DOCUMENTO ESTANDAR
Adquisición de Bienes
2s Banco Interamericano de Desarrollo Representación Bolivia
Nombre del Ejecutor: _______________________
Story Transcript
ANEJO N º5. CÁLCULOS MECÁNICOS
1.- INTRODUCCIÓN Para la comprobación mecánica de la tubería de polietileno de alta densidad PE100 se ha utilizado el software comercial desarrollado por D. Julián Díaz del Valle.
2.- RESULTADOS OBTENIDOS
D A T O S D E E N T R A D A -----------------------------------
Datos del tubo: ----------------Diámetro interno (mm) ................................... D = 125.00 Espesor de la pared (mm) ................................ e = 6.600 Material del tubo ...........................: Polietileno (H.D.P.F) Peso específico (kN/m3) ................................ R = 9.500 Módulo de elasticidad a corto plazo (KN/mm2) .......... Erk = 1.000 Módulo de elasticidad a largo plazo (KN/mm2) .......... Erl = 0.150 Clase de seguridad exigida : Clase A (Probabilidad de fallo Pf=1E-5) Tensión admisible a flexotracción (N/mm2) ............ åadm = 40.000 Datos del terreno: -------------------1) Relleno superior (por encima de la clave del tubo) : Grupo de terreno ........................................ Grupo = G1 Grado de compactación Proctor (%) ...................... Dpr = 98.00 Peso específico (kN/m3) ................................ b = 20.000 Mod£lo de deformación (N/mm2) ...........................E1 = 2.000 2) Relleno inferior (hasta 30 cm. sobre la clave del tubo) : Grupo de terreno ........................................ Grupo = G1 Grado de compactación Proctor (%) ...................... Dpr = 90.00 Peso específico (kN/m3) ................................ b = 18.000 Mod£lo de deformación (N/mm2) ...........................E2 = 6.000 3) Terreno natural adyacente : Grupo de terreno ........................................ Grupo = G3 Grado de compactación Proctor (%) ...................... Dpr = 90.00 Angulo de rozamiento interno (ø)......................... - = 25.00 Mod£lo de deformación (N/mm2) ...........................E3 = 8.000 Nivel fre tico sobre la base del tubo (m) .............. Ha = 0.000 4) Terreno natural debajo de la zanja : Mod£lo de deformación (N/mm2) ...........................E4 = 8.000 Datos de la instalación: -------------------------Altura del relleno sobre la clave del tubo (m) .......... H = Anchura de la zanja (m) ................................. B = PROYECTO DE TUBERÍA DESDE EL MANANTIAL DEL BARRANCO DE CASTRO HASTA EL DEPÓSITO EN ALFONDEGUILLA (CASTELLÓN)
1.300 0.600
ANEJO N º5. CÁLCULOS MECÁNICOS
Angulo del talud de la zanja (ø) ........................ á = 90.000 Angulo de rozamiento de las paredes (ø) ................. -'= 0.00 Descarga relativa ....................................... a = 1.000 Tipo de apoyo ............................................ Tipo = 1 Angulo de apoyo de la tubería (ø) ..................... 2xà = 90.000 Caso de compactación del relleno : a) Sobre la zona de influencia del tubo .................. Caso = A2 b) En la zona de influencia del tubo ..................... Caso = B2 Datos de las cargas: ---------------------Carga hidr ulica : Presión en metros de altura de agua .. P = 20.000 Carga de tr fico : Tipo de vehículo (T) ................... = 60.000 Carga superficial repartida (kN/m2) .................... qo = 0.000 . ----------------------------------------ANALISIS TENSIONAL A CORTO PLAZO -----------------------------------------
CARGAS MEDIAS SOBRE LA CLAVE DEL TUBO --------------------------------------Tierras de relleno: --------------------Coeficiente reductor de Marston (T¦ de silo) ............ X Correción de X por inclinación de pared de zanja ....... Xá Coeficiente de empuje de tierras encima de la clave .... K1 Presión media de tierras sobre clave (kN/m2) .. Pe =Xáx bxH
= 0.857 = 0.857 = 0.500 = 20.050
Fuerzas superficiales repartidas: ----------------------------------Coeficiente reductor de Marston (T¦ de silo) ........... Xo Correción de Xo por inclinación de pared de zanja ..... Xoá Fuerza superficial reducida (kN/m2) ........... Po = Xoáxqo Total cargas superficiales (kN/m2) .................. Pe+Po
