cedex-calculo tubos 2005

7/25/2019 CEDEX-calculo Tubos 2005

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CEDEXCENTRO DE ESTUDIOS Y EXPERIMENTACION DE

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AFTHAPASOCIACION DE FABRICANTES DE TUBERIAS DE

HORMIGON ARMADO Y PRETENSADO

Luis-A. Agudo Fernndez Madrid, 15 de marzo de 2005

IV JORNADA SOBRE TUBERAS DE

PRESIN DE HORMIGN

ARMADO Y POSTENSADO


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I N D I C E

1 INTRODUCCIN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41.1 EL PROGRAMA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41.2 USO DE LA AYUDA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

2 INICIANDO EL CLCULO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

3 TUBOS DE HORMIGN ARMADO CON CAMISA DE CHAPA . . . . . . . 193.1 BALANCE ENTRE ARMADURAS INTERIOR Y EXTERIOR . . . 203.2 ARMADURA EXTERIOR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223.3 CAMISA Y ESPIRAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

3.4 ESPESOR MXIMO DE LA CAMISA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

4 RESISTENCIAS Y SEGURIDAD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 234.1 HORMIGN A COMPRESIN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 234.2 HORMIGN A TRACCIN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 234.3 CARACTERSTICAS DEL ACERO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 234.4 TENSIN DE CLCULO DEL ACERO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 234.5 MAYORACIN DE CARGAS Y MINORACIN DE MATERIALES

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

5 TIPO DE COLOCACIN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

6 DIMENSIONES DEL TUBO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 256.1 DIMETRO INTERIOR. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 256.2 ESPESOR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 256.3 RECUBRIMIENTO EXTERIOR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 256.4 DENSIDAD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

7 CUNA Y RELLENO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 267.1 TIPO DE APOYO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 267.2 TIPO DE COLOCACIN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

7.3 ALTURA DE RELLENO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 297.4 ANCHO DE ZANJA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 327.5 CARACTERSTICAS DEL RELLENO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

8 CARGA VERTICAL TOTAL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

9 CARGAS CONCENTRADAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

10 ZANJA TERRAPLENADA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

11 TERRAPLN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

12 TUBOS DE HORMIGN POSTESADO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37


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12.1 HORMIGN POSTESADO CON CAMISA EMBEBIDA . . . . . . . . 3812.2 HORMIGN POSTESADO CON CAMISA REVESTIDA . . . . . . . . 38

13 CALCULO DE TUBOS POSTESADOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3913.1 MDULOS DE ELASTICIDAD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3913.2 PRESIN DE PRUEBA DEL PRIMARIO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3913.3 ESPESOR DE LA CAMISA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4013.4 RESISTENCIAS CARACTERSTICAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

13.4.1 Del primario al zunchar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4013.4.2 Del primario al final . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4113.4.3 Del revestimiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

13.5 TENSIONES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4113.5.1 Tensin de rotura del alambre de pretensar. . . . . . . . . . . . . . . 41

13.5.2 Tensin de tesado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4213.5.3 Relajacin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

13.6 COEFICIENTES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

14 CLCULO E IMPRESIN DE RESULTADOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43


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1 INTRODUCCIN

En la presente jornada vamos a intentar explicar como calcular un tubo de presinde hormign armado o postesado con el programa de la AFTHAP.

En primer lugar pedir perdn a los especialistas puesto que gran parte de miintervencin a ellos les sonar a elemental y por supuesto conocida, pero he credooportuno enfocar esta presentacin para principiantes y no para especialistas, a los cuales,

por otra parte poco puedo ensear.

1.1 EL PROGRAMA

La primera versin del programa se desarroll en lenguaje FORTRAN en 1981.

En 1992 fue homologado por la AFTHAP como programa comn a todas lasempresas de la asociacin y comenz a repartirse de forma gratuita a clientes, empresasy proyectistas.

