Alcantarillas Diseño.doc

UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO

FACULTAD DE INGENIERIA AGRICOLA

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA AGRICOLA

ALCANTARILLAS

CURSO : DISEÑO INFRAESTRUCTURA DE RIEGO

DOCENTE : ING° JUAN HERNÁNDEZ ALCANTARA

2002

RESUMEN EJECUTIVO

Una alcantarilla es un conducto tubular que continúa y substituye un curso de

agua descubierto, en un lugar donde el curso de agua tropieza con un

obstáculo artificial tal como una calzada, un terraplén o un dique. Es necesario

tener en cuenta los terrenos lindantes, tanto en lo que concierne al embalse de

agua curso arriba, como a velocidades de descarga que ofrezcan seguridad

para evitar socavación o sedimentación indebidas aguas abajo.

El presente trabajo nos da un enfoque general de los factores necesarios para

la ubicación de alcantarillas, entendiéndose por ubicación de alcantarillas a la

alineación y el declive con respecto a la calzada y al curso de agua. La

ubicación correcta es importante porque ejerce influencia sobre lo adecuado

de la abertura, la conservación de la alcantarilla, y el posible derrumbamiento

de la calzada. A pesar de que la instalación de cada alcantarilla constituye un

problema distinto, los pocos principios que se exponen a continuación tienen

aplicación en la mayoría de los casos.

Los conductos de acero corrugado, reconocidos desde hace mucho tiempo por

su destacada resistencia estructural bajo las cargas subterráneas más

pesadas, se conocen ahora como el resultado de una compleja combinación- la

interacción entre el suelo y el acero.

La interacción del suelo y el acero implica que el conducto flexible de acero

actúa con el relleno de tierra que lo rodea para soportar las cargas. Recientes

investigaciones han demostrado que la estructura subterránea ideal funcionará

de manera que toda la carga actúa sobre el suelo que la rodea y la cubre. Las

estructuras de acero corrugado se aproximan a estas condiciones.

Los métodos para proyectar tuberías de acero corrugado bajo tierra están

considerando cada vez más al suelo como un importantísimo componente del

sistema combinado suelo – acero.

Las investigaciones y la experiencia práctica continuada, con terraplenes más

altos y con tuberías de diámetro mayor, han permitido un enfoque más preciso

del diseño, y mayor exactitud. Existen ahora factores de diseño para estimar

las cargas reales sobre la tubería; se ha establecido el esfuerzo compresivo

máximo para los tubos en toda la escala útil de densidades del suelo; y se

pueden determinar ahora los esfuerzos compresivos aceptables para el acero,

sin necesidad de coeficientes de seguridad excesivos.

Asimismo en este trabajo se presenta el contenido del diseño estructural de

alcantarillas, partiendo del estudio y evaluación de las cargas sobre estructuras

enterradas, siendo esta la primera consideración de un proyecto, estando

sujetos los conductos subterráneos a dos tipos principales de cargas: las

cargas muertas y las cargas vivas. Haciendo un énfasis en las cargas

aeroportuarias, de suma importancia principalmente en su relación con la

cobertura mínima necesaria.

Luego se presenta todo el proceso del diseño estructural de estructuras

enterradas que consiste en los siguientes pasos:

1. Determinación de la densidad del material para relleno que se necesita

tener o se espera obtener.

2. Aplicación del coeficiente de carga correspondiente a la carga para

establecer la presión que actuara sobre el acero.

3. Determinación del esfuerzo compresivo aceptable para el diámetro de la

tubería, la corrugación densidad del suelo.

4. Calculo de la compresión en la pared de la tubería.

5. Determinación del espesor necesario.

6. Verificación de la rigidez mínima para el manipuleo.

7. Verificación de las exigencias de la costura empernada (si corresponde)

También se tiene en cuenta la deflexión del conducto que no es generalmente

el criterio para diseñar la pared del conducto.

Finalmente se hace referencia de criterios para los casos prácticos de diseño

de tubos abovedados y de bóvedas complementándose con ejercicios de

aplicación para el diseño de casos particulares.

FACTORES PARA LA UBICACIÓN DE ALCANTARILLAS

PRINCIPIOS PARA LA UBICACION DE ALCANTARILLAS

Se entiende por ubicación de alcantarillas, la alineación y el declive con

respecto a la calzada y al curso de agua. La ubicación correcta es importante

porque ejerce influencia sobre lo adecuado de la abertura, la conservación de

la alcantarilla, y el posible derrumbamiento de la calzada. A pesar de que la

instalación de cada alcantarilla constituye un problema distinto, los pocos

principios que se exponen a continuación tienen aplicación en la mayoría de los

casos.







Un curso de agua descubierto no es siempre estable. El recorrido del cauce

puede varía, enderezándose en algunos puntos y volviéndose más sinuoso en

otros. El fondo puede profundizarse como resultado de la erosión, o elevarse al

depositarse sedimentos. Tanto la estabilidad como el caudal de las aguas

pluviales en un curso de agua pueden variar como consecuencia de cambios

en la utilización de la tierra aguas arriba: estos cambios pueden consistir en

desmonte, forestación, urbanización, etc.

Como una alcantarilla es una línea fija en un curso de agua, es necesario el

buen juicio del ingeniero para determinar la ubicación correcta de la estructura

ALINEACIÓN

El primer principio para determinar la ubicación de una alcantarilla, consiste en

dotar al curso de agua con una entrada directa y una salida directa. Cualquier

cambio de dirección abrupto, en cualquiera de los extremos de la alcantarilla

retardará el flujo de la corriente y hará necesaria la construcción de una

estructura de mayor tamaño.

Si la salida y entrada directa no existen, se las puede obtener en una de las

formas siguientes: un cambio en el cauce una alineación sesgada, o una

combinación de ambas. El costo de un cambio en el cauce puede

compensarse parcialmente al poder usarse una alcantarilla más corta o de

diámetro menor. La alineación sesgada requiere una alcantarilla más larga,

pero esto generalmente se justifica por la mejora en las condiciones

hidráulicas y por la seguridad de la calzada.

El segundo principio para determina la ubicación de una alcantarilla, consiste

en el empleo de precauciones razonables para evitar que el cauce de agua

cambie su curo cerca de los extremos de la alcantarilla. De lo contrario, la

alcantarilla podrá volverse inadecuada, causar embalse excesivo, y

posiblemente hasta derrumbarse. Cualquiera de estos problemas puede

ocasionar grandes gastos para la conservación de la carretera. Los bordes del

curso de agua pueden protegerse mejor contra la erosión y los cambios en el

cauce, mediante el uso secciones terminales de acero, revestimiento con roca,

plantación de césped, o pavimentación.

