previamente y son:
Determinación de la carga del relleno,
Determinación de la carga viva,
Selección del encamado,
Determinación del factor de encamado,
Aplicación del factor de seguridad,
Selección de la fuerza o grado del tubo.
Una gran variedad de diámetros y clases de tubos de concreto están disponibles en nuestra empresa
TUBOS DE CONCRETO DE TOLUCA, debiendo especificar en cada pedido de tubo la fuerza que deberá de soportar el tubo en cada sitio específico. Esta fuerza conocida como carga máxima, es independiente de cada diámetro comercial de tubo fabricado.
~ 57 ~
Cargas en el tubo
La carga máxima para tubería de concreto simple circular (no reforzado) se expresa en kg/m/m, pero en este caso se conoce como resistencia a la ruptura y se calcula con la expresión siguiente:
La carga máxima para tubería de concreto reforzado circular, se calcula con la expresión siguiente:
De esta última expresión si se multiplica la carga máxima obtenida ( C max) por el diámetro del tubo, la carga tendrá unidades de kg/m. Finalmente, se debe de incluir en el proyecto la clase de tubo que se ha determinado. Las clases comerciales de tubería existentes en el mercado son:
Grado I, Grado II, Grado III, Grado IV, Grado Especial y tubería Clase SCT. TUBOS DE CONCRETO DE TOLUCA, fabrica tubería de concreto simple en Grados I y II, así como tubería de concreto reforzado en Grados I a IV, Grado especial y clase SCT.
~ 58 ~