En 1994, con motivo de una jornada similar a esta, el programa, con algunasmodificaciones de formato, se entreg como programa de MOPU - CEDEX - AFTHAP.


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En las jornadas del 2000, se renov totalmente la entrada de datos, adaptndolaa las ventajas del sistema Windows, no obstante las subrutinas de clculo son las mismasdel antiguo programa, con ligeras correcciones de detalle est pues muy probado durantecasi 20 aos.

En la presente edicin se presenta una versin nueva del programa donde se hanretocado algunas entradas de datos, permitiendo dejar en blanco las casillas de nombre decliente y obra.

Se han introducido novedades importantes tanto en clculos como en listados desalida.

- Los intervalos de clculo de presiones pueden ser distintos para cada tramo, sigue

siendo operativa la opcin antigua de calcular todos los tramos con el mismo intervalo depresiones

- Las armaduras de tubo armado, adems de la solucin nica que ha tenidosiempre el programa, ahora pueden personalizarse, el programa ofrece un abanico desoluciones con distintas camisas de chapa y puede elegirse una cualquiera de las

propuestas o introducir una totalmente definida por el usuario, de la cual el programacomprueba validez.

- Se incorporan dos nuevos tipos de listado abreviado y uno de listado de datosintermedios para pretensado (coeficientes de Lam). El usuario escoge un listado u otro

El mtodo de clculo empleado sigue paso a paso la Instruccin Eduardo Torrojaque se incluye como anejo en el disco.


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1.2 USO DE LA AYUDA

Al entrar en el men de ayuda aparecen tres posibles elecciones:

Acerca del Programa Ayuda sobre la Ayuda Contenido


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PulsandoAcerca del Programase obtiene la pantalla siguiente:

Esta pantalla sirve para saber que programa estamos usando y para rellenar lasmemorias de anejo de clculo, en las cuales los controladores de calidad insisten en que

pongamos, con qu programa y qu versin, est calculado el tubo.

Entrando enAyuda sobre la Ayudaobtenemos la pantalla siguiente:


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Para los que estn familiarizados con el sistema windows poco hay que explicar,Esta no es la ayuda especfica del programa, si no la ayuda estndar de Microsoft, acercadel uso de su programa de ayuda, explica el funcionamiento del sistema operativo.

Si pinchamos la solapaIndiceobtenemos:

Donde tenemos un ndice de temas y la posibilidad de buscar por palabras clave.


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Si elegimos el submen CONTENIDO entramos en la ayuda especfica delprograma, que corresponde al texto que se entrega con la documentacin de la jornada yque se encuentra dentro del CD - ROM.

Podemos pasar al Indice, a buscar palabras clave, o ir entrando por los distintoslibros que aparecen en pantalla.


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Si los temas contienen a su vez subtemas, estos se despliegan al pinchar y seobtienen nuevos mens.

Cuando se pincha en un tema especfico se llega a la pgina correspondiente delmanual.


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2 INICIANDO EL CLCULO

El programa nos ofrece abrir una obra previamente grabada o iniciar una nuevaobra.

Si elegimosNueva Obraobtenemos


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Los datos descriptivos de obra y cliente aparecern en los listados y es precisorellenarlos, aunque pueden emplearse espacios en blanco, un nmero o nombresabreviados.

El siguiente dato a rellenar es lapresin de clculo

Estos datos son generales y comunes a todos los tramos que introduzcamos. Sitenemos tramos con intervalos de presin distintos, ser preciso calcular todos con elintervalo ms amplio, o bien partir la obra en ficheros diferentes, como si fuesen variassubobras, calculando cada tramo como una obra completa.

Como vemos, es preciso dar una presin inicial de clculo, una presin final y, en

caso de que ambas no coincidan, un incremento de clculo.

