El anclaje es la técnica mas frecuentemente utilizada para soportar

Tema: Anclajes (macizos de hormigón), Utilización y Dimensionado
Keywords: tuberías, bloques, macizos, esfuerzos, empuje
hidráulico, caños, normas, presión, suelo, napa freática, juntas,
ingeniería, hidráulica, sanitaria, enchufe, bridas, anclajes
El anclaje es la técnica mas frecuentemente utilizada para soportar
los esfuerzos de empuje hidráulico de una tubería con enchufe con
presión. Se pueden diseñar diferentes tipos de anclajes dependiendo
de la configuración de la tubería, la resistencia y el tipo de suelo, y
la presencia o ausencia de la napa freática. El anclaje soporta los esfuerzos debidos al empuje
hidráulico por medio de dos fuerzas:
el rozamiento con el suelo
el apoyo en el terreno
En la practica los anclajes se calculan teniendo en cuenta ambas fuerzas, pero si se desea
estar mas hacia el lado de la seguridad se puede suponer que el apoyo en el terreno no
colabora, lo que llevará a anclajes de mayores dimensiones.
Hipótesis de calculo: Los volúmenes de hormigón que se expresan mas adelante fueron
calculados teniendo en cuenta tanto el rozamiento como el apoyo en el suelo y considerando
características de suelos normales.
Fuerzas Actuantes:
E: empuje hidráulico
P: peso del bloque
W: peso del suelo sobre el bloque
B: apoyo en la pared de la zanja
f: rozamiento en el suelo
M: momento de vuelco
Terreno:
ø: ángulo de rozamiento interno
s: resistencia admisible
H: altura de cobertura= 1.2 m
g: peso específico
Hormigón:
g: peso específico=2.3 t/m^3
Tubería:
DN 100 a DN 400
Presión de prueba 10, 16, y 25 bar
Aparecen fuerzas de empuje hidráulico en una canalización bajo presión en:
cada cambio de dirección (codos, tes)
cada cambio de diámetro (reducciones)
cada extremidad (placas ciegas)
Esta fuerza se calcula por la fórmula general:
E= k*p*S donde:
E es la fuerza de empuje en N
p es la presión de prueba en obra en Pa
S es la sección de la tubería
k es un coeficiente que depende de la geometría del elemento de canalización.
k=1 para placas ciegas
k=1-S'/S (siendo S' la menor sección) para reducciones
k=2*sen (q/2) para codos
Para asegurar el equilibrio debemos hacer que las fuerzas de rozamiento y de apoyo en la
pared del terreno sean mayores que el empuje hidráulico:
f*(P+W) + B > E
Además debe verificarse que la tensión vertical no supere la admisible por el terreno.
Consejos de construcción:
Es importante que el hormigón sea vertido directamente contra el terreno ya posicionado y
tenga una resistencia mecánica suficiente. En el momento de diseñar los anclajes, no se debe
olvidar que las juntas deben estar libres con el fin de permitir su posterior inspección durante
las pruebas hidráulicas. Cuando se deban realizar excavaciones próximas a los anclajes se
deberá reducir la presión en la tubería mientras duren las obras.
Observación: Cuando hay restricciones de espacio o cuando el comportamiento del suelo no
permita la construcción de anclajes se puede utilizar la técnica de acerrojado de las juntas.
Clasificación de los Suelos:
Naturaleza del Terreno
Seco / Húmedo
Sumergido
ø (grados)
g (t/m^3)
ø (grados)
g (t/m^3)
Residuos rocosos
40
2
35
1.1
Gravas, arenas
35
1.9
30
1.1
Gravas / arenas Limos /
arcillas
Limos / arcillas
Tierra vegetal arcillas / limos
orgánicos
30
2
25
1.1
25
1.9
15
1
15
1.8
-
-
EJEMPLO:
Codo de 1/16, DN 250 Presión de prueba: 10 bares (10x10^5Pa), Altura de cobertura: 1.2m,
Terreno Arcilloso: ø=30° g=2 t/m^3
Con estos datos tenemos que:
k= 0.39 (q=22°30') por lo que el empuje resulta:
E=k*p*S= 19153 N
Usando que: f= tg(ø) y los demás datos obtenemos un macizo de 0.25m^3 de dimensiones:
l=0.7m y h=0.45m
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