Manual Tubos 2012 (AFTHAP).pdf

7/22/2019 Manual Tubos 2012 (AFTHAP).pdf

1/55

AFTHAP

ASOCIACION DE FABRICANTES DE TUBERIAS DE HORMIGON ARMADO Y PRETENSADO

Luis-A. Agudo Fernndez Madrid, Noviembre de 2011

Clculo de tubos de hormign armado y postesado

programa AFTHAP 2009


2/55

AFTHAP


11/11 Pgina 2/55

I N D I C E

1 . - I N T R O D U C C I N . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41.1 EL PROGRAMA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41.2 USO DE LA AYUDA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

2.- INICIANDO EL CLCULO. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

3.- TUBOS DE HORMIGN ARMADO CON CAMISA DE CHAPA. . . . . . . . . . . 213.1 BALANCE ENTRE ARMADURAS INTERIOR Y EXTERIOR. . . . 223.2 ARMADURA EXTERIOR. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 243.3 CAMISA Y ESPIRAS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

3.4 ESPESOR MXIMO DE LA CAMISA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

4.- RESISTENCIAS Y SEGURIDAD.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 254.1 HORMIGN A COMPRESIN. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 254.2 HORMIGN A TRACCIN. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 254.3 LMITE ELSTICO DEL ACERO.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 254.4 TENSIN DE CLCULO DEL ACERO. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

5.- TIPO DE COLOCACIN. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

6.- DIMENSIONES DEL TUBO.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 276.1 DIMETRO INTERIOR. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 276.2 ESPESOR. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 276.3 RECUBRIMIENTO EXTERIOR. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 276.4 DENSIDAD. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

7.- CUNA Y RELLENO. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 287.1 TIPO DE APOYO. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 287.2 TIPO DE COLOCACIN. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 307.3 ALTURA DE RELLENO. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 317.4 ANCHO DE ZANJA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

7.5 CARACTERSTICAS DEL RELLENO. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

8.- CARGA VERTICAL TOTAL. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

9.- CARGAS CONCENTRADAS.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

10.- ZANJA TERRAPLENADA.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

11.- TERRAPLN. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

12.- TUBOS DE HORMIGN POSTESADO. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3912.1 HORMIGN POSTESADO CON CAMISA EMBEBIDA. . . . . . . . . 4012.2 HORMIGN POSTESADO CON CAMISA REVESTIDA. . . . . . . . 41


3/55

AFTHAP


11/11 Pgina 3/55

13.- CLCULO DE TUBOS POSTESADOS.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

13.1 MDULOS DE ELASTICIDAD. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4213.2 ESPESOR DE LA CAMISA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4213.3 RESISTENCIAS CARACTERSTICAS.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

13.3.1 Del primario al zunchar. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4313.3.2 Del primario al final.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4313.3.3 Del revestimiento. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

13.4 TENSIONES. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4413.4.1 Tensin de rotura del alambre de pretensar. . . . . . . . . . 4413.4.2 Tensin de tesado.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4513.4.3 Relajacin. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

13.5 COEFICIENTES. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46

14.- CLCULO E IMPRESIN DE RESULTADOS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

15.- CLCULO HIDRULICO. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

16.- MEDIDAS DE PROTECCIN. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55


4/55

AFTHAP


11/11 Pgina 4/55

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 versin 2009.

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, empresas y

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.

En las jornadas del 2000, se renov totalmente la entrada de datos, adaptndola alas ventajas del sistema Windows, no obstante las subrutinas de clculo son las mismas delantiguo programa, con ligeras correcciones de detalle est pues muy probado durante ms


5/55

AFTHAP


11/11 Pgina 5/55

de 20 aos.

En 2009 se revisa totalmente el programa para adaptarlo a la normativa europea detubos normas UNE-EN 639 (prescripciones comunes), 641 (tubo de hormign armado concamisa de chapa) y 642 (tubo de hormign postesado con camisa de chapa)

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

- Los intervalos de clculo de presiones pueden ser distintos para cada tramo, o bienpuede darse una presin por defecto a aplicar si no se define presin de tramo.

- Los intervalos de clculo de alturas de tierras pueden ser distintos para cada

tramo, o bien puede darse una altura o intervalo por defecto, a aplicar si no se definenvalores especficos de tramo.

- El mtodo de clculo y las hiptesis de acciones siguen las citadas normaseuropeas UNE-EN 639, 641 y 642.