La elección de la rasante también puede tener influencia sobre la alineación de

la alcantarilla de agua. Véanse los métodos para elegir la alineación correcta

en las Figs. 2-1 y 2-2.

En las intersecciones de carreteras, frente a la entrada; domiciliaria, las

alcantarillas deben instalarse directamente en la línea de la zanja al costado de

la calzada, especialmente donde las alcantarillas deberán conducir una

cantidad importante de agua pluvial.

Las alcantarillas para el drenaje de secciones de corte y relleno. en pendientes

descendentes largas, deberán instalarse sesgadas a unos 45 grados de la

línea central de la calzada. Esto permitirá que el fijo de agua no se retarde en la

entrada de la alcantarilla.

La alineación acodada, debajo de una calzada, puede ser aconsejable en el

caso de alcantarillas largas. Deben considerarse las condiciones de la entrada

y la salida y el aumento del tamaño de la estructura para permitir el paso o la

extracción de materiales que pueden arrastrados por la corriente durante

períodos de inundación.

DECLIVE

La rasante ideal para una alcantarilla es aquella que no produce sedimentación

ni velocidades excesivas y erosión, que permite la menor longitud, y que hace

más sencillo el reemplazo.

Las velocidades del orden de 3m por segundo producen erosión destructiva

aguas abajo y a la estructura misma de la alcantarilla, a menos que esté

protegida. Las velocidades seguras para cauces de cursos de agua. La

capacidad portadora de sedimentos, de un curso de agua, varía según el

cuadro de la velocidad.

La capacidad de una alcantarilla con salida libre (no sumergida) no aumenta al

emplearse una pendiente mayor que la llamada "pendiente crítica"

(aproximadamente 1 por ciento para tubería de unos 2.40 m, o 96 pulg., de

diámetro). La capacidad está determinada por la cantidad de agua que puede

ingresar por la entrada.

Por otra parte, la capacidad de una tubería con pendiente muy suave, pero con

salida sumergida, puede variar según la carga (diferencia de altura de la

superficie del agua en los extremos). En este caso la rugosidad del interior de

la alcantarilla, además de la carga de velocidad y la pérdida por la entrada, es

un factor que debe tenerse en cuenta.

Se recomienda una pendiente de 1 o 2 por ciento para obtener un declive igual

o mayor que critico, siempre que la velocidad esté comprendida dentro de

límites admisibles. En termino generales, una pendiente mínima de 50 cm en

100 m evitará la sedimentación.

Es usual que la rasante coincida con el promedio del lecho aguas arriba y

aguas abajo de alcantarilla. Se admite, sin embargo. una variación por razones

justificadas.

LARGO DE LA ALCANTARILLA

El largo necesario de la alcantarilla depende del ancho de la calzada o piso del

camino, de la altura del terraplén, de la inclinación del talud, de la pendiente

oblicuidad de la alcantarilla, y del tipo de terminación que se utilice, tal como

pieza terminal, muro de cabecera, entrada con cuida. vertedero, o extremo

biselado.

Una alcantarilla debe tener longitud suficiente para que sus extremos no se

obstruyan con sedimentos ni sean cubiertos por el terraplén que se asienta y

ensancha.

Un esquema del corte transversal del terraplén, y del perfil del lecho del curso

de agua, servirán para determinar mejor el largo necesario de la alcantarilla. Si

no se cuenta con tales esquemas, el largo de una alcantarilla sencilla, debajo

de un terraplén, puede determinarse en la forma siguiente:

Agregar el doble del producto pendiente x altura del terraplén en el centro de la

calzada, al ancho de la calzada (bermas laterales incluidas). La altura del

terraplén debe medirse desde la línea de superficie de la corriente si no se

construirán muros de cabecera, y desde corona de la alcantarilla si se

emplearán muros de cabecera o secciones terminales.

Ejemplo: Una calzada tiene 12,20 m de ancho en su parte superior, la

pendiente de los costados del terraplén es 2:1, v la altura del terraplén desde la

línea de superficie de la corriente es de 2.13 m: la longitud de la alcantarilla

necesaria es 12.20 + (4 x 2,13) = 20,72 m a la altura de la línea superficial de

la corriente. Véase ejemplo en la Fig. 2-4.

Si la alcantarilla está en una pendiente de 5 por ciento o más, puede resultar

conveniente calcular la longitud teniendo en cuenta la pendiente en la forma

que se indica en la Fig. 2-5.

Sin embargo, como los taludes de los terraplenes generalmente varían con

respecto a las estacas de la rasante establecida, cualquier refinamiento en el

calculo del largo de la alcantarilla puede resultar innecesario.

LARGO DE LA TUBERIA PARA ANGULOS SESGADOS

Cuando una alcantarilla cruza la calzada a un ángulo que no sea recto, el

cálculo del eje central inferior, que tendrá un largo mayor. debe efectuarse

como sigue:

En primer lugar, determinar el largo que correspondería si la alcantarilla

atravesase la calzada a un ángulo recto, como se indica en la Fig. 2-4.

Dividir la cifra resultante por el coseno del ángulo formado por las direcciones

perpendicular y sesgada.

La corrección del diámetro de una tubería para ángulo sesgado se obtiene

multiplicando el diámetro por la tangente del ángulo formado por la dirección

perpendicular y la sesgada.

Si la carretera está describiendo una curva horizontal o vertical, o si existe una

pendiente acentuada, puede estimarse el largo adicional necesario.

Ejemplo: El largo normal es de 1 8,90 m, y el ángulo entre la dirección

perpendicular y la sesgada es de 14 grados.

la forma siguiente: 18,90

el largo necesario para la alcantarilla sesgada

La longitud del eje central inferior se especifica empleando el múltiplo de

0.61 m (2 pies) más cercano (19,15 0.61 = 31,9, o sea 32).

Los extremos de la estructura pueden cortarse para que sean paralelos al eje

del camino.

Para asegurar la fabricación de alcantarillas de acero corrugado con

características correctas, es indispensable indicar la dirección de la corriente el

ángulo del sesgo o número correspondiente a dicho ángulo.

DISEÑO ESTRUCTURAL

INTRODUCCION

Los conductos de acero corrugado reconocidos desde hace mucho tiempo por


pesadas, se conocen ahora como resultado de una compleja combinación la



actúa con relleno de tierra que lo rodea para soportar las cargas. Recientes

investigaciones han demostrado que la estructura subterránea ideal funcionaria

de manera que toda la carga actúe sobre el suelo que la rodea y la cubre. Las

estructuras de acero corrugado se aproximan a esta condición ideal.



sistema combinado suelo-acero. Si bien todavía son conservadores en lo que

se refiere a la estructura del suelo, los procedimientos actuales para el diseño

reconocen formalmente la importancia del suelo y abren el camino para futuros

adelantos.

