Memoria de Calculo Tuberia Enterrada

SOLUCIONES DE INGENIERIA APLICADA, S.A. DE C.V.

R.F.C.: R.F.C.: SIA-050517-ND6 SIA-050517-ND 6 INGENIERÍA ● CONSTRUCCIÓN CONSTRUCCIÓN ● INSPECCIÓN ● ASESORIA ● PRUEBAS ● CONSULTORIA

PROYECTO EJECUTIVO REVISION DE TUBERIA ENTERRADA (C%001.% (&()*+A & C-C/) &ST*/CT/*A & T/&*+A AP+ 

16 Septiembre Sur Num.102 Altos Altos C. P. P. 96400 Col. Centro, Centro, Coatzacoalcos, Veracruz Tel!a"# Tel!a"# 921 21 $%10%00 &mail# soluciones'solucionesia.com


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Contenido

1. escripcin 3el Proecto....................................................................................$ 2. An5lisis &structural 3e Tubera........................................................................... $ 2.1. C5lculo 3e la Car7a (uerta.......................................................................... $ 2.2. C5lculo 3e la Car7a Vi8a por Tr5nsito.......................................................... 4 2.$. iseo por Sismo :(;to3o Simpli 2.$.2. e
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1. Descripción del Proyeco.

&n la presente memoria se proecta la re8isin 3e una tubera 3e acero al carbn Nomenclatura AP+  ?ra3o  ce3. 40 3e 10@ 3e 3i5metro, bao la resistencia ante la presin 3el suelo a una pro
!. An"lisis Esr#c#r$l de T#%er&$.

Para la re8isin 3e capaci3a3 3e car7a ante las es
!.1.

C"lc#lo de l$ C$r'$ (#er$.

Para el c5lculo 3e la Car7a (uerta 3e consi3eran los si7uientes 3atos 3e iseo#

1) D$os de Dise*o.

Tubo iso AP+  ?ra3o  Ce3. 40 3e 10@ 3e 3iam. Nominal ɸext . =27.31 cm




ɸ∫ .=25.45 cm

F y =2458 kg / c m

2

Espesor= 0.93 cm

Profundidadde carga ( hr )=1.50 m r s =1.80 t / m

3

W c =Carga vertical de latuberia por unidad delongitud

•

Se tiene Due la car7a 3ebi3a al relleno es# 3

W c =r s∗h r∗ɸext . =(1.80 t / m ∗1.5 m∗0.2731 m)=0.74 t / m =740 kg / m

!.!.

C"lc#lo de l$ C$r'$ Vi+$ por Tr"nsio.

Para la 3eterminacin 3e la car7a sobre la tubera, causa3a por la circulacin 3e 8eBculos en la super
( ( ( ))) 3 P

2 Ԉ z

2

∗

5

1

r 1+ z

2

2

I c

on3e# 2

σ z= Esfuerzo en latuberia ( kg / m )




P=Carga vehicular de la superficie ( on ) z = Profundidad de latuberia a lomo( m ) r = !istancia radial horizontal ala tuberia ( m )

I c = Factor de impacto : terra cerias 1.50

Por lo Due se tiene el si7uiente c5lculo#

•

a= Cuan3o el tubo se encuentra al centro 3e las 3os car7as#

(

(

∗13.25 ton ∗ σ z= 2∗ Ԉ ¿( 1.50 m ) 3

2

+

1

(

1.30 m 1.50 m

)) 5

1

2

)

2

∗2∗1.5= 2.10 t / m

2

b= Cuan3o el tubo se encuentra 3ebao 3e una 3e las car7as# 16 Septiembre Sur Num.102 Altos C. P. 96400 Col. Centro, Coatzacoalcos, Veracruz Tel!a"# 921 21 $%10%00 &mail# soluciones'solucionesia.com



(

(

∗13.25 ton σ z= ∗ 2∗ Ԉ ¿( 1.50 m ) 3

2

1

+

1

(

0m 1.50 m

))) ( 5 2

2

+

∗

3 13.25 ton 2

∗ Ԉ ¿( 1.50 m)

2

(

∗

1

+

(

2.6 m 1.50 m

)) 5

1

2

)

2

Se toma el 8alor m5s 3es
W "= σ z∗ɸ ext. =( 4.35 t / m ∗0.2731 m )=1.19 t / m=1190 kg / m

!.,.