La presin de clculo vara segn la norma que estemos empleando o la hiptesisque consideremos, en las figuras 1.1 y 1.2 se presenta como presin mxima de trabajo laenvolvente de las mayores presiones que pueden producirse, incluidas sobrepresionesaccidentales y golpe de ariete, ste es el valor habitual de clculo en normas espaolas. Enlas normas CEN se distinguen dos hiptesis, una considerando presiones mximas sinincluir golpe de ariete y otra incluyendo golpe de ariete. En las normas AWWA lassobrepresiones accidentales y golpe de ariete se engloban dentro de los coeficientes deseguridad, y por tanto la presin de diseo es presin mxima sin incluir sobrepresiones,salvo que se haya calculado especficamente el golpe de ariete y tenga un valor mayor queel estimado por la norma.


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Presin dinmica

Es la cota en cabeza de conduccin, menos la prdida de carga, para el caudal declculo. Corresponde a la cota que alcanzara el agua en un tubo piezomtrico, enfuncionamiento normal, pasando el caudal de clculo por la conduccin.

Presin esttica

Es la cota mxima del agua en el depsito de cabeza o cola. Corresponde a la cotaque alcanzara el agua en un tubo piezomtrico, cuando el caudal circulante es cero(prdida de carga nula). En el esquema de conduccin rodada se alcanza sta presincuando se cierra la vlvula final, en el esquema de impulsin se alcanza cuando se para

el bombeo y acta la vlvula de retencin.

Sobrepresin accidental

En el llenado de tuberas y en el funcionamiento normal se producen ligerassobrepresiones, generalmente debidas al aire ocluido. Un funcionamiento correcto de lasventosas reduce enormemente sta sobrepresin. La sobrepresin accidental no es un valorcalculable y generalmente se toma un coeficiente de seguridad o un valor de sobrepresin

para tener en cuenta su efecto en el tubo.

Sobrepresin por golpe de ariete

Se produce al aplicar un cambio de rgimen de caudal, en el caso de conduccinrodada al cerrar la vlvula, en el caso de impulsin al detener el bombeo.

La sobrepresin por golpe de ariete es mayor cuanto ms larga es la conducciny cuanto ms brusca es la maniobra de cambio de rgimen.

En el caso de conduccin rodada puede reducirse a valores despreciablesempleando vlvulas de cierre lento, o dispositivos que alarguen la maniobra de cierre (by-

pass con vlvula de pequeo dimetro).

En el caso de bombeo con vlvula de retencin, la maniobra de cierre es siemprebrusca, si bien puede reducirse la sobrepresin con calderines antiariete o chimeneas deequilibrio.

En cualquier caso puede limitarse la presin mxima con vlvulas de alivio depresin.

Presin mxima de trabajo

Es la envolvente mxima de todos los valores descritos anteriormente. Es ladistribucin de presiones para la cual se calcula la conduccin, segn la normativaespaola.


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Presin mnima

Es la envolvente mnima de los valores descritos anteriormente. Debe comprobarseque la presin mnima es siempre mayor que cero, es decir la lnea de energa en ningncaso debe cortar a la conduccin. Si la presin se acerca a cero se produce cavitacin, secorta el suministro y pueden daarse seriamente elementos como piezas, juntas o el propiotubo.

La presin mxima puede y debe reducirse todo lo posible, empleando los diversossistemas de seguridad disponibles.

Las sobrepresiones de llenado y funcionamiento se reducen enormemente con unabuena disposicin de ventosas en los puntos altos y un correcto dimensionamiento yfuncionamiento de estas.

En conducciones rodadas, el golpe de ariete puede reducirse a valores casi nulos,disponiendo vlvulas de cierre lento y/o ponteando la vlvula con una conduccin de

pequeo dimetro, con vlvula enclavada que realice el cierre final. En conducciones deimpulsin, el golpe por parada brusca de las bombas no puede evitarse, pero s reducirse,disponiendo las bombas en turbina si es posible, o, lo que es ms frecuente, con calderinesantiariete o chimeneas de equilibrio.