INVESTIGACION Y DESARROLLO DE LAS ESTRUCTURAS ENTERRADAS

Los ensayos iniciales de la resistencia de las tuberías de acero corrugado,

fueron algo rudimentarios. Esos ensayos incluyeron el empleo de elefantes de

un circo haciendo equilibrio sobre una tubería sin enterrar, y máquinas

trilladoras colocadas sobre tubería enterrada a poca profundidad.

Se efectuaron luego ensayos en "cajas de arena" e hidráulicos, realizados por

Talbot, Fowler y otros. Se midieron las cargas de los rellenos sobre tubo;

enterrados y sobre sus cimientos, en la universidad Iowa State College

(Marston, Spangler y otros. 1913) y en la universidad de Carolina del norte

(Braune, Cain, Janda) en cooperación con la. Dirección Estadounidense para

Vías Públicas (Bureau of Public Roads).

La Asociación Estadounidense de Ingeniero; Ferroviarios realizó en 1923,

sobre vías ferrocarril Central de Illinois, extensos ensayos en obra en Farina,

estado de Illinois, para determinar las cargas muertas. Las mediciones

efectuadas con células para medir la presión de la tierra, indicaron que las

tuberías corrugadas flexibles soportaban sólo el 60% del peso de la columna o

prisma de relleno, con altura de 10,67 m sobre la tubería, mientras que el suelo

adyacente soportaba el 40% restante de la carga. Estos ensayos demostraron

por vez primera que la tubería flexible y el terraplén de tierra compactada

pueden unirse para actuar como una estructura compuesta. Véase la Fig. 3-2.

Los esfuerzos iniciales para racionalizar el comportamiento de las tuberías

flexibles en el sostenimiento de las cargas llevó al concepto de las presiones

laterales pasivas, y a la llamada Fórmula de Iowa para la predicción de la

deflexión.

Después de la Segunda Guerra Mundial se introdujo el concepto de un anillo

delgado, sostenido por las presiones del suelo. Este concepto fundamental era

compatible con la experiencia y abrió un camino para establecer criterios

lógicos para el diseño. El interés nacional estadounidense en los efectos de la

detonación de artefactos nucleares sirvió para obtener un cúmulo de

información sobre investigación y desarrollo de estructuras flexibles bajo tierra.

' Estos trabajos indicaron claramente la posibilidad de diseños más eficientes

para las estructuras enterradas de acero corrugado. El Instituto

Estadounidense: para el hierro y el cero (A.I.S.I.) patrocinó amplias

investigaciones adicionales, entre 1967 y 1970, llevadas a cabo en la

Universidad del Estado de Utah bajo la dirección del Dr. Reyrnold K. Watkin.


alto y con tuberías de diámetro mayor, han permitido un enfoque más preciso



máximo para los tubos en toda la escala útil de densidades del suelo: y se


sin necesidad de coeficientes de seguridad excesivos. (Fig. 3-6).

CARGAS SOBRE ESTRUCTURAS ENTERRADAS

La primera consideración de un proyecto es la evaluación de las cargas sobre

el conductos subterráneos están sujetos a dos tipos principales de cargas:

(1) cargas muertas causada: por el terraplén o el relleno en la zanja, más las

cargas superpuesta sobre la superficie, uniformes o concentradas; y

(2) caras vivas cargas en movimiento, incluidos impactos

CARGAS VIVAS

En la práctica, las cargas vivas sobre el conducto, causadas por el tránsito vial

o ferroviario se relacionan con el diseño de los conductos subterráneos por

medio de gráficos, preparados por la industria de las tuberías de acero

corrugado. Esto gráficos modifican distribución teórica de las cargas vivas a

valores compatibles con el desempeño de las estructuras observado bajo

coberturas relativamente livianas. En este mismo capítulo, bajo la sección G,

cobertura Mínima, se proporcionan recomendaciones para la cobertura mínima.

CARGAS AEROPORTUARIAS

La importancia de la carga de los aviones consiste principalmente en su

relación con la cobertura mínima necesaria. Los proyectos modernos para

aeropuertos incluyen en algunos casos cargas por rueda muy pesadas para

aviones aún no proyectados. En la preparación de tablas para la cobertura

mínima, la Dirección Estadounidense de Aeronáutica ha empleado

configuraciones de ruedas y pesos de aviones de hasta 700 y aún 900

toneladas.

CARGAS MUERTAS

Existen dos tipos básicos comunes de instalaciones. La condición

"protuberante" o de terraplén, representada por una alcantarilla; y la condición

de zanja, típica de una cloaca. La verdadera condición de zanja produce

reducciones considerables de la carga sobre la tubería. Sin embargo, las

restricciones para la profundidad de la zanja, impuestas por la práctica, limitan

la carga al punto de que no resulta importante para los proyectos de cloacas

normales de acero corrugado. El espesor mínimo de pared de la mayoría de los

diámetros de tubería de acero corrugado es adecuado para alturas, de

cobertura iguales o mayores que las profundidades usuales de las zanjas. No

se consignan aquí, por lo tanto, criterios pira el cálculo de cargas para las

zanjas. (El ASCE Sewer Design Manual - Manual para proyectos de Cloacas,

de la Sociedad Estadounidense de Ingenieros Civiles, indica métodos. para el

cálculo de cargas para las zanjas.)

Se considera como carga muerta el prisma del suelo sobre la tubería. La

presión unitaria de este prima, que actúa cobre el plano horizontal en la corona

de la tubería, es igual a:

CM = p X h............................................................( 1 )

donde p = Unidad de peso del suelo, en Kgs por m3

h = Altura del relleno sobre la tubería

CM = presión del peso muerto, en Kgs por m3

DISEÑO ESTRUCTURAL DE ESTRUCTURAS ENTERRADAS

El proceso del diseño estructural consiste en los pasos siguientes:





3. Determinación del esfuerzo compresivo aceptable para el diámetro de la


4. Calculo de la compresión en la pared de la tubería.

5. Determinación del espesor necesario.

6. Verificación de la rigidez mínima para el manipuleo.

7. Verificación de las exigencias de la costura empernada (si corresponde)

1. DENSIDAD DEL MATERIAL PARA RELLENO

Para los fines del proyecto, elija un porcentaje de compactación para el relleno

de la tubería. El valor determinado deberá reflejar la importancia y el diámetro

de la estructura y la calidad que razonablemente puede esperarse. El valor

recomendado para casos normales es de 85%. Este valor puede usarse

fácilmente en instalaciones normales cuyas, especificaciones generalmente

establecen el 90%. Sin embargo, para estructuras de porte mayor, o para

casos con relleno más alto, debe considerarse la selección de material de

mejor calidad para el relleno y exigir su empleo en la construcción.