- Se cumplen tambin las prescripciones de la Instruccin Eduardo Torroja edicin2007, puesto que esta edicin es compatible con la normativa europea.

- Se incorporan dos mdulos nuevos para el clculo hidrulico y la proteccin anti

corrosin.

- Se incorpora una memoria tcnica y una propuesta de pliego de prescripciones

- Se incorporan nuevos idiomas de uso de la aplicacin y de listados de salida

- El programa permite elegir el sistema de unidades SI o mks


6/55

AFTHAP


11/11 Pgina 6/55

1.2.- USO DE LA AYUDA

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

ndice de la ayuda Acerca del programa Advertencia Memoria tcnica


7/55

AFTHAP


11/11 Pgina 7/55

Pulsando Acerca 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.


8/55

AFTHAP


11/11 Pgina 8/55

Si pinchamos la solapa I ndice de la ayudaobtenemos:

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


9/55

AFTHAP


11/11 Pgina 9/55

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


10/55

AFTHAP


11/11 Pgina 10/55

2.- INICIANDO EL CLCULO

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


11/55

AFTHAP


11/11 Pgina 11/55

Si elegimos Nueva Obraobtenemos

Los datos descriptivos de obra y cliente aparecern en los listados, pueden dejarse

en blanco.

En esta pantalla podemos elegir idioma (que se mantendr en sucesivas entradasal programa hasta que lo cambiemos), as como el sistema de unidades, internacional omks.

Tanto idioma como sistema de unidades afectan tanto a las pantallas del programacomo a la entrada de datos y salida de resultados.

Podemos cambiar idioma y sistema de unidades de una obra ya introducida, paracambiar el sistema de unidades es preciso grabarla, cerrar y volver a abrirla ya que este

cambio solo puede hacerse desde la pantalla inicial y se bloquea cunda comenzamos aintroducir datos de tramo.


12/55

AFTHAP


11/11 Pgina 12/55

El siguiente dato a rellenar es la presin de clculo

Estos datos son generales y funcionan como valores por defecto para todos lostramos, posteriormente tramo a tramo pueden introducirse valores especficos para el tramoconsiderado.

Como vemos, es preciso dar unas presines iniciales de clculo, unas presionesfinales y, en caso de que ambas no coincidan, un incremento de clculo.

Si no se rellena DP el programa considera por defecto MDP igual a 1.1 veces DP

Anlogamente a la presin, se definen en esta pantalla valores por defecto de alturas detierra a calcular e incremento en caso de que inicial y final no coincidan. Siempre se refierea altura de relleno sobre la generatriz superior del tubo.

La presin de clculo vara segn la norma que estemos empleando o la hiptesisque consideremos. En las figuras 1.1 y 1.2 se han representado los distintos estados de

presin de funcionamiento o clculo, incluyendo los definidos en la norma europea.

En las normas AWWA las sobrepresiones accidentales y golpe de ariete seengloban dentro de los coeficientes de seguridad, y por tanto la presin de diseo espresin mxima sin incluir sobrepresiones, salvo que se haya calculado especficamente


13/55

AFTHAP


11/11 Pgina 13/55

el golpe de ariete y tenga un valor mayor que el estimado por la norma.Las distintas combinaciones de presin altura de tierra definidas genera una tabla

de hiptesis que el programa ir calculando.

Adems aparecen familias de hiptesis adicionales, definidas en las normas,combinando presiones de diseo con cargas mviles y mximas sin cargas mviles.

El programa genera automticamente condiciones adicionales definidas en lasnormas para prueba de red (prueba en zanja), prueba en fbrica y, en el caso de postesado,condiciones transitorias de fabricacin y/o uso.

Para la prueba de red se genera una hiptesis adicional con 1 m de tierra derecubrimiento, independientemente de las alturas de tierra definidas en la pantalla de datos.


14/55

AFTHAP


11/11 Pgina 14/55

Envolvente de presiones mximas, conduccin rodada


15/55

AFTHAP


11/11 Pgina 15/55

Envolvente de presiones mnimas, conduccin rodada


16/55

AFTHAP


11/11 Pgina 16/55

Envolvente de presiones mximas, conduccin forzada


17/55

AFTHAP


11/11 Pgina 17/55

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 conduccin ycuanto 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 de diseo, DP (Design Pressure):

Presin mxima de funcionamiento (en rgimen permanente) de la red o de la zonade presin, fijada por el proyectista, considerando futuras ampliaciones, pero excluyendoel golpe de ariete.


