1. Las tuberías enterradas de concreto se utilizan para los sistemas de alcantarillado, drenaje y agua. Además de las dimensiones hidraúlicas, ellas deben tener la resistencia estructural necesaria para soportar con seguridad las cargas a las cuales se encuentran sometidas. La forma usual de instalar estas tuberías es en zanjas; en estas condiciones la tubería es colocada en una excavación relativamente angosta efectuada en suelo no disturbado y es luego cubierta con un relleno de tierra compactada.
2. Las cargas en este tipo de instalación son causadas por dos acciones principales:
a. EL MATERIAL DE RELLENO. El material de relleno tiene la tendencia compactarse y asentarse. En ésta acción ocasionará que el prisma de relleno dentro de la zanja y sobre la tubería se deslice hacia abajo, relativo al suelo no disturbado. Este movimiento relativo moviliza esfuerzos de corte y fuerzas de fricción que actúan hacia arriba en las paredes de la zanja, creando una acción de arco que soporta parcialmente este relleno. La diferencia entre el peso del relleno y estas fuerzas cortantes dirigidas hacia arriba es la carga que debe ser soportada por la tubería colocada en el fondo de la zanja.
Asumiendo que la cohesión entre el material del relleno y los costados de la zanja es nula, la magnitud del esfuerzo vertical de corte es igual a la presión activa ejercidas por el relleno contra las paredes de la zanja multiplicada por la tangente del ángulo de fricción entre los dos materiales.
Esta condición, de cohesión nula, se justifica por dos motivos: aún cuando la zanja se rellene con material cohesivo debe transcurrir un tiempo considerable hasta que ocurra cohesión efectiva entre el relleno y las paredes de la zanja. Además, ella establece la máxima carga probable que pueda ocurrir sobre la tubería, dado que puede ocurrir en cualquier momento de la vida de la tubería como consecuencia de la presencia de agua u otra acción que pueda eliminar o reducir la cohesión.
A partir de los criterios anteriores se puede derivar una fórmula que relacione las características geométricas de la zanja y de la tubería y las propiedades del suelo de relleno con la carga actuante sobre la tubería:
Wr = Cd . W . Bd2
WR = carga sobre la tubería (Kg/m)
Cd = coeficiente
W = densidad del suelo de relleno (Kg/m3)
Bd = ancho mde la zanja (m).
b. SOBRECARGAS. Debe considerarse las sobrecargas impuestas por el transito sobre la tubería enterrada; en particular debe considerarse el caso de tuberías enterradas debajo de pistas y, consecuentemente, la acción del peso de las ruedas de los vehículos. En el caso que el pavimento sea un pavimento rígido (de concreto), se debe considerar su peso como parte del peso de relleno y se puede asumir que la intensidad del peso de la rueda se reduce lo suficientemente como para considerar que la carga transmitida a la tubería, por este concepto, es nula. En el caso de pavimentos flexibles su peso debe ser considerado como un relleno sobre la parte superior de la tubería y añadido a la carga del relleno. La carga transmitida a la tubería por las ruedas puede ser determinada tal como se indica en la figura 1, en la que:
P = peso de la rueda (Kg)
L = largo de la distribución (m)
Bc = diámtro exterior de la tubería (m)
IF = factor de impacto.
Es conveniente usar para P el valor máximo señalado en las especificaciones de puentes, es decir 7,300 Kg.
3. En resumén la carga total sobre la tubería será;
WT = WR + Wp en Kg/m.
Este valor permitirá determinar el Tipo-Clase necesaria estructuralmente.
CURVA MATERIAL DE RELLENO W /Kg/m3)
A Mínimo para material granular 1700
B Máximo para material granular 1800
C Máximo para suelo superior saturado 1900
D Máximo para arcilla seca 1900
E Máximo para arcilla saturada 2000
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H(m) FACTOR DE IMPACTO
If
0 - 0.30 1.3
0.31 - 0.60 1.2
0.61 - 0.90 1.1
0.61 - mas 1.0
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