2. PRESIÓN PARA EL DISEÑO

Cuando la altura del relleno el igual o mayor que la luz o el diámetro estructura,

utilice el gráfico de factores de carga, para determinar el porcentaje de la carga

total que actuará sobre el acero. Para casos normales, es valor de 85% para el

suelo corresponderá a un coeficiente de 0.86. el coeficiente de carga, K, se

aplica a la carga total para obtener la presión de diseño, P, que actúa sobre el

acero. Si la altura de la cobertura es menor que el diámetro de la tubería, se

presume que la carga total actúa sobre la tubería, y CT (carga total) = P

P = K X (CM + CV), cuando H L

P = (CM + CV), cuando H < L

Siendo: P = presión de diseño, en Kgs/m²

K = coeficiente de carga

CM = carga muerta, en Kgs/m²

CV = carga viva, en Kgs/m²

H = altura de la cobertura en m.

L = luz en m.

3. COMPRESIÓN ANULAR

El empuje compresivo sobre la pared del conducto es igual a la presión radial

que actúa sobre la pared multiplicada por el radio de la pared, 0: C = P X R.

Este empuje, llamado "Compresión anular", es la fuerza que actuara sobre la

pared del conducto. Para las estructuras normales en las que el arco superior

se aproxima a una forma semicircular, es conveniente reemplazar el radio de la

pared por la mitad de la luz.

Luego: C = PX

Siendo: C = compresión anular, en kgs/m

P = Presión apara diseño, en kgs/m²

L = Luz, en m

4. ESFUERZO DE PARED ADMISIBLE

La Fig. 3-6 muestra los esfuerzos compresivos máximos, fb para estructuras de

acero corrugado con relleno compactado a la densidad normal 85% según

AASHO (Asociación Estadounidense de Funcionarios de Vialidad de los

Estados) y un límite mínimo de fluencia de 2320 Kg/cm². La compresión

máxima para las paredes de la tubería se expresa en las ecuaciones que

siguen: (4), (5), y, (6). La primera de estas ecuaciones da el límite de fluencia

mínimo especificado para el acero que representa la zona de aplastamiento de

la pared. o de deformación. La segunda ecuación corresponde a la zona de

interacción de la deformación, o de pandeo. La tercera se refiere a la zona de

pandeo del anillo.

1. f = f = 2320 Kg/cm², cuando < 294 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .(4)

2. f = 2812.31 - 0.0057 , cuando n > 294 y < 500 . . . . . . . . . . . . . . . . (5)

3. f = , cuando > 500 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (6)

siendo: D = Diámetro, o luz, en cm.

r = Radio de giro en cm.

Se aplica un coeficiente de seguridad de 2 para el esfuerzo máximo de la

pared, para obtener el esfuerzo para diseño, f

fc = .................................................. (7)

5. ESPESOR DE PARED

El área de pared necesaria, A, se calcula en base a la compresión calculada en

la pared de la tubería, C, y el esfuerzo admisible, f .

................................................(8)

En la Tabla 3-2 se elige el espesor de pared que proporciona el área necesaria,

con la misma corrugación empleada para determinar el esfuerzo admisible.

6. VERIFICACIÓN DE LA RIGIDEZ PARA EL MANIPULEO

En base a la experiencia, se han establecido y formulado exigencias mínimas

para la rigidez de la tubería para el manipuleo práctico y la instalación sin que

hagan falta cuidados especiales ni refuerzos. El coeficiente de flexibilidad

resultante. CF, limita el tamaño de cada combinación de corrugación y espesor

de metal.

CF .......................................(9)

siendo: E = Módulo de elasticidad = 2,11 x 10` kg/cm²

D = Diámetro, o luz. en cm

I = Momento de Inercia de 1 pared, en cm4/cm.

Valores máximos de C F recomendados para instalaciones; normales:

CF = 0,242 cm/Kg para tubería armada en planta, con

costuras remachadas. Soldadas, o helicoidales, en

diámetros de 305 cm nominales (120 pulg.) o

menos.

CF = 0,112 cm/Kg para tubería armada en obra, con

costuras empernadas, en todos los diámetros en

excesos de 305 cm nominales (120 pulg.)

Pueden emplearse valores más altos, teniendo cuidado especial de haberlos

comprobado en la práctica. La condición de zanja, como en el diseño de

cloacas, es un ejemplo. La experiencia con tubería de aluminio constituye otro

caso. Por ejemplo, el coeficiente de flexibilidad admisible para la tubería de

aluminio, en algunas especificaciones nacionales estadounidenses es más del

doble del que se recomienda más arriba para el acero. Esto ha ocurrido porque

el aluminio tiene solamente una tercera parte de la rigidez del acero, razón por

la cual el módulo de elasticidad para el aluminio es de solamente 7x105 Kg/cm²

contraste con 2,11x106 Kg/cm²

Tabla 3-2 Momento de Inercia y Sección Transversal de las Chapas y

Planchas de Acero Corrugado para Conductos Subterráneos

Las medidas de las corrugaciones son nominales, sujetas a tolerancia de fabricación

*Nótese que los valores son por metro de ancho.

Corrugación:

Peso y

Profundidad

Espesor Especificado en mm.

0.864 1.016 1.321 1.626 2.007 2.769 3.505 4.267 4.775 5.537 6.325 7.112

Momento de Inercia, I , en cm4/m de ancho*

38.1*6.40 mm 0.3414 0.4097 0.5599 0.7238 0.9286 1.4066 1.9801 2.6766

50.8*12.7 mm 1.6114 1.8709 2.5127 3.1818 4.0285 5.8038 7.7292 9.8186

67.7*12.7 mm 1.5295 1.8435 2.4561 3.0999 3.9192 5.6126 7.4288 9.3816

76.2*25.4 mm 7.0191 8.4393 11.2934 14.1885 17.8346 25.3317 33.0609 41.1042

152.4*50.8m

m99.0052 126.0922 157.5889 176.9803 207.9791 239.5242 271.7521

Sección Transversal de Pared, en cm² por m de ancho*

38.1*6.40 mm 8.05 9.65 12.87 16.11 20.11 28.17 36.24 44.30

50.8*12.7 mm 8.65 10.35 13.10 16.40 20.49 28.70 36.91 45.15

67.7*12.7 mm 8.20 9.84 13.10 16.40 20.49 28.70 36.91 45.15

76.2*25.4 mm 9.41 11.30 15.05 18.84 23.56 33.02 42.50 52.03

152.4*50.8m

m32.94 42.40 51.84 57.98 67.71 77.43 87.19

para el acero. Cuando este grado de flexibilidad es aceptable para el aluminio,

lo es igualmente para el acero.

