2.- Consideraciones del material - THYSSEN Plastic Solutions

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1. En terrenos no coherentes (gravas, arenas). a) Cuando se tengan que contener aguas subterráneas y el relleno de ambos lados de la tubería se apisone en seco, puede recurrirse al módulo correspondiente a terrenos apisonados. b) Cuando no tengan que contenerse aguas subterráneas, y por consiguiente, no resulte posible el apisonado, así como cuando se instale una tubería en un cauce fluvial se utilizará el módulo correspondiente a terrenos no apisonados. 2. En terrenos coherentes Pese a contenerse las aguas subterráneas y a apisonarse los rellenos no coherentes, pueden producirse con el tiempo hundimientos y mezclas. Por consiguiente, al igual que en el caso 1b, deben utilizarse los valores EB mínimos, con lo que resultan paredes gruesas. 3. Cálculo para prevenir abolladuras Se entiende por abolladura la deformación reniforme, que experimenta la sección de la tubería. Las tuberías instaladas en el agua o en terrenos situados por debajo del nivel de las aguas subterráneas, cuya presión hidrostática sea superior a su presión interior, deberán calcularse a prueba de abolladuras, lo mismo que las sometidas a vacío. La presión de abolladuras p ko de una tubería no deformada ni subterránea respecto a la presión exterior del agua o de gases, o sometida a depresión, se calcula a través de: 14 p ko = E R 4 (1 - µ 2 ) (s / r o ) 3 (5) Significando: µ = 0.4 = Coef. de contracción transversal del mat. r o = Radio medio de la tubería Las presiones de abolladura a largo plazo, calculadas a través de ecuación (5) para tuberías de Hostalen, se muestran gráficamente en la figura 9, confirmándolas en gran parte los resultados de los ensayos realizados. La presión de abolladura admisible se obtiene aplicando un factor de seguridad de 2 A las tuberías instaladas en aguas subterráneas o en cauces fluviales, el terreno circundante les ofrece en determinados casos un apoyo, incrementando su presión de abolladura respecto a las tuberías no subterráneas según la ecuación (5). Dicho incremento es tanto mayor cuanto más alta es la consistencia del terreno respecto a la rigidez de la tubería, pudiendo tenerse en cuenta a través de los factores de apoyo fs indicados en la tabla 5 : p k1 = f s p ko (6) Tabla Nº 5 : Factores de apoyo f s para tuberías HDPE Presión Nominal (bares) 2.5 3.2 4.0 6.0 10 16 Apisonando el terreno 3.2 3.0 2.8 2.3 1.2 1.0 No Apisonando el terreno 1.9 1.5 1.2 1.0 1.0 1.0 En Hormigón Teniendo en cuanta el factor de reducción fa de la figura 10 para las tuberías deformadas bajo carga, se obtiene finalmente: pk2 = fs · fa · pko (7) El factor de seguridad contra abolladuras se convierte en: S = pk2 /pw (8) Donde: Pw = w • Hw = Sobrepresión exterior del agua subterránea. Siendo: w = 1 T/m3 (peso específico del agua) 4 4 4 4 4 4 H w = Altura de las aguas subterráneas o fluviales (m) El factor de seguridad contra abolladura, debe ser S! 2. Los terrenos que, bajo los efectos del agua, adquieren las características de un líquido viscoso (p.ej. los pantanosos, lodosos)no ofrecen ningún apoyo, es decir fs = 1. en tal caso, la sobrepresión exterior pw debe calcularse análogamente a la de las aguas subterráneas. Al instalar tuberías de plástico en excavaciones practicadas con broquel, en ningún caso debe superarse la presión de abolladura admisible en las mismas. Las conducciones instaladas en aguas subterráneas, p. ej. en terrenos pantanosos, deben asegurarse suficientemente para impedir que floten, p.ej., mediante caballetes, cuya distancia entre sí depende de la flexión admisible en aquellas. Como complemente, ilustraremos con un ejemplo lo que acabamos de manifestar: Se dispone: Tubería para PN 3,2 Cobertura H = 4 m. Terreno arenoso =1900 Kg/m 3 Apisonado según DIN 4033 Densidad Proctor D p = 95% Cargas por circulación Ninguna Presión Vertical: q v = • H = 7600 Kg/m 2 = 0.08 N/mm 2 Módulo de deformación del terreno: E B = 8 N/mm 2 (tabla3) Compresión del terreno: B = qv/EB = 1 %
Rigidez de la tubería E K · I/D 3 = 2.5 · 10 3 N/mm 2 (breve) E L · I/D 3 = 0.55 · 10 3 N/mm 2 (prolongada) Según ecuación (2): R SK = 3200 R SL =14500 Según figura 8 (Curva media del margen de dispersión) (!v/ B) K = 1.55 (!v/ B) L = 1.95 Dado que la compresión del terreno B = 1 % la deformación de la tubería,según la ecuación (4) es: !vK = 1.55 % !vL = 1.95 % Si el terreno no estuviese apisonado, (D p = 85 %) se obtienen los siguientes valores: EB = 1.2 N/mm2 Rsk = 480 RsL = 2180 B =0.08/1.2 = 0.067 = 6.7 % (!v/ B) K = 1.05 (!v/ B) L = 1.40 La deformación de la tubería vale: !vK = 7.0 % !vL = 9.4 % 15
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