En cuanto al intervalo, tambin es un dato importante a tener en cuenta al disearuna conduccin, el tubo debe calcularse para el valor ms alto del intervalo elegido, portanto si escalonamos con mucha diferencia de salto, estamos encareciendoinnecesariamente la obra, mientras que si empleamos intervalos muy pequeos, podemosllegar al absurdo de que no hay dos tubos seguidos iguales. Una norma de buena prctica

puede ser escalonar al mximo, siempre que no queden menos de 6 tubos seguidos iguales.


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Una vez definida la obra se pasa a introducir los datos tramo a tramo. Tambinpuede modificarse un tramo ya introducido.

En la actual versin, en cada tramo puede redefinirse el intervalo de presiones declculo definido en la pantalla inicial: Obra. Los valores dados en la pantalla obra quedancomo valores por defecto para los tramos, pero si se rellenan las casillas de presiones declculo en uno o en varios tramos, estos valores prevalecen respecto al general para eseo esos tramos.


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3 TUBOS DE HORMIGN ARMADO CON CAMISA DE CHAPA

Estos tubos estn constituidos por dos armaduras, de las cuales una de ellas,generalmente la interior, est total o parcialmente constituida por una camisa de chapa deacero.

En la actual versin del programa es posible personalizar las armaduras, bieneligiendo una de las soluciones propuestas o incluso definiendo totalmente unadeterminada. Esta opcin es especialmente til para comprobar un clculo existente, o para

balancear armaduras entre cara interior y exterior.


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3.1 BALANCE ENTRE ARMADURAS INTERIOR Y EXTERIOR

El clculo del tubo se realiza en mtodo clsico considerando el hormigntotalmente fisurado.

Salvo que se limite el valor mximo de la armadura exterior el programa calculacon armadura simtrica. Esta disposicin de la armadura es vlida y es la de menor peso,

pero no es la nica posible y, dependiendo del sistema de fabricacin, puede no ser lasolucin ms econmica, puede reducirse el valor de una de las armaduras amentando laotra.

Una vez definida la solucin elegida el programa comprueba su validezpresentando las armaduras necesarias y dispuestas en clave, riones y solera. En caso de

que en alguna de las secciones la armadura dispuesta sea menor que la necesaria apareceun semforo en rojo avisando de tal circunstancia.

El aviso tiene carcter de advertencia, pero el programa acepta la solucin aunquela armadura sea inferior a la necesaria, lo cual ser o no admisible segn el criterio deltcnico que calcula el tubo. Esta opcin de personalizacin de armaduras debe usarse con


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prudencia y no la recomendamos en absoluto a usuarios con poca experiencia, salvo confines de comprobacin.

Pulsando en las flechas que aparecen al lado de la casilla de presin de clculopueden irse recorriendo las distintas presiones de clculo definidas para el tramo.

Las armaduras personalizadas quedan incorporadas y aparecern en los listados desalida sustituyendo a las calculadas por el programa mientras no variemos datos bsicosque afecten a la armadura calculada.

En esta misma pantalla se ha incorporado una entrada para comprobacin decambio de recubrimiento, esta opcin es importante si estamos tanteando soluciones conarmadura en varias capas (recordemos que el programa trabaja con recubrimientos

mecnicos no fsicos).

Si empleamos esta subrutina, aparece un aviso de que es vlida solo como tanteo,es decir, el nuevo recubrimiento probado, no queda incorporado al fichero. Si queremosrealmente cambiar el recubrimiento, debemos hacerlo en la pantalla de definicin decaractersticas geomtricas del tubo.


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3.2 ARMADURA EXTERIOR

Puede bloquearse a un valor fijo que no se sobrepase, siempre a costa de aumentarla armadura interior.

Esta opcin es muy interesante para evitar disponer 2 capas de armadura exterior.El programa advierte con un mensaje de aviso cuando se sobrepasa el valor mximo deuna capa de redondos de 12 mm.