7. VERIFICACIÓN DE LAS COSTURAS EMPERNADAS

Las costuras normales de tubería, efectuadas en planta. según se indica

detalles de los Productos, son satisfactorias para todos los diseños dentro de

los máximos permisibles para esfuerzos de pared de 1.160 Kg/cm². Sin

embargo, las costura empernadas en taller o en obra continuarán siendo

evaluadas en base a los valores de ensayos para columnas sin curvar y sin

apoyo. Las costuras empernadas (normales en el caso de la: chapas

estructurales) deben tener una resistencia para ensayos igual al doble de la

carga para diseño en la pared de la tubería.

La Tabla 3-3 muestra los valores admisibles para el diseño (la mitad de los

valores máximos) de junta, empernadas para corrugaciones de 152,4x50,8 mm

y 76,2x25.4 mm (6x2 pulg. y 3x1 pulg.), ensayadas en condiciones de columna;

cortas sin soporte. Por razones de conveniencia, se indica igualmente el

esfuerzo de pared que corresponde a la resistencia admisible para la junta.

Tabla 3-3 Datos para el Diseño de Costuras Empernadas

Tubería de Chapas Estructurales

Corrugaciones de 152.4 * 50.8 mm (6 * 2 pulg)

- 4 pernos de ¾ pulg (19 mm ) por 0.305 m

Tubería de Acero Corrugado

Corrugaciones de 76.2 * 25.4 mm

(2 * 1 pulg )

- 8 pernos de ½ pulg (12.7 mm) por

0.305m

Espesor enResistencia

Admisible(½ de la máxima

en Kg.)

Esfuerzo

Correspondient

e de la Pared en

Kg/m

Resistencia

Admisible(½ de la máxima en

Kg.)

Esfuerzo

Correspondient

e de la Pared en

Kg/mmm pulg

1.626 0.064 21.430 1140

2.007 0.079 26.638 1112

2.767 0.109 31.250 949 39.459 1196

3.505 0.138 46.133 1091 47.472 1119

4.267 0.168 60.271 1161 52.681 1014

4.775 0.188 69.200 1196

5.537 0.218 83.337 1232

6.325 0.249 98.219 1274

7.112 0.280 107.148 1232

DEFLEXION

La deflexión del conducto no es generalmente el criterio para diseñar la pared

del conducto, es decir el espesor del metal y las medidas de las corrugaciones.

Se ha demostrado que el material para relleno, compactado de acuerdo con la

práctica normal mínima ( densidad normal 85% según AASHO), es más que

adecuado para permitir que el conducto soporte carga en compresión anular

hasta su resistencia máxima contra el aplastamiento y el pandeo, sin peligro de

deformación. Véase la Fig. 3-6.

Sin embargo, la deformación de los conductos flexibles sigue siendo una

consideración importante en el caso de los conductos enterrados. En algunos

casos, las medidas de la luz interior, y la forma, son de importancia. Cuando el

relleno inapropiado permite una deformación significativa, es importante

evaluar la situación desde el punto de vista estructural.

La importancia de la deflexión en la integridad estructural del conducto, es

función de la magnitud y, la naturaleza del movimiento. Si la deformación es

una distorsión suave y simétrica de la pared del conducto, una desviación del

5% de la redondez absoluta se considera aceptable desde el punto de vista

estructural. Una deformación de aproximadamente el 20% de la redondez,

generalmente producirá la inversión de la curvatura.

La deflexión de una estructura de acero corrugado enterrada es

indudablemente de mayor interés en los casos de coberturas altas. En tales

casos, la rigidez anular de la tubería es relativamente pequeña en comparación

con la carga, y es aceptable presumir que la deflexión vertical de la tubería es

igual a la deformación vertical del suelo.

La deformación vertical del suelo debajo de una cobertura de altura

especificada puede determinarse únicamente conociendo la relación entre el

esfuerzo y la deformación del suelo en cuestión. En breve, es necesario

conocer el módulo de elasticidad del suelo en estado de compactación que se

prevé para la instalación, bajo la cantidad de presión que ejercerá la altura del

recubrimiento.

La Figura 3-7 presenta curvas correspondientes a la relación entre el esfuerzo

y la deformación en suelo sin cohesión, obtenidas en ensayos reales en obra.

En estas curvas se puede notar que se necesitan varias determinaciones para

poder estimar correctamente la deformación de una instalación específica.

Estas curvas, ilustran lo que se ha dicho más arriba, es decir que la

deformación será menos que critica para el comportamiento de la tubería

cuando se ha efectuado la compactación hasta la densidad normal 85% según

AASHO. Suponiendo que se desea estimar si la deformación será de 1,2 o 3%,

en un caso dado es de importancia primordial conocerlas características

esfuerzo-deformación del suelo para las condiciones imperantes.

Para instalaciones importante, donde esta información es significativa, pueden

ensayarse muestras del suelo en un laboratorio para determinar el módulo del

suelo al porcentaje requerido de densidad normal AASF10. Se han propuesto

varios métodos para determinar este módulo. Se recomiendan para consulta

las referencias (14) y (15). Para casos menos críticos, las Figs. 3-8, 3-9 y 3-10,

proporcionan curvas esfuerzo-deformación típicas para suelos de varios tipos,

que pueden servir como guía en la estimación de la deflexión.

TUBOS ABOVEDADOS

La forma de la tubería abovedada presenta problemas especiales para el

diseño, que no existen con las tuberías circulares o con elongación vertical. Las

tuberías abovedadas generan presiones esquineras mayores que la presión en

el relleno. Esto, y no el esfuerzo en la pared de la tubería, constituye el factor

que en la práctica limita el diseño.

Para calcular la presión esquinera, no hay, que considerar la resistencia del

acero corrugado a la flexión, y determinar cargas admisibles basadas en la

presión admisible sobre el suelo en las esquinas. Suponiendo un momento

resistente cero de la pared de la tubería, la compresión anular, C, es la misma

en cualquier punto de la tubería abovedada. Luego C=P×R en cualquier punto

de la periferia. Esto significa que la presión normal en la pared de la tubería

abovedada es inversamente proporcional al radio de la pared.

La instalación apropiada de las tuberías abovedadas es esencial. Véase en la

Fig. 3-13, la información correspondiente.

La presión limitante para el diseño se determina en base a la presión admisible

del suelo en las equinas. Un relleno especial en la esquinas, tal como piedra

triturada o tierra con cemento, pude aumentar con límites. Se sugiere un valor

máximo de 29,3 toneladas por m² de presión esquinera para uso normal.

Tabla para Cargas Vivas E 80

Para tuberías abovedadas construida, con tubería corrugada de diámetros

normales (corrugaciones de 67,7 x 12,7 mm). ignorar la resistencia a la flexión

de la pared de la tubería abovedada no producirá resultados útiles para cargas

pesadas tales como Cooper E 80 o similares. La combinación de la resistencia

a la flexión de las esquinas con radio reducido, y la distribución longitudinal de

la carga viva a lo largo de la corona de la tubería, permite un desempeño

aceptable aunque el análisis, del momento cero haga inaceptable el producto.