2

∗1.5 =4.35 t / m

Dise*o Por Sis-o (/odo Si-pli0ic$do).

Para tuberas enterra3as, aunDue se encuentren prote7i3as 3e la accin 3e las


a= Propa7acin 3e las on3as ssmicas b= 3esplazamientos permanentes ori7ina3os por licuacin 3e suelos. c= !alla 3el terreno asocia3o a 3eslizamiento 3e tierras 3= Cruzamiento 3e
3e cuerpo :on3as 3e compresin  cortante= super
Por la imposibili3a3 3e separar los 3istintos tipos 3e on3as Due con


aunDue e tuberas poco pro
a0 =0.08  a=0.30 s  b=1.50 s r =2 / 3 s

Nota# &l 8alor 3e la aceleracin ssmica  el coe



!.,.1. C"lc#lo de l$ Velocid$d Ap$rene.

Calcular la 8eloci3a3 aparente 3e propa7acin 3el sismo en 3ireccin Borizontal# # s=

# $ s 0.70

Al7unos 8alores in3icati8os son# # $ s=35 m / s

, en suelo sumamente blan3o como en el centro 3e la C3. 3e

(;"ico. # $ s=170 m / s ,

en suelo blan3o.

# $ s= 410 m / s

, en suelos me3iantemente compactos.

# $ s=710 m / s

, en suelo
Tenien3o como resulta3o# # s=

410 m

/s

0.70

=585.71 m / s

!.,.!. De0or-$ción en Dirección Ai$l.

Calcular la 3e



( ) % max

Ɛ $ =

# max # s

2

+

# s

∗d e

2

on3e# # max =#elocidadm&xima del terreno =0.081 m / s ( 'ona( ) tipo II ) abla 5.10 C*% 2

% max = %celeraci+n m&xima del terreno=0.08∗1.5∗ 9.81 m / s =1.18 m / s

2

d e =diametro exterior=0.2731 m

•

Calculan3o la 3e
(

/s + Ɛ $ = 585.71 m / s 0.081 m

2

/s ∗ 0.2731 m (585.71 m / s ) 1.18 m

2

2

)

=0.000139

=0.000139 < 0.006 permisible ( ,%I,F%C-.I- )

Ɛ $

!.,.,. Es0#er2os -"i-os de 3leión y Ai$l.

Si las on3as ssmicas Due se propa7an en el me3io son 3e cortante, el es
E∗# max

∗# s

2

0σ fmax =/

E∗d e∗# max

( 2∗# s )

2

on3e# 16 Septiembre Sur Num.102 Altos C. P. 96400 Col. Centro, Coatzacoalcos, Veracruz Tel!a"# 921 21 $%10%00 &mail# soluciones'solucionesia.com


R.F.C.: SIA-050517-ND6 INGENIERÍA ● CONSTRUCCIÓN ● INSPECCIÓN ● ASESORIA ● PRUEBAS ● CONSULTORIA 2

σ amax = Esfuerzo axial m&ximo debido a ondas de compresi+n( kg / cm ) 2

σ fmax= Esfuerzo de flexi+nm&ximo ( kg / cm ) 2

E= 1+dulo de elasticidad deltubo ( kg / cm )

•

Calculan3o el es
(2.1 x 106 kg / c m2∗8.10 cm / s ) σ amax =/ =145.21 kg / c m2 2∗58,571 cm / s

(2.1 x 106 kg / c m2∗27.31 cm∗118 cm/ s2 ) σ fmax=/ =0.99 kg / c m2 2 2∗( 58,571 cm / s )

!.,.4. Deer-in$ción de l$ de0leión +eric$l.

a 3e
3

2c = 3 E∗ I + 0.061∗ E $ ∗r

on3e# !1= Factor deretardo) 1.50 . 3 = Es la constante de apoyo ) valor de 0.10




W c =Carga por unidad delongitud delatuberia ( kg / cm) 3

I = 1omentode Inercia =

t ∗b 12

= 6.70 c m

4

2

E $ = 1+dulo de reacci+ndel suelo= %rena arcillosa=67.58 kg / cm ( 95 proctor ) r = adio deltubo cm.