3.3 CAMISA Y ESPIRAS

Podemos elegir una armadura interior compuesta slo por camisa de chapa o porcamisa ms espiras.

Aunque la tensin de clculo del acero se limita a 1.300 kp/cm2, valor cubiertotanto por la chapa como por el redondo, lo cierto es que este ltimo tiene una resistenciamucho mayor y da una seguridad mayor en rotura.

La norma espaola no distingue una armadura de otra, pero la AWWA permitetensiones de clculo mayores cuando se emplea una combinacin de chapa y espiras.

3.4 ESPESOR MXIMO DE LA CAMISA

El programa permite bloquear este valor, lo cual puede ser interesante pordisponibilidad de chapas, por dificultades de plegado dependiendo del dimetro, o porcondicionantes de fabricacin.


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4 RESISTENCIAS Y SEGURIDAD

El programa introduce por defecto los valores usuales de estos parmetros.

4.1 HORMIGN A COMPRESIN

Suelen emplearse resistencias elevadas. Dada la extremada calidad de loshormigones para conseguir una compacidad adecuada, los valores muy altos sonabsolutamente normales.

El programa adopta por defecto 350 kp/cm2que es un valor conservador para loshormigones habituales en tubos.

4.2 HORMIGN A TRACCIN

Es un campo calculado, consecuencia de la resistencia a compresin, segn lanorma del hormign.

4.3 CARACTERSTICAS DEL ACERO

Es un dato casi anecdtico, puesto que, independientemente de su valor, laresistencia de clculo se limita a 1.300 kp/cm2por condiciones de fisuracin. Solo en elcaso de que el valor que introduzcamos en esta casilla, dividido por el coeficiente de

minoracin, sea menor que la resistencia de clculo, intervendr en el resultado de clculodel acero.

4.4 TENSIN DE CLCULO DEL ACERO

En hormign armado, las armaduras se determinan siguiendo las frmulas de laInstruccin EH, limitando la tensin de servicio del acero a un valor de diseo que en el

programa se recomienda sea igual a 1.300 kp/cm2. Este es uno de los valores en que laInstruccin del Torroja no ha sido actualizada, ya que all se recomienda el valor 1.200

basado en condiciones de fisuracin para el redondo liso. Actualmente los redondos lisosno se emplean y las condiciones de fisuracin de la norma EH-91 son mucho menos

restrictivas que las de la EH-77 con la cual se escribi la Instruccin del Torroja.

4.5 MAYORACIN DE CARGAS Y MINORACIN DE MATERIALES

Con valores usuales no llegan a intervenir en el clculo puesto que la tensinadmisible es menor que la caracterstica dividida por la seguridad.


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5 TIPO DE COLOCACIN

El programa distingue tres casos:

Zanja Zanja terraplenada Terrapln

Siguiendo la Instruccin del Instituto Torroja, a cada una de ellas corresponde unaformulacin distinta de las cargas de tierra.

La diferencia entre los tres casos es evidente viendo las figuras que siguen, que sonlas mismas que aparecen en pantalla al calcular.


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6 DIMENSIONES DEL TUBO

6.1 DIMETRO INTERIOR

Es la magnitud que define los tubos de hormign armado con camisa de chapa.

El programa ofrece como eleccin la lista de los dimetros comerciales, que es mso menos la misma que tipifica la norma europea, no obstante, para casos especiales,

pueden introducirse a mano valores no tipificados.

6.2 ESPESOR

El programa ofrece un valor razonable por defecto y presenta en pantalla un

intervalo de valores recomendado, no obstante, en principio son vlidos otros valores y noexiste un espesor ptimo, en general depender de la tipificacin del fabricante y los

juegos de utillaje de que disponga.

6.3 RECUBRIMIENTO EXTERIOR

El programa adopta un valor por defecto que corresponde al recubrimientorecomendable para un tubo enterrado en condiciones normales. En casos especiales puedereducirse a cambio de una proteccin pasiva adicional como puede ser una pintura.

