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Tuberías de Hormigón: Determinación de las Cargas Producidas por el Tráfico

De Construmatica

Logo atha.gif Nota: Este artículo ha sido creado gracias a ATHA en el marco del Programa de Afiliados de la Construpedia. El contenido pertenece a la publicación Manual de Diseño y Cálculo para la Fabricación de Tuberías de Hormigón Armado, disponible en el sitio web .

¡Atención! Esté artículo está sujeto a Derecho de Autor.


Planteamiento

Los vehículos que transitan sobre la superficie del relleno de un terraplén producen una acción dinámica que se transmite a la conducción en forma de carga adicional a la del peso de las tierras.

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Esta sobrecarga puede calcularse aplicando la teoría de Boussinesq, supuesto el suelo como un material elástico e isótropo. Sin embargo, en la práctica se obtiene suficiente precisión considerando que una carga Q aplicada sobre la superficie se transmite, en profundidad, según un tronco de pirámide cuyas caras laterales forman un ángulo de 35º con la vertical (figura 4.5.4.a).

Sea "a x b" el área del rectángulo sobre el que se aplica la carga Q en la superficie del terreno; "a" es la medida del lado paralelo al eje de la conducción. Se considera que el vehículo circula según la dirección de la conducción, por ser éste el caso más desfavorable.

A la profundidad h, en el plano de clave del tubo, la carga Q se encontrará aplicada sobre un área:

( a + 2hr tg 35º ) ( b + 2hr tg 35º ) = ( a + 1,4 hr ) ( b + 1,4 hr )

produciendo una presión

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de la que incidirá sobre la conducción la parte correspondiente al área proyectada por la conducción sobre el plano de clave, dentro del tronco de pirámide.

( a + 1,4 hr ) De

La longitud de conducción ( a + 1,4 hr ), recibe una carga sobre su plano de clave


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La conducción recibe esta carga, por su parte superior, en la longitud ( a + 1,4 hr ), pero la reacción en su apoyo se extiende a una longitud mayor (figura 4.5.4.b). La carga unitaria resulta, por tanto, mayor en la clave que en la base de la tubería.

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Como carga unitaria media se toma la correspondiente a una "longitud eficaz" obtenida a los 3/4 de la altura de la conducción suponiendo que en ésta la carga se distribuye con el mismo ángulo que en el terreno:

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Si la carga Q es móvil, debe multiplicarse su valor por un coeficiente de impacto Ci (siendo Ci = 1 para carga estática), con lo que la carga qm producida por Q sobre la unidad de longitud de la tubería resulta

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en que qm vendrá expresado en N/m si Q lo es en N, y b, hr , De y le , en m.

Como valor del coeficiente de impacto Ci , de acuerdo con la ACPA, se adopta el dado por el siguiente cuadro, en correspondencia con la profundidad hr.

Tabla 4.5.4.a

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En la hipótesis anterior se ha supuesto que la conducción se encuentra a una profundidad tal que

t = b + 1,4 hr > De

Cuando t £ De (figura 4.5.4.c), la carga Q incide en su totalidad sobre la conducción y resulta

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Si en la superficie actúa más de una carga, su efecto se superpone a partir de una cierta profundidad. Consideramos dos áreas cargadas, entre las cuales existe una distancia c (figura 4.5.4.d). La superposición se inicia para una profundidad hs definida por

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A una profundidad hr> hs , la anchura s abarcada por la superposición, es

s = 1,4 ( hr - hs )

Suponiendo ambas cargas iguales a Q, la presión producida sobre el terreno en la anchura "s" será la correspondiente a una carga de valor 2Q.

Una conducción enterrada a una profundidad hr - hs , y situada a igual distancia de ambas cargas, se encontrará (a nivel de su plano de clave) sometida a la presión producida por 2Q en una faja longitudinal de anchura "s", y a la presión originada por Q fuera de esta faja.

Si D £ s la carga sobre la conducción es la correspondiente a una carga de calor 2Q, es decir


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Cuando hr - hs, pero De >s, la carga es la producida por la presión debida a 2Q en la anchura s más la debida a Q en ( De -s ).

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En el caso de instalación en zanja, la distribución de presiones queda limitada a la anchura de aquella (figura 4.5.4.e). La carga a considerar puede verse en 2.4.1.b de la Instrucción del Instituto Eduardo Torroja para tubos de Hormigón Armado o Pretensado. No obstante, como allí se dice: "en la práctica se considera admisible utilizar la expresión correspondiente al caso de terraplén, ya que ésta es bastante más simple y la diferencia entre los valores que resultan de aplicar una u otra expresión es reducida".

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