•

2 c =

Se calcula la 3e
1.50∗0.10∗7.4 kg / cm∗( 13.66 cm)

( 2.10∗10 )∗6.70 c m + 0.061∗(67.58 kg / c m ∗(13.66 cm) ) 6

4

2

3

=0.0002 cm=0.002 mm

e 2c =0.00 2 mm ( ,%I,F%C- I- )

!.,.5. An"lisis por P$ndeo.

/na tubera enterra3a pue3e colapsarse o pan3earse como resulta3os 3e una inestabili3a3 el5stica pro8oca3a por las car7as aplica3as al tubo. as acciones e"ternas calcula3as en las secciones anteriores se suman  se comparan con la car7a 3e pan3eo permisible D a :seccin 6.$.$ (anual CNA=, 3e acuer3o a la e"presin si7uiente# Pv + ( r 4 ∗h4 ) +

(

 4∗W c de

)

+

W " de

<5 a

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Pv = Presi+nde vac6ointerno = Patm − P¿ |¿|=0

P¿ Patm =1 atm=760 mm 7g h4 = % ltura delnivel de aguas fre&ticasal lomo del tubocm r 4 = Peso espec6fico delagua en kg / cm

3

4 = Factor de flotaci+n =1 8 0.33 ( h 4 / h r ) r 4 = Peso espec6fico delagua en kg / cm

3

W "=Carga#iva sobrelatuber6akg / cm

2

Para el pan3eo permisible se tiene la si7uiente ecuacin# 1

(

5 a= ∗ F . , .

∗ 4 ∗( $ ∗ E $ ∗ E∗ I

32

3

de

)

1 2

Para el c5lculo 3e IH ( $ =

1 −0.2133∗hr

+ (4 e

1

)

on3e#




F . , . = F actor de seguridad en funci+n de larelaci+n

( $ =

1 −0.2133∗1.5

+ (4 e

1

5 a=

•

de

(

: 2.5 si

hr de

)(

> 2 0 3 si

hr de

<2

)

Calculan3o I#

•

•

hr

)

=0.255

Calculan3o pan3eo permisible# 1 2.5

(

∗

∗ ∗0.255∗67.58∗( 2.1∗10 )∗6.70 c m ( 27.31 cm ) 6

32 1

4

3

)

1 2

=24.69 kg / c m

2

Por lo tanto#

1.03 kg / c m

2

(

+ ( 0.001 kg / c m3∗0 m ) +

1.0∗7.40 kg / cm 27.31 cm

)

+

11.90 kg / cm 27.31 cm

=¿

¿ 1.74 kg / c m2 < 5 a=24.69 kg / c m2 (,%I,F%C-I- )

!.,.6. C"lc#lo de l$ Presión Eern$.

Con relacin a la presin e"terna, cabe sealar Due una buena pr5ctica consiste en limitar el es



on3e# 2

, " = Esfu erzolongitudinal por presi+n ex terna( kg / cm ) 2

Pe = P resi+nex ternaen ( kg / cm ) t = Espesor de latuberia ( cm ) . 9 =Coeficiente de Poissson parael acero 0.3

•

, " =

•

Por lo Due se tiene# 0.30

2

∗0.435 kg / c m ∗27.31 cm =6.39 kg / c m 2∗0.93 cm

2

Suman3o las
2

2

,  =σ amax + σ fmax + , " =145.21 kg / c m + 0.99 kg / c m + 6.39 kg / c m =152.60 kg / c m

2

2

2

Esf . Permisible =0.50 F y =1229 k g / c m > 152.60 kg / c m ( ,%I,F%C-I- )


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