La base para tales diseños consiste en tablas de calibres estrictamente

empíricas. La Tabla HC-9 para cargas de ferrocarril sobre diámetros normales

de tubería abovedada corrugada mantiene la tabla de calibres, basada en la

experiencia, que se ha estado empleando durante los ultimo 25 años.

BOVEDAS

Otro "caso especial" comprende el diseño estructural de bóvedas de acero

corrugado sobre cimientos rígidos. Como el anillo de acero esta fijado en la

base de la bóveda, y no puede penetrar en el relleno en ese punto, tiene que

considerarse la influencia del pandeo del tipo columnar.

Los criterios para el diseño estructural de bóveda se dividen en dos clases: (1)

bóveda con forma semicircular: y (2) bóvedas con forma de herradura, con

ángulo de reentrada de la bóveda en la base de 20 grados o más de la vertical.

Esa última configuración permite que el anillo de la bóveda se "asiente" en el

suelo de la base, evitando el pandeo local en ese punto.

El caso más restrictivo es el de la bóveda con forma semicircular (o menos que

semicircular). Se ha demostrado que la resistencia máxima a la compresión en

la bóvedas con esta conformación es considerablemente menor al equivalente

para la tubería totalmente circular. Sólo el empleo de factores de seguridad

muy altos ha tornado práctico el empleo de esta forma común de bóveda. Es

evidente entonces que los esfuerzos compresivos admisibles con estas formas

tienen que mantenerse en el orden de magnitud establecido por la "resistencia

de la costura" dividida por 4.

La situación es mejor cuando la bóveda es del tipo de herradura con un ángulo

de reentrada de la bóveda en la base de 20 grados o más.

BOVEDAS SOBRE CIMIENTOS RIGIDOS

1. Bóvedas Semicirculares o Menores, y bóvedas tipo Herradura con <

20°

Emplear la mitad del esfuerzo de pared admisible para una tubería circular con

luz equivalente.

2. Bóvedas Tipo herradura

a. Para ángulos de reentrada en la base entre 20 y 30 grados. Emplear un

esfuerzo admisible de 75% del que se calcule para una tubería circular con luz

equivalente.

b. Para ángulos de reentrada en la base mayores de 30 grados. Emplear un

esfuerzo de diseño igual al que corresponde a una tubería circular equivalente.

Un las páginas siguientes se muestran prácticas para otros diseña:, que

incluyen la preparación de los cimientos, el relleno, la cobertura mínima, y la

terminación de los extremos.

EJEMPLOS

Los ejemplos siguientes ilustran la aplicación de los procedimientos para

diseño que se han expuesto en las páginas anteriores. Estos ejemplos

incluyen: (1) Tubería con diámetro nominal de 1,22 m (48 pulg.), debajo de un

terraplén de 18,29 m de altura: (2) Tubería con diámetro nominal de 3,05 m

(120 pulg.), debajo de un terraplén de 19,81m de altura: (3) Tubería abovedada

de 6,10 x 3,96 m debajo de un terraplén de I,83 m de altura: 14) Bóveda con

luz de 7,01 m, y (5) Paso inferior para vehículo, debajo de un terraplén con 9,75

m. de altura.

Ejemplo 1

Datos conocidos: Diámetro necesario par,: la tubería: 1.22 m

Altura de la cobertura: 18,29 m

Carga viva, CV, = H 20

Peso del suelo, p (por unidad) = 1.922 Kg/m3

Hallar: Espesor de la pared y tipo de corrugación

SOLUCION:

1. Densidad (compactación) Necesaria para el Relleno:

90 (normal según AASHO. Debe suponerse un mínimo de 85% para cl

proyecto.

2. Presión para el Diseño:

Pp = K (CM + CV ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ecuación (2)

donde CM = H x p = 18.29 X 1922 = 35.1 53,4 Kg/m²

De la Tabla 3-I. CV es despreciable para coberturas mayores de 2,40 m

De la Fig. 3-5, K = 0.86

Luego P- = 0,86 x (35.153,4 + 0) = 30.231,91 Kg/m² = carga sobre la tubería

3. Compresión anular:

C = Pp X ............................... (3)

donde L = luz, en m

Luego C= 30.231.91 x = 18.441,5 Kg/m

4. Esfuerzo Admisible para la Pared:

donde 1. = límite d: esfuerzo de la pared

De la fig. 3-6. fb = 2320 Kg /cm² para corrugaciones de 67,7 x 12,7 mm

(2 2/3 X 1/2 pulg.) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (4)

Luego fc = = 1160 K/cm²............................................................... (7)

5. Area del Corte Transversal de la Pared:

A = =15.898 cm²/m . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (8)

En la Tabla 3-2 un espesor especificado de 1,626 mm proporciona una

superficie de pared, sin revestimiento, de 16,40 cm²/m.

6. Rigidez para el Manipuleo.

CF = = coeficiente de flexibilidad = 0,242 cm/kg máx.

donde D = diámetro, en cm = 122 nominales

E = modulo de elasticidad = 2,11x106 Kg/cm²

I = momento de inercia, cm²/cm

De la Tabla 3-2 para el espesor especificado de 1,626 mm.

I = 0,0310 cm4/cm

Luego CF= =-0,228 cm/Kg

0,228 < 0,242, luego la corrugación de 67,7 x12,7 mm esta bien.

SOLUCION ALTERNATIVA.- Con tubería con corrugaciones de 76,2x 25,4 mm

(3 x 1 pulg.)

4A. Esfuerzo Admisible para la pared:

fc = 1160 Kg/cm² (ver los cálculos para la primera solución)

5A. Area del corte Transversal de la Pared:

según la Tabla 3-2, un espesor especificado de 1,626 mm proporciona una

superficie de pared, sin revestimiento, de 1,84 cm²/m

6A. Rigidez para el Manipuleo

Según la tabla 3-2 para un espesor especificado de 1,626 mm. I = 0,0,1419

cm4/cm

Luego CF =

0,05 < 0,228, luego la corrugación de 67,7 x 25,4 mm también es aceptable

RESPUESTA: Un espesor de pared de 1,626 mm especificados, es

adecuado para la tubería de acero corrugado, ya sea con corrugaciones de

76,7 x 12,7 mm (22/3 x 1/2 pulg.) o de 76,2 x 25,4 mm (3 x 1 pulg.)

Ejemplo 2

Datos conocidos: Diámetro necesario para la tubería = 3,05 m (120 pulg.)