18/55

AFTHAP


11/11 Pgina 18/55

Presin mxima de diseo, MDP(Maximum Design Pressure):

Presin mxima de funcionamiento de la red o la zona de presin, fijada por elproyectista, considerando futuras ampliaciones e incluyendo golpe de ariete; se designaMDPa, cuando se fije previamente el golpe de ariete admitido; yMDPccuando el golpede ariete sea calculado.

Presin de prueba de red, STP(System Test Pressure):

Presin hidrosttica aplicada a una conduccin recientemente instalada de formaque se asegure su integridad y estanqueidad. La presin de prueba de la red se calcula a

partir de la presin mxima de diseo (MDP), segn se define en el artculo 59.2.2 de la

IET 2007. Presin de prueba.Presin de funcionamiento, OP(Operating Pressure):

Presin interna que aparece en un instante dado en un punto determinado de la redde abastecimiento de agua.

Presin de servicio, SP(Service Pressure):

Presin interna en el punto de conexin a la instalacin del consumidor, con caudal

nulo en acometida.

Presin de funcionamiento admisible, PFA:

Presin hidrosttica mxima que un componente es capaz de soportar de formapermanente en servicio.

Presin mxima admisible, PMA:

Presin mxima, incluido golpe de ariete, que un componente es capaz de soportaren servicio.

Presin de prueba en obra admisible, PEA (Pression dpreuve Admisible surChantier/Allowable Site Test Pressure):

Ppresin hidrosttica mxima que un componente recin instalado en obra es capazde soportar, durante un periodo de tiempo relativamente corto, con objeto de asegurar laintegridad y la estanqueidad de la conduccin.

Presin de prueba en fbrica, PP:

Presin hidrulica aplicada, durante un periodo de tiempo relativamente breve, aun tubo con el fin de verificar su integridad, su estanqueidad y/o su concepcin.


19/55

AFTHAP


11/11 Pgina 19/55

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 una

buena 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.


20/55

AFTHAP


11/11 Pgina 20/55

Una vez definida la obra se pasa a introducir los datos tramo a tramo. Tambin

puede 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 ese oesos tramos.

Los tramos nuevos pueden basarse o no en los del ltimo tramo introducido(captura de tramo). Por defecto el programa captura siempre el tramo anteriormenteintroducido y para limpiar los datos de tramo es preciso pulsar cancelar captura


21/55

AFTHAP


11/11 Pgina 21/55

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.

Es posible personalizar las armaduras, bien eligiendo una de las solucionespropuestas o incluso definiendo totalmente una determinada. Esta opcin es especialmentetil para comprobar un clculo existente, o para balancear armaduras entre cara interior yexterior.


22/55

AFTHAP


11/11 Pgina 22/55

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 validez presentandolas 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 aparece un semforo enrojo avisando de tal circunstancia.

El aviso tiene carcter de advertencia, pero el programa acepta la solucin aunque

la 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


23/55

AFTHAP


11/11 Pgina 23/55

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.


24/55

AFTHAP


11/11 Pgina 24/55

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 de unacapa 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.

La Instruccin del Instituto Eduardo Torroja, y el programa no distinguen unaarmadura de otra, pero la AWWA permite tensiones de clculo mayores cuando se empleauna combinacin de chapa y espiras, y la norma europea permite calcular en plasticidadllevando cada acero al lmite admisible segn su resistencia.

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 por

condicionantes de fabricacin.


25/55

AFTHAP


11/11 Pgina 25/55

4.- RESISTENCIAS Y SEGURIDAD

El programa introduce por defecto los valores que eran usuales para estosparmetros en la antigua norma, con la nueva norma deben cambiarse las hiptesis declculo y los valores por defecto.

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 35 Mpa (350 kp/cm que es un valor conservador2)

para los hormigones habituales en tubos.

4.2.- HORMIGN A TRACCIN

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

4.3.- LMITE ELSTICO DEL ACERO

Toma por defecto 210 Mpa (2100 kp/cm )2

4.4.- TENSIN DE CLCULO DEL ACERO

La tensin del acero no debe superar los 2/3 del lmite elstico en las hiptesis declculo. La utilizacin y consideracin en el clculo de lmites elsticos superiores a 140Mpa (1400 kp/cm ) correspondientes a lmete elstico 210 Mpa (2100 kp/cm ) deber2 2

justificarse debidamente. Si se introduce un valor mayor el programa genera un mensajede advertencia.