6.4 DENSIDAD

El programa toma por defecto el valor habitual de 2'5 t/ m3.


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7 CUNA Y RELLENO

7.1 TIPO DE APOYO

Los tubos deben descansar en un apoyo adecuado, generalmente una cama dearena, material granular o de hormign.

El tipo de apoyo influye enormemente en los esfuerzos que soportar el tubo. (Verfigura 5-1).

El apoyo, sea del tipo que sea, debe adaptarse perfectamente al tubo, para querealmente reparta las fuerzas de reaccin.

En el caso de apoyos granulares, basta con no compactarlos excesivamente paraque el propio peso del tubo consiga una adaptacin correcta.

En el caso de apoyos de hormign, puntuales o continuos, el tubo se nivelamediante apoyos provisionales de madera y posteriormente se rellena de hormign la zonade cuna prevista en el proyecto.

Para dar idea de la importancia del tipo de apoyo en la distribucin de reaccionesen el tubo, en la figura 5-1 se han dibujado 3 casos muy representativos.

El primer caso corresponde a una cama granular, la reaccin del terreno esuniforme en la zona apoyada.

El segundo caso presenta una cama de hormign. La reaccin es continua pero sudistribucin no es lineal, concentrndose en los extremos del apoyo.

El tercer caso corresponde a un apoyo directo, la reaccin es muy concentrada.


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7.2 TIPO DE COLOCACIN

El programa distingue dos casos:

S Relleno compactadoS Relleno sin compactar

La eleccin entre uno u otro influye bastante en el resultado final, puesto que se empleanfrmulas distintas en el clculo de cargas que gravitan sobre la tubera. En cualquier casoes fundamental que las condiciones de uso sean las previstas en el clculo.

Si la tubera tarda en entrar en servicio, las zanjas tienden a compactarse solas, portanto el estado final siempre es de zanja compactada. Lo ms lgico es calcular con estahiptesis, e imponer unas condiciones de ejecucin que no creen un estado provisional msdesfavorable que el uso final.


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7.3 ALTURA DE RELLENO

Normalmente se calcula el tubo para una profundidad media, ya que no sedimensiona para cada punto del perfil.

Si existen cargas concentradas, una altura mayor puede no estar del lado de laseguridad, en la figura vemos que para 1 y 3 m la carga influye aproximadamente igual,menos para 2 m y mucho ms para recubrimientos menores de 1 m.


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7.4 ANCHO DE ZANJA

Para la colocacin en zanja se realiza una excavacin, que debe ser suficiente parapermitir la instalacin del tubo y asegurar la estabilidad de los taludes.

En tubos pequeos, en que puede colocarse el operario con un pie a cada lado, elancho mnimo de zanja en la base es del orden del dimetro exterior ms 30 cm. En tubosmayores, que no permitan al operario poner un pie a cada lado, el ancho mnimo en la basees el dimetro exterior ms 60 cm.

7.5 CARACTERSTICAS DEL RELLENO

Pocas veces tenemos, a la hora de calcular un tubo, datos geotcnicos del material

que va a emplearse en el relleno.

El consejo prctico, avalado por larga experiencia, es adoptar los valores que elprograma tiene por defecto y que corresponden a caractersticas medias muy usuales,densidad 1'8 t/m3, ngulo de rozamiento interno 30 y tipo cohesivo-arena arcillosa (valormedio).


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8 CARGA VERTICAL TOTAL

Si se rellena esta casilla con un valor distinto de cero el programa lo toma comocarga de clculo sobre la generatriz en t/m2 y olvida todos los datos de relleno ycolocacin.

Esta opcin es interesante cuando se introducen valores muy grandes derecubrimiento, capaces de generar efecto de arco de descarga, en cuyo caso las frmulasde Marston no son de aplicacin y debe calcularse la carga por otros mtodos, por ejemplolas frmulas de Protodyakonov.