= 0.728 = 0.728 = 0.000 = 20.050
Carga de tr fico: ------------------Presión debida a carga de tr fico (kN/m2) (Boussinesq).. Pf Coefiente de reparto de carga segun talud 2:1 .......... af Coeficiente de impacto .................................. è Carga de tr fico sobre clave de tubo (kN/m2) ... Pt=afxèxPf
= 36.372 = 0.980 = 1.200 = 42.774
MODULOS, RIGIDECES Y EMPUJES -----------------------------Reducción módulo de elasticidad relleno inferior E2': -------------------------------------------------------Por dificultad de compactación en franja estrecha ...... àb = Por influencia del agua fre tica ........................ f = Módulo de elasticidad reducido (kN/mm2) ....... E2'=fxàbxE2 = PROYECTO DE TUBERÍA DESDE EL MANANTIAL DEL BARRANCO DE CASTRO HASTA EL DEPÓSITO EN ALFONDEGUILLA (CASTELLÓN)
1.193 1.000 7.160
ANEJO N º5. CÁLCULOS MECÁNICOS
Coeficiente de empuje de tierras debajo de la clave K2: --------------------------------------------------------Rigidez del tubo (N/mm2) ............................... Sr = Factores de correción ........ Df = 1.347 .............. î = Rigidez horiz.terreno hasta clave.(N/mm2).. Sbh = 0.6xîxE2'= Rigidez del sistema tubo-suelo ............... Vrb = Sr/Sbh = Puesto que Vrb < 0.1 , el sistema se considera flexible Coeficiente de empuje de tierras debajo de la clave .... K2 =
0.121 1.007 4.325 0.03 0.400
Coeficiente de presión lateral K*: -----------------------------------Coef. aumento horizontal di metro debido a qv ......... Ch1 = 0.096 Coef. aumento horizontal di metro debido a qh* ........ Ch2 = -0.066 Coeficiente de presión lateral ......... K* = Ch1/(Vrb-Ch2) = 1.020 . Coeficiente de deformacion Cv': --------------------------------Coef. aumento vertical del di metro debido a qv ...... Cv1 = -0.097 Coef. aumento vertical del di metro debido a qh* ..... Cv2 = 0.064 Coeficiente de deformación ................. Cv'=Cv1+Cv2xK* = -0.031
FACTORES DE CONCENTRACION --------------------------Descarga relativa efectiva .................... a'= axE1/E2 M ximo factor de concentración ...................... m x æ Factor de concentración para rigidez nula .............. æo Relación de rigidez (tubo igual deformable que suelo).. Vs1 Rigidez vertical del terreno (N/mm2) .......... Sbv = E2'/a Relación de rigidez Vs considerando qh* ................ Vs Factor de concentración en el tubo ..................... æR Influencia de la anchura relativa de la zanja ......... æRG Límite superior del factor de concentración ........... æfo Límite inferior del factor de concentración ........... æfu Factor de concentración junto al tubo .................. æB
PRESIONES SOBRE EL TUBO ------------------------Presión vertical uniforme sobre el tubo (kN/m2) ........ qv = 57.881 Presión horizontal uniforme sobre el tubo (kN/m2) ...... qh = 9.123 Reacción horizontal parabólica sobre el tubo (kN/m2) ... qh*= 49.719 .
PROYECTO DE TUBERÍA DESDE EL MANANTIAL DEL BARRANCO DE CASTRO HASTA EL DEPÓSITO EN ALFONDEGUILLA (CASTELLÓN)
Axiles Nqv Nqh Nqh* Ng Nw -N -------(kN/m) (kN/m) (kN/m) (kN/m) (kN/m) (kN/m) -------------------------------------------------------------------Clave : Riñones : Base :
Mqv , Mqh , Mqh*, Mg , Mw ,
0.1788 -3.3744 -0.1788
Nqv Nqh Nqh* Ng Nw
-0.5319 0.0000 -0.5319
son los esfuerzos son los esfuerzos esfuerzos debidos son los esfuerzos son los esfuerzos
-1.6725 0.0000 -1.6725
0.0012 -0.0057 -0.0012
0.0227 0.0073 0.0453
-2.0016 -3.3729 -2.3391
debidos a la carga vertical total qv debidos a la carga horizontal qh a reacción horizontal parabólica qh* debidos al peso propio del tubo debidos al peso del agua en el tubo
VERIFICACION TENSIONAL -----------------------Coef. de Interior tubo Exterior tubo åm x seguridad åi (N/mm2) åi (N/mm2) (N/mm2) -------------------------------------------------------------------Clave : Riñones : Base :
1.9103 -2.2426 2.9800
-2.5169 -2.7247 -2.5680
2.5169 2.7247 2.9800
15.89 14.68 13.42
Tensión de tracción debida a la carga hidr ulica (N/mm2). å = Coeficiente de seguridad exigido a flexotracción ........ mín =
13.42 >
e = 2.50
(OK)
.