En el caso del postesado deben cumplirse una serie de condiciones que aseguranla compresin residual del ncleo en 0.5 Mp 0 Mp segn la hiptesis considerada, y queno se superan los valores admisibles de tensiones en los materiales durante las fasesintermedias, antes de haberse desarrollado todas las prdidas de tensin del acero.

El programa, efecta todas estas comprobaciones de forma interna dimensionandola armadura consecuentemente o generando un mensaje de error si es necesario.

Las combinaciones de clculo a tener en cuenta son:

- Presin mxima de diseo MDP + cargas fijas- Presin de diseo DP + cargas fijas + cargas mviles

- Presin de prueba en fbrica PP- Presin de prueba de red STP + cargas fijas correspondientes a 1 m de tierra sobre clave- Una combinacin de cargas fijas y mviles sin presin (tubo vaco)


26/55

AFTHAP


11/11 Pgina 26/55

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.


27/55

AFTHAP


11/11 Pgina 27/55

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, puedenintroducirse a mano valores no tipificados.

6.2.- ESPESOR

El programa ofrece un valor razonable por defecto y presenta en pantalla unintervalo 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 juegosde 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/ m .3


28/55

AFTHAP


11/11 Pgina 28/55

7.- CUNA Y RELLENO

7.1.- TIPO DE APOYO

Los tubos deben descansar en un apoyo adecuado, generalmente una cama de arena,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 para queel 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 es uniformeen 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.


29/55

AFTHAP


11/11 Pgina 29/55

Tipos de apoyo


30/55

AFTHAP


11/11 Pgina 30/55

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.


31/55

AFTHAP


11/11 Pgina 31/55

7.3.- ALTURA DE RELLENO

Puede dejarse en blanco, adoptndose entonces el valor por defecto definido en lapantalla inicial de obra

Normalmente, sobre todo en proyecto, se calcula el tubo para una profundidadmedia, ya que no se dimensiona 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.

No obstante el mtodo ms correcto es generar una tabla para combinar presiones-alturas de tierras y definir una o varias clases de tubos que cumplan para un determinadogrupo de combinaciones. Normalmente se eligen las clases de modo que permitantramificar razonablemente la conduccin, adaptndose a las variaciones de presin - alturade tierras, sin generar tramos de menos de 6 tubos consecutivos iguales.


32/55

AFTHAP


11/11 Pgina 32/55

Cargas mviles


33/55

AFTHAP


11/11 Pgina 33/55

Influencia de las cargas mviles


34/55

AFTHAP


11/11 Pgina 34/55

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 materialque 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/m , ngulo de rozamiento interno 30 y tipo cohesivo-arena arcillosa (valor3

medio).


35/55

AFTHAP


11/11 Pgina 35/55

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/m y olvida todos los datos de relleno y colocacin.2

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.


36/55

AFTHAP


11/11 Pgina 36/55

9.- CARGAS CONCENTRADAS

El programa incluye la opcin de no considerarlas, o bien una de las tres cargas tipode 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,

Trfico ferroviario equivalente a los trenes tipo de la UIC

Es prudente calcular siempre los tubos con el eje de 13 T, ya que es frecuente elpaso de camiones sobre la zanja en las fases de construccin.


37/55

AFTHAP


11/11 Pgina 37/55

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 la

rgeneratr iz superior del tubo al terreno natural, h en la figura adjunta.


38/55

AFTHAP


11/11 Pgina 38/55

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 esel 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 calculando

como zanja se obtiene una carga mayor, el programa la elimina y adopta la cargacorrespondiente a terrapln. En los listados aparece como carga adoptada.


39/55

AFTHAP


11/11 Pgina 39/55

12.- TUBOS DE HORMIGN POSTESADO

En esquema estas tuberas presentan un ncleo de hormign que incluye una camisade 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 quese cumplen las condiciones de aceptacin

compresin residual en el ncleo 5 kp/cm con carga psima no accidental2

compresin residual en el ncleo 0 kp/cm con carga psima accidental2

tensin en todos los puntos inferior a la mxima admisible, tanto en elncleo al tesar como en el revestimiento.

tensiones en hormign chapa y aceros activo y pasivo admisibles, antes ydespus de prdidas de pretensado

Esta condicin del Torroja es ms restrictiva que las normas CEN, las cuales

admiten 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


40/55

AFTHAP


11/11 Pgina 40/55

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).