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9 CARGAS CONCENTRADAS

El programa incluye la opcin de no considerarlas, o bien una de las tres cargastipo de la Instruccin del Torroja.

Eje de 7 T equivalente a un vehculo agrcola.

Eje de 13 T equivalente a un camin.

Carro de 60 T equivalente a trfico de carretera o autova, muysimilar a la carga de ferrocarril.

Es prudente calcular siempre los tubos con el eje de 13 T, ya que es frecuente el

paso de camiones sobre la zanja en las fases de construccin.


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10 ZANJA TERRAPLENADA

Es un caso particular de zanja, que presenta una montera en terrapln por encimadel terreno natural.

El nico dato a rellenar, distinto de los ya comentados, es la distancia de lageneratriz superior del tubo al terreno natural.


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11 TERRAPLN

Los datos son similares a los de zanja, con una casilla nueva, la razn deasentamiento. Segn el tipo de terreno esperable bajo el tubo se adopta uno de los trestipos posibles:

Roca Suelo ordinario Suelo asentable

Normalmente suele tomarse el valor medio que corresponde a suelo ordinario y es

el que tiene el programa por defecto.

En el caso de terraplenes debe tenerse mucho cuidado en conocer el tipo decompactacin al disear el tubo. Un compactador de carretera, actuando en pequeastongadas, es mucho ms desfavorable que el carro de 60 T con el recubrimiento definitivo.

El programa calcula siempre el caso de terrapln, aunque se introduzcan datos decolocacin en zanja, puesto que, segn la teora de Marston, la carga calculada comoterrapln, es la mayor que puede llegar a gravitar sobre el tubo, as, cuando calculandocomo zanja se obtiene una carga mayor, el programa la elimina y adopta la carga

correspondiente a terrapln. En los listados aparece como carga adoptada.


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12 TUBOS DE HORMIGN POSTESADO

En esquema estas tuberas presentan un ncleo de hormign que incluye unacamisa de chapa, sobre el cual se arrolla bajo tensin un alambre de alta resistencia yposteriormente se reviste con hormign.

El programa admite dos tipos de diseo a los cuales corresponden clculosligeramente diferentes, camisa embebida y camisa revestida.

En ambos casos se emplean las formulas de Lam incluidas en la Instruccin delTorroja.

El clculo es iterativo, se aumentan las espiras de una en una y se comprueba que

se cumplen las condiciones de aceptacin

compresin residual en el ncleo 5 kp/cm2con carga psima tensin en todos los puntos inferior a la mxima admisible, tanto en el

ncleo al tesar como en el revestimiento con carga psima.

Esta condicin del Torroja es ms restrictiva que las normas CEN, las cualesadmiten compresin nula en el ncleo y que las normas americanas, que admiten ligerastracciones.

Los tipos de tubo posibles, como hemos dicho, son:

Camisa embebida Camisa revestida


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12.1 HORMIGN POSTESADO CON CAMISA EMBEBIDA

En este tipo la camisa est incluida dentro del ncleo de hormign y el alambre depretensar se arrolla sobre la superficie exterior de hormign (ver esquema en la figura).

12.2 HORMIGN POSTESADO CON CAMISA REVESTIDA

En este caso la camisa constituye la cara externa del ncleo y las espiras se arrollandirectamente sobre ella.

Tanto en un caso como en otro, sobre las espiras se coloca posteriormente elrevestimiento.


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13 CLCULO DE TUBOS POSTESADOS

En los apartados que siguen iremos alternando figuras correspondientes a tubos decamisa embebida o revestida.

Aunque las subrutinas y frmulas son ligeramente distintas en cada caso, los datosa introducir son los mismos, excepto en cuanto a geometra del tubo, ya que en camisaembebida se solicita el espesor del revestimiento interior y en revestida este dato esevidente.