PROYECTO DE TUBERÍA DESDE EL MANANTIAL DEL BARRANCO DE CASTRO HASTA EL DEPÓSITO EN ALFONDEGUILLA (CASTELLÓN)
1.77
e = 2.50
ANEJO N º5. CÁLCULOS MECÁNICOS
------------------------------------------------------ANALISIS DE DEFORMACIONES A CORTO Y LARGO PLAZO -------------------------------------------------------
CARGAS MEDIAS SOBRE LA CLAVE DEL TUBO --------------------------------------Corto Largo plazo plazo ------- ------
Tierras de relleno: --------------------Coeficiente reductor de Marston ................. X Correción de X por inclinación de pared ........ Xá Coeficiente de empuje encima de la clave ....... K1 Presión media de tierras sobre clave de tubo ... Pe
= 0.857 = 0.857 = 0.500 = 20.050
0.857 0.857 0.500 20.050
Fuerzas superficiales repartidas: ----------------------------------Coeficiente reductor de Marston ................ Xo Correción de Xo por inclinación de pared ...... Xoá Fuerza superficial reducida sobre clave ........ Po Total cargas superficiales (kN/m2) .......... Pe+Po
= 0.728 = 0.728 = 0.000 = 20.050
0.728 0.728 0.000 20.050
Carga de tr fico: ------------------Presión por tr fico (kN/m2) (Boussinesq) ....... Pf Coefiente de reparto de carga en talud 2:1 ..... af Coeficiente de impacto .......................... è Carga de tr fico sobre clave de tubo. (KN/m2) .. Pt
= = = =
36.372 0.980 1.200 42.774
-
MODULOS, RIGIDECES Y EMPUJES -----------------------------Reducción módulo de elasticidad relleno inferior E2': -------------------------------------------------------Por dificultad compactación franja estrecha .... àb = 1.193 Por influencia del agua fre tica ................ f = 1.000 Módulo de elasticidad reducido ........ E2'=fxàbxE2 = 7.160 Coeficiente de empuje de tierras debajo de la clave K2: --------------------------------------------------------Rigidez del tubo (N/mm2) ....................... Sr = 0.121 Factores de correción ........ Df = 1.347 ...... î = 1.027 Rigidez hor. terreno hasta clave... Sbh = 0.6xîxE2'= 2.940 Rigidez del sistema tubo-suelo ....... Vrb = Sr/Sbh = 0.041 Puesto que Vrb < 0.1 el sistema se considera flexible Coef.de empuje de tierras debajo de clave ...... K2 = 0.400 Coeficiente de presión lateral excedente K*: ---------------------------------------------Coef.aumento hor.di metro debido a qv ......... Ch1 = 0.096 Coef.aumento hor.di metro debido a qh* ........ Ch2 = -0.066 Coeficiente de reacción lateral ................ K* = 0.894 PROYECTO DE TUBERÍA DESDE EL MANANTIAL DEL BARRANCO DE CASTRO HASTA EL DEPÓSITO EN ALFONDEGUILLA (CASTELLÓN)
1.193 1.000 7.160
0.018 1.027 2.940 0.006 0.400
0.096 -0.066 1.328
ANEJO N º5. CÁLCULOS MECÁNICOS
. Corto Largo Coeficiente de deformacion Cv': plazo plazo --------------------------------------- -----Coef. aumento vert. di metro debido a qv ..... Cv1 = -0.097 -0.097 Coef. aumento vert. di metro debido a qh* .... Cv2 = 0.064 0.064 Coeficiente de deformación ..................... Cv'= -0.039 -0.012
FACTORES DE CONCENTRACION --------------------------Descarga relativa efectiva ...................... a'= M ximo factor de concentración .............. m x æ = Factor de concentración para rigidez nula ...... æo = Relación de rigidez ........................... Vs1 = Rigidez vertical del terreno (N/mm2) .......... Sbv = Relación de rigidez Vs considerando qh* ........ Vs = Factor de concentración en el tubo ............. æR = Influencia anchura relativa zanja ............. æRG = Límite superior del factor de concentración .. æfo = Límite inferior del factor de concentración .. æfu = Factor de concentración junto al tubo .......... æB =
VERIFICACION DE LA DEFORMACION -------------------------------Módulo de elasticidad en deformaciones ..... 2/3 E2'= Variación vertical del di metro (mm) .......... DDv = Deformación relativa di metro vertical (%) ..... dv = Defor.relativa vertical admisible (%) ..... (dv)adm =
4.773 1.944 1.667 6.000
4.773 3.608 3.095 6.000
Carga abolladura por tierras (N/mm2) ...... Crit qv = 1.192 Coef.seguridad contra abolladura por tierras .... 1= 19.868 Coef.de seguridad exigido contra la abolladura .. e= 2.500
0.462 8.017 2.500
dv =
3.095 < (dv)adm =
6.000
(OK)
VERIFICACION DE LA ESTABILIDAD --------------------------------
=
19.87 >
e = 2.50
(OK)
PROYECTO DE TUBERÍA DESDE EL MANANTIAL DEL BARRANCO DE CASTRO HASTA EL DEPÓSITO EN ALFONDEGUILLA (CASTELLÓN)