Altura de la cobertura, H = 19,51 m

Carga viva, CV = E 80

Peso del suelo, p, (por unidad) = 1922 Kg/m²

Hallar: Espesor de la pared y tipo de corrugaciones (ensayar con

corrugaciones de 76,2 x 25,4 y de 152,4 x 50,8 mm 3x1 y 6x1

pulg.)

SOLUCION:

1. Densidad Necesaria para el Relleno:

90% normal según AASHO. Debe suponerse un mínimo de 85% para el

diseño.


CM = H X p = 19,81 x 1922 = 38.075 Kg/m² (CV es despreciable)

De la Fig. 3-5 K = 0,86

Pp = 0,86 X (38.075 + 0) = 32.744 Kg/m². . . . . . . . . . . . . . . Ecuación (2)

3. Compresión Anular:


Donde: fb = esfuerzo máximo para la pared

De la Fig. 3-6, fb = 2.147 kg/cm² para corrugaciones de 76,2x 25,4 mm

( 3 x1 pulg.) ............................................................... (4)

Luego fc= =1074 Kg/cm² ......................................(7)


cm²/m exigidos

según al tabla 3-2 un espesor especificado de 4,267 mm proporciona una

superficie de pared sin revestimiento de 52,03 cm²/m

6. Rigidez para la Manipulación:

CF= = coeficiente de flexibilidad = 0,112 máx.

Según la tabla 3-2 un espesor especificado de 4,267 mm proporciona

una superficie de pared sin revestimiento de 52,03 cm²/m

6. Rigidez para manipulación:

CF= = coeficiente de flexibilidad = 0,112 máx.

Según la tabla 3-2 para el espesor especificado de 4,267 mm, I = 0,411 cm4/m.

0,107 < 0,112 luego la corrugación de 76,2 x 25,4 mm está bien.

SOLUCION ALTERNATIVA.- Con Tubería de chapas Estructurales con

Corrugaciones de 152,4 X 50,8 mm (6 X2 pulg.)

4A. Esfuerzo admisible para al pared

fc = 1,159 kg/cm²

5A. Área del corte Transversal de la Pared:

Según la Tabla 3-2 un espesor especificado de 4,267 mm proporciona una

superficie de pared sin revestimiento, de 51,84 cm²/m.

6A. Rigidez para la Manipulación

Según Tabla 3-2, para un espesor especificado de 4,267 mm, I = 1,5759

cm² cm.

0,028 < 0,112

luego las corrugaciones de 152,4 x 50,8 mm (6x2 pulg.) también son

aceptable,.

7. Resistencia de la Costura Empernada:

según la Tabla 3-3, la resistencia admisible para las costuras en chapas de

4.267 mm es de 60,274 Kg/m, o sea más que la carga para el diseño, que es

de 49.935 kg/m (del Item 3 ).

RESPUESTA: Un espesor de pared especificado de 4,267 mm es adecuado

para corrugaciones de 76,2 x 25,4, o 152,4 x 50,8 mm (3 x 1 o 1 x 6 pulg.).

Ejemplo 3

Datos conocidos: tubería abovedada, luz de 6,22 m, Flecha de 3,96 m.

Corrugaciones de 152,4 x 50,8 mm (6 x 2 pulg.)

radio de las esquina, 78,7 cm

Altura de la cobertura. H = 1,83 m

Carga viva, CV = H 20

Peso del suelo, p = 1922 kg/m3

Hallar: a) Exigencias para el espesor de la pared y para el empernado

b) presión sobre las chapas esquineras

SOLUCION:

1. Densidad Fxi~id:r para el Relleno:

90% normal según AASHO, especificada. Debe suponerse un mínimo de

85% para el diseño


Pp = K(CM + CV) ...........................................Ecuaciones (2)

Siendo: CM = H x p = 1,83 x 1922 = 351 kg/m²

Según la tabla 3-1, CV = 976 Kg/m²

K = 1,0 cuando la altura de la cobertura es menor que la luz

Pp = 1,0(3517 + 976) = 4493 Kg/m²


.................................................Ecuaciones (3)

donde: L = luz en m = 6,22

luego = 13873 kg/m.


siendo: fb = esfuerzo máximo de la pared

Según la Fig. 3-6, fb = 2088 Kg/cm² para corrugaciones de 152,4 x 50,8 mm(6x

2 pulg.)

Luego fc Kg/cm²


cm²/m necesario

Según la Tabla 3-2 un espesor especificado de 2,768 mm proporciona una

superficie de pared sin revestimiento, de 32,94 cm²/m.

6. Rigidez para Manipuleo:

CF = = coeficiente de flexibilidad = 0,112

siendo: D = diámetro, o luz, en cm = 622

E = módulo de elasticidad = 2,11 x 106 Kg /cm²

I = momento de inercia, cm4/cm.

según la Tabla 3-2 para un espesor especificado de 2,768 mm, I = 0,990

cm4/cm

Luego = 0,185 > 0,112

Según la tabla 3-2 ensáyese un espesor especificado de 4,775 m. I = 0,99

cm4/cm

Luego = 0,104 < 0,112 está bien


Según la tabla 3-3 la resistencia admisible para la costura para un espesor de

4,775 mm es de 69,244 kg/m. Esta cifra es mayor que la carga para el diseño

de 13,976 Kg/m (Item3, y consiguiente es aceptable.

b. Presión de Apoyo Esquinera sobre el suelo:

Pp = Pp = presión esquinera en kg/m²

Donde Rt = radio superior (empléese la mitad de luz) = 311 cm.

Rc = 78,7 cm

Luego Pc = 4493 x = 17.755 kg/m².

Es indispensable que la presión de apoyo esquinera admisible sea por lo

menos 19,5 toneladas por m².

RESPUESTA:

a) El espesor especificado de una pared de 4,775 mm con costura empernada

normal es aceptable.

b) La presión de apoyo esquinera para esta instalación será de 17,755 kg/m²

Ejemplo 4

Datos conocidos: Bóveda de chapas estructurales: Luz = 7,01 m, Flecha =

3,12 m;

Corrugaciones de 152,4 x 50,8 mm (6 x 2 pulg.)

Altura de la cobertura, H = 5,79 m


Peso del suelo, p = 1922 Kg/m²

Hallar: Espesor de la pared y tipo de costura empernada necesaria

SOLUCION:

1. Densidad Necesaria para el Relleno:

9% normal según AASHO, especificada. Debe suponerse un mínimo de 85%

para el diseño.


Pp = K(CM + CV)

donde: CM = H x p = 5,79 x 1922 = 11.1128 Kg/m²

Según la Tabla 3-1. CV = despreciable

K = 1,0 (altura de la cobertura menor que la luz)

Luego C = 11.128x = 39.004Kg/m de bóveda.