13.1 MDULOS DE ELASTICIDAD

El programa toma los valores habituales por defecto:

2.100.000 para la camisa 2.000.000 para el alambre

13.2 PRESIN DE PRUEBA DEL PRIMARIO

Normalmente los primarios se prueban de forma estadstica a una presin que suele

ser mayor que la de servicio.

Si no se fija ningn coeficiente, el programa calcula la presin de prueba de la


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Instruccin del Torroja. Si se fija un coeficiente, se introduce una nueva condicin deaceptacin en el clculo iterativo, consistente en resistir la prueba del primario.

13.3 ESPESOR DE LA CAMISA

El programa toma por defecto 1'5 mm, valor habitual.

El espesor de camisa influye muy poco en el clculo, ya que su funcin esnicamente asegurar la estanquidad, no participar en la respuesta resistente, que en estostubos queda confiada exclusivamente al alambre de pretensar.

13.4 RESISTENCIAS CARACTERSTICAS

13.4.1 Del primario al zunchar

Debe ser suficiente para resistir en vaco el zunchado con la armadura de diseo.Si esta condicin no se cumple, el listado presenta un mensaje de error de Resistenciainicial insuficiente.

En este caso puede aumentarse la resistencia inicial igualndola a la final, lo cualequivale a un curado ms largo, o bien aumentar ambas y por tanto prescribir un hormignde ms resistencia.


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13.4.2 Del primario al final

Es la resistencia caracterstica del hormign empleado en la fabricacin del ncleo.

13.4.3 Del revestimiento

Con presiones normales no suele ser determinante y pueden adoptarse valores bajosque por otra parte son mejores para prevenir el efecto de la retraccin.

El programa toma por defecto valores habituales en la fabricacin de tubos

300 kp/cm2 en el primario al zunchar 400 kp/cm2 como caracterstica del primario 350 kp/cm2 como caracterstica del revestimiento

13.5 TENSIONES

13.5.1 Tensin de rotura del alambre de pretensar

Es la que corresponde al tipo de alambre empleado, son habituales 17.000 kp/cm2

y 18.000 kp/cm2.


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13.5.2 Tensin de tesado

Corresponde normalmente al 75% del valor de rotura.

13.5.3 Relajacin

Depende del tipo de acero, el programa adopta por defecto 6% que es un valorconservador.

13.6 COEFICIENTES

Se introducen en esta pantalla los Coeficientes de fluencia y Retraccin deprimarioyRevestimiento.

Los valores que el programa incluye por defecto estn tomados de la Instruccindel Torroja, que a su vez empleaba valores medios de la Instruccin de HormignPretensado.

Para los hormigones y curados de los tubos es probable que estos coeficientes estndel lado de la seguridad, no obstante se vienen empleando de forma sistemtica desde haceaos y son generalmente aceptados sin discusin, mientras que cambiarlos puede dar

origen a prolijas controversias de alto nivel especulativo.


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14 CLCULO E IMPRESIN DE RESULTADOS

Una vez introducidos los tramos de que consta una obra, podemos editarlos,realizar modificaciones e irlos grabando.

Por ltimo pasamos al clculo con los datos ya introducidos, puede calcularsetramo a tramo o la obra completa.


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En cualquiera de los dos casos aparece en pantalla una reproduccin reducida delos datos ms significativos del listado de salida de resultados, a fin de que comprobemossi queremos modificar los datos.

Cuando consideramos que el diseo es correcto, podemos proceder a imprimir losresultados, en impresora s obtendremos el listado completo, con todos los resultados delclculo.

En la versin 2002 se incorporan nuevos tipos de listado abreviado que aparecencomo tabular (tabla resumida de todos los casos calculados) y tipo pantalla (similar a laversin abreviada de resultados que aparece en pantalla al calcular).

En los clculos de postensado aparece un listado adicional que lanza a impresora

los valores de coeficientes de Lam que pueden ser tiles para comprobaciones

A continuacin reproducimos unos listados de salida por pantalla correspondientesa tubos de hormign armado y postesado.


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cedex-calculo tubos 2005

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