Tuberías de Hormigón: Instalación en Zanja Inducida en Terraplén
De Construmatica
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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 .
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La carga que recibe una conducción instalada en terraplén puede reducirse invirtiendo artificialmente el sentido del deslizamiento, es decir, haciendo que el prisma central descienda más que los exteriores y generando así unas fuerzas de rozamiento dirigidas hacia arriba, las cuales equilibran parte del peso del prisma central y, en consecuencia, aligeran la carga sobre la conducción.
De esta manera se transforma una instalación en terraplén en otra en zanja terraplenada.
El procedimiento se detalla a continuación en sus dos modalidades.
Modalidad A
1º Se comienza por instalar la conducción, que suponemos en condiciones de proyección positiva (figura 4.5.3.5.a).
2º Se realiza el terraplenado (figura 4.5.3.5.b), cubriendo la conducción hasta una altura, sobre el plano de clave, no inferior a su diámetro exterior D . A cada lado de la conducción, se compacta el relleno hasta una distancia que como mínimo será 2 D ó 3,6 m (la que sea menor). 3º En el relleno así compactado se excava una zanja hasta el plano de clave de la conducción, cuya anchura coincidirá con el diámetro exterior de aquella (figura 4.5.3.5.c) Esta zanja se rellena con material compresible como paja, serrín suelo orgánico, o cualquier otro material que ofrezca garantía de un asentamiento claramente superior al del relleno compactado.
4º Se completa el relleno del terraplén en la forma habitual (figura 4.5.3.5.d).
Modalidad B
1º Antes de instalar la conducción, se rellena el terraplén hasta una cota superior, al menos en D , a la del plano de clave. Una vez compactado este relleno, se abre en él una zanja capaz de alojar la conducción (figura 4.5.3.5.e). 2º En dicha zanja se coloca la tubería y se rellena con tierra hasta el plano de clave, y con el material compresible por encima hasta una altura no inferior a D (figura 4.5.3.5.f)
3º Se completa el terraplén en la forma habitual.
La verdadera zanja inducida es la realizada mediante la modalidad A. La modalidad B produce en realidad; una simple zanja terraplenada.
En ambos casos la carga qr sobre la conducción se determina como para la instalación en zanja terraplenada, siendo la anchura de esta zanja b = De en la modalidad A, y b > De en la modalidad B.
Como a mayor anchura de zanja corresponde mayor carga de relleno (hasta la anchura de transición), la modalidad A conduce a menores cargas sobre la conducción que la B.
Debido a la mayor compresibilidad del material colocado sobre la conducción, la razón de asentamiento d' resulta mayor en el caso de zanja inducida ( mayor valor de s2 ) que en el caso de zanja terraplenada, a igualdad de las restantes circunstancias.
En correspondencia con los valores de la razón de proyección h' considerados en 4.5.3.4, se adoptan para la razón de asentamiento d ' los recogidos en el siguiente cuadro, en el cual figura también el valor de ho / b en cada caso, para l m = 0,15, obtenidos mediante la ecuación dada en 4.5.3.4.
En este caso h' es la razón de la altura hr de la zanja inducida a su anchura (figuras 4.5.3.5.d, 4.5.3.5.f, 4.5.3.5.g).
Comparados los resultados con los correspondientes a zanja terraplenada, vemos que ahora el plano de igual asentamiento se encuentra a mayor altura, para iguales valores de h', b, con lo cual las tensiones de rozamiento actúan sobre más superficie y el efecto aligerante es mayor.
En el caso de la instalación en zanja puede aplicarse la misma idea a fin de reducir la carga sobre la conducción. Kher y Wetzorke indican que una capa delgada de material suelto, dispuesta sobre la conducción, permite reducir considerablemente la carga que esta recibe. Pürschell, basándose en la DIN 4033, afirma que esta carga puede reducirse en un 25% cuando sobre la clave del tubo se coloca una capa de escorias granuladas de alto horno debidamente compactadas, con un espesor mínimo de 30 cm.
Se trata, en definitiva, de crear una zanja inducida dentro de la propia zanja ( figura 4.5.3.5.g).
De esta forma al menos es posible calcular la carga sobre la conducción instalada en zanja considerando como anchura De en lugar de b, según se dijo en 4.5.3.2.
Igual procedimiento es aplicable al caso de zanja terraplenada.
Ejemplo
Con objeto de reducir la carga que incide sobre la conducción instalada en terraplén, que se calculó en el apartado 4.5.3.3 se dispone sobre ella una zanja inducida rellena de material compresible como se dijo en 4.5.3.5 (modalidad A). La anchura de esta zanja inducida en el terraplén coincide con el diámetro exterior del tubo b = De = 0,75 m, y su altura es hr = 0,75 m, con lo que resulta h' = 1,0.'
Acudiendo a la tabla IX, se obtiene (para hr = 5,00 m) qr = 40,77 kN/m. Esta cara es la menor de las obtenidas para los distintos tipos de instalación.
El proceso de cálculo es idéntico al de zanja terraplenada, sin más que variar los valores de h', d'.
En este y demás ejemplos, téngase en cuenta que las tablas se han calculado mediante programas que al operar en secuencia continua pueden dar resultados ligeramente diferentes (pero más precisos) que los cálculos manuales en que se van despreciando decimales.
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