3. Compresión Anular

..............................................Ecuación (3)


luego = 11.128x = 39.004 kg/m de bóveda


para la tubería circular

para la bóvedas con forma semicircular o menor

donde: fb = esfuerzo máximo de la pared

según la fig. 3-6 fb = 1.896 kg/cm² para corrugaciones de

152,4 x 50,8 mm (6 x 2 pulg) ............................................(4)

luego fc = Kg/cm² ............................................(7)


necesarios ...........................................(8)

según la Tabla 3-2. un espesor especificado de 7,112 mm proporciona una

superficie de pared, sin revestimiento, de 87,19 cm²/m

6. Rigidez para el Manipuleo

= coeficiente de flexibilidad = 0, 112

donde: D = diámetro o luz, en cm = 701

E = módulo de elasticidad = 2,11x 106 Kg/cm²

I = momento de inercia, en cm4/ cm.

Según la Tabla 3-2 para un espesor especificado de 7,112 mm, I = 2,717cm4/

cm.

Luego CF = = 0,086 < 0,112

RESPUESTA: Se requiere un espesor especificado de pared de 7,112 mm,

con empernado normal.

Ejemplo 5

Datos conocido: Paso Inferior para Vehículos: luz 5,94 m, fecha 5.36 m.

Corrugaciones 152,4 x 50,8 mm (6 x 2 pulg.)

Altura de al cobertura, H = 9,75 m


Peso del suelo, p = 1922 kg/ m3

Hallar:

a) Espesor de la pared y tipo de costura empernada necesaria

b) Presión de apoyo esquinera

SOLUCION

1. Densidad Necesaria para el relleno:

90% normal AASHO especificada. Debe suponerse un mínimo de 85% para

diseño

2. Presión para Diseño:

Pp = K(CM + Cv)

Siendo: Cm = H x p = 9,75 x 1922 = 18.740 kg/m²

Según la fig. 3-5 K = 0.86

Luego. Pp = 0,86(18740 + 0) = 16,112 kg/m²


.........................................Ecuación (3)


luego: C = 16112 x = 47,853 kg/m


donde: fb = esfuerzo máximo de la pared

Según la Fig. 3-6, fb = 2,154 Kg/cm² para corrugaciones de 152,4 x' 50,8 mm (6

x 2 pulg.) .............................................................. (4)

Luego fc = = 1.077 Kg/cm² ..........................(7)


=44,43 cm²/m exigidos ........................(8)

Según la Tabla 3-2, el espesor especificado de 4,267 mm proporciona una

superficie de pared, sin revestimiento, de 51,84 cm²/m.

6. Rigidez para el Manipuleo:

= coeficiente de flexibilidad = 0.112 máx.

donde: D = diámetro o luz. en cm = 594

E = módulo de elasticidad = 2,1 1 x 106 Kg/cm²

I = momento de inercia, en cm4/ cm.

Según la Tabla 3-2, para un espesor especificado de 4,267 mm, I =

1,5759 cm4/ cm.

Luego, CF = 0,106 < 0,112


Según la Tabla 3-3, la resistencia admisible para la costura empernada con

espesor de 4.267 mm es de 60.271 Kg/m. Esta cifra es mayor que la carga

para diseño de 47.882a Kg/m.

(b) Presión de Apoyo Esquinera sobre el Suelo:

en kg/m²

donde: R, = radio superior (empléese la mitad de la luz) = 2,97 m.

R, = radio esquinero = 1,19 m.

Luego, Pc = 16.112 x = 40.21 Kg/m²

Los cimientos y el relleno contra las chapas esquineras deben tener una

capacidad resistente de 39 toneladas/m². Puede ser necesaria la colocación de

roca triturada o grava sin cribar en un espacio excavado debajo de las chapas

esquineras.

RESPUESTA:

a) Un espesor especificado de pared de 4,267 mm, con costura empernada

corriente, será adecuado.

b) La presión esquinera para esta estructura será de 40,212 Kg/m², lo que

podrá requerir medidas especiales.

UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO

FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL, DE SISTEMAS Y ARQUITECTURA

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

ALCANTARILLAS

CURSO : ESTRUCTURAS HIDRÁULICAS

DOCENTE : ING° ARBULU RAMOS JOSE

ESTUDIANTE : PISCOYA PASTOR JORGE

CODIGO : 960597K

PERIODO ACADEMICO : 2002 – I

LAMBAYEQUE, 10 DE JUNIO DEL 2002

RESUMEN EJECUTIVO







El presente trabajo nos da un enfoque general de los factores necesarios para

la ubicación de alcantarillas, entendiéndose por ubicación de alcantarillas a la

alineación y el declive con respecto a la calzada y al curso de agua. La

ubicación correcta es importante porque ejerce influencia sobre lo adecuado

de la abertura, la conservación de la alcantarilla, y el posible derrumbamiento

de la calzada. A pesar de que la instalación de cada alcantarilla constituye un

problema distinto, los pocos principios que se exponen a continuación tienen

aplicación en la mayoría de los casos.

Los conductos de acero corrugado, reconocidos desde hace mucho tiempo por


pesadas, se conocen ahora como el resultado de una compleja combinación- la



actúa con el relleno de tierra que lo rodea para soportar las cargas. Recientes

investigaciones han demostrado que la estructura subterránea ideal funcionará

de manera que toda la carga actúa sobre el suelo que la rodea y la cubre. Las

estructuras de acero corrugado se aproximan a estas condiciones.



sistema combinado suelo – acero.


altos y con tuberías de diámetro mayor, han permitido un enfoque más preciso



máximo para los tubos en toda la escala útil de densidades del suelo; y se


sin necesidad de coeficientes de seguridad excesivos.

Asimismo en este trabajo se presenta el contenido del diseño estructural de

alcantarillas, partiendo del estudio y evaluación de las cargas sobre estructuras

enterradas, siendo esta la primera consideración de un proyecto, estando

sujetos los conductos subterráneos a dos tipos principales de cargas: las

cargas muertas y las cargas vivas. Haciendo un énfasis en las cargas

aeroportuarias, de suma importancia principalmente en su relación con la

cobertura mínima necesaria.

Luego se presenta todo el proceso del diseño estructural de estructuras

enterradas que consiste en los siguientes pasos:





10.Determinación del esfuerzo compresivo aceptable para el diámetro de la


11.Calculo de la compresión en la pared de la tubería.

12.Determinación del espesor necesario.

13.Verificación de la rigidez mínima para el manipuleo.

14.Verificación de las exigencias de la costura empernada (si corresponde)

También se tiene en cuenta la deflexión del conducto que no es generalmente

el criterio para diseñar la pared del conducto.

Finalmente se hace referencia de criterios para los casos prácticos de diseño

de tubos abovedados y de bóvedas complementándose con ejercicios de

aplicación para el diseño de casos particulares.

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