41/55

AFTHAP


11/11 Pgina 41/55

12.2.- HORMIGN POSTESADO CON CAMISA REVESTIDA

En este caso la camisa constituye la cara externa del ncleo y las espiras se arrollan

directamente sobre ella.

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


42/55

AFTHAP


11/11 Pgina 42/55

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:

210.000 Mpa (2.100.000 kp/cm ) para la camisa2

200.000 Mpa (2.000.000 kp/cm ) para el alambre2

13.2.- ESPESOR DE LA CAMISA

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


43/55

AFTHAP


11/11 Pgina 43/55

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 estos

tubos queda confiada exclusivamente al alambre de pretensar.

13.3.- RESISTENCIAS CARACTERSTICAS

13.3.1.- 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.

13.3.2.- Del primario al final

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


44/55

AFTHAP


11/11 Pgina 44/55

13.3.3.- 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

30 Mpa (300 kp/cm ) en el primario al zunchar2

40 Mpa (400 kp/cm ) como caracterstica del primario2

35 Mpa (350 kp/cm ) como caracterstica del revestimiento2

13.4.- TENSIONES

13.4.1.- Tensin de rotura del alambre de pretensar

Es la que corresponde al tipo de alambre empleado, son habituales 1700 Mpa(17.000 kp/cm ) y 180 Mpa (18.000 kp/cm ).2 2


45/55

AFTHAP


11/11 Pgina 45/55

13.4.2.- Tensin de tesado

Corresponde normalmente al 75% del valor de rotura.

13.4.3.- Relajacin

Depende del tipo de acero, el programa adopta por defecto 2% que es un valornormal en aceros actuales


46/55

AFTHAP


11/11 Pgina 46/55

13.5.- COEFICIENTES

Se introducen en esta pantalla los Coef icientes de fluencia y Retraccin deprimarioy Revestimiento.

Los valores que el programa incluye por defecto son los recomendados o mediosde la normativa de pretensado.

Para los hormigones y curados de los tubos es probable que estos coeficientes estn

del 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 origena prolijas controversias de alto nivel especulativo.


47/55

AFTHAP


11/11 Pgina 47/55

14.- CLCULO E IMPRESIN DE RESULTADOS

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

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


48/55

AFTHAP


11/11 Pgina 48/55

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 comprobemos

si 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.

En la versin 2009 se dan los resultados para las distintas hiptesis de la norma yel psimo que dimensiona el tubo.

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


49/55

AFTHAP


11/11 Pgina 49/55


50/55

AFTHAP


11/11 Pgina 50/55


51/55

AFTHAP


11/11 Pgina 51/55

15.- CLCULO HIDRULICO

Se han incorporado las frmulas exactas de Prandtl - Colebrook y Darcy -Weissbach y la aproximada de Hazen - Williams

El clculo puede hacerse bien partiendo de la pendiente hidrulica de la conduccino bien del caudal a transportar.

Se recomiendan valores de rugosidad correspondiente a cada una de las frmulasparticularizados para hormign de cualquier edad, viejo o nuevo.

Puede encontrarse bibliografa detallada de las distintas frmulas, frmulashistricas y coeficientes de rugosidad en la pgina web http://www.afthap.com/

Los valores para seccin parcialmente llena solo son vlidos en lmina libre ypueden servir para dimensionar un saneamiento en condiciones de caudal excepcionalespero nunca para condiciones de caudal de servicio pues corresponden a un rgimen noestable de flujo.

A continuacin se incluyen ejemplos de listados de salida del programa y pantallade utilizacin.
http://www.afthap.com/http://www.afthap.com/


52/55

AFTHAP


11/11 Pgina 52/55


53/55

AFTHAP


11/11 Pgina 53/55


54/55

AFTHAP


11/11 Pgina 54/55


55/55

AFTHAP


16.- MEDIDAS DE PROTECCIN

Introduciendo como datos los distintos valores de agresividad de agua, terreno, etcse obtienen las medidas de proteccin recomendadas.

Puede obtenerse informacin ms detallada sobre las medidas propuestas en lainstruccin del instituto Eduardo Torroja 2007 y en nuestra pgina webhttp://www.afthap.com/
http://www.afthap.com/http://www.afthap.com/

Manual Tubos 2012 (AFTHAP).pdf

Documents

Transcript of Manual Tubos 2012 (AFTHAP).pdf