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12.10.4.3.1 Capacidad de Carga

Las cargas de suelo y sobrecargas móviles que actúan sobre el tubo se deberán determinar de acuerdo con el Artículo 12.10.2 y estos valores se deberán comparar con la Carga-D, es decir la capacidad de carga del tubo obtenida a partir de ensayos de carga en tres apoyos. El estado límite de servicio se deberá aplicar utilizando el criterio del ancho de fisuración aceptable aquí especificado.

La Carga-D correspondiente a un determinado tamaño y clase de tubo se deberá determinar de acuerdo con la norma AASHTO M 242M (ASTM C 655M).

La capacidad de carga de un tubo obtenida a partir de ensayos de carga en tres bordes, la cual corresponde a una fisura de 0,3 mm de ancho observada experimentalmente, no deberá ser menor que la carga de diseño determinada para el tubo instalado, la cual se toma de la siguiente manera:

C12.10.4.3.1

El método indirecto es el método de diseño que más se ha utilizado para diseñar tubos de hormigón armado enterrados. Este método se basa en la observación de instalaciones construidas exitosamente en el pasado.

La Carga-D requerida, en Newtons por mm de diámetro por mm de longitud, para la cual el tubo desarrolla su resistencia última en un ensayo de carga en tres apoyos es igual a la Carga-D correspondiente a una fisura de 0,3 mm multiplicada por un factor de resistencia especificado en las normas AASHTO M 170M o M 242M (ASTM C 76M o C 655M) para tubos circulares, M 206M (ASTM C 506M) para tubos en arco, y M 207M (ASTM C 507M) para tubos elípticos.

1000 _{E F L} i FE FLL W W W D S B B ⎛ ⎞⎛ + ⎞ =_{⎜ ⎟⎜} + _⎟ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠ (12.10.4.3.1-1) donde:

BFE = factor de asiento para la carga de suelo especificado

en los Artículos 12.10.4.3.2a o 12.10.4.3.2b

BFLL = factor de asiento para la sobrecarga especificado en

el Artículo 12.10.4.3.2.c Si = diámetro interno del tubo (mm)

WE = carga de suelo total no mayorada especificada en el

Artículo 12.10.2.1 (N/mm)

WF = carga total no mayorada del fluido dentro del tubo

como se especifica en el Artículo 12.10.2.2 (N/mm) WL = sobrecarga total no mayorada en un tubo de longitud

unitaria, especificada en el Artículo 12.10.2.3 (B/mm)

Para las instalaciones Tipo 1, las Cargas-D calculadas como se describió anteriormente se deberán multiplicar por un factor de instalación igual a 1,10.

12.10.4.3.2 Factor de Asiento

La documentación técnica deberá exigir los niveles mínimos de compactación especificados en las Tablas 12.10.2.1-1 y 12.10.2.1-2.

C12.10.4.3.2

El factor de asiento es la relación entre el momento en el estado límite de servicio y el momento aplicado en el ensayo de carga en tres apoyos. La resistencia estándar del tubo enterrado depende del tipo de instalación. Los factores de asiento que aquí se especifican se basan en los niveles mínimos de compactación indicados.

12.10.4.3.2a Factor de Asiento para la Carga de Suelo en Tubos Circulares

La Tabla 1 presenta los factores de asiento para la carga de suelo en tubos circulares, BFE.

Para los tubos cuyos diámetros no están listados en la Tabla 1 los factores de asiento para instalación bajo terraplén, BFE, se pueden determinar por interpolación.

C12.10.4.3.2a

Los factores de asiento para tubos circulares fueron desarrollados utilizando los momentos flectores producidos por las distribuciones de presiones de Heger ilustradas en la Figura 12.10.2.1-1 para cada una de las instalaciones estándares bajo terraplén. Estos factores de asiento para instalaciones bajo terraplén son conservadores. Este conservadurismo se debe a que los momentos, esfuerzos normales y cortes utilizados para determinar los factores de asiento se calculan suponiendo que en las zonas de los enriñonados hay vacíos y el material está pobremente compactado y que debajo del tubo hay un lecho de asiento duro. El modelado de la

distribución de presiones utilizado para determinar los momentos, esfuerzos normales y cortes también es conservador en un 10 a 20 por ciento respecto de los valores obtenidos mediante análisis realizados con el programa SPIDA.

Tabla 12.10.4.3.2a-1 − Factores de asiento para tubos circulares Instalación estándar

Diámetro nominal del

tubo, mm _{Tipo 1 Tipo 2 Tipo 3 Tipo 4}

300 4,4 3,2 2,5 1,7 600 4,2 3,0 2,4 1,7 900 4,0 2,9 2,3 1,7 1800 3,8 2,8 2,2 1,7 3600 3,6 2,8 2,2 1,7

12.10.4.3.2b Factor de Asiento para la Carga de Suelo en Tubos Elípticos y en Arco Los factores de asiento para la instalación de tubos elípticos y en arco se deberán tomar de la siguiente manera: A FE N C B C xq = − (12.10.4.3.2b-1) donde:

CA = constante que depende de la geometría del tubo,

como se especifica en la Tabla 1

CN = parámetro que depende de la distribución de la carga

vertical y la reacción vertical, como se especifica en la Tabla 1

x = parámetro que depende del área de la proyección vertical del tubo sobre la cual el empuje lateral es efectivo, como se especifica en la Tabla 1

q = relación entre el empuje lateral total y la carga total del relleno vertical aquí especificada

Tabla 12.10.4.3.2b -1 − Valores de diseño de los parámetros que intervienen en la expresión para calcular el factor de asiento

Geometría del tubo CA

Tipo de instalación CN Relación de proyección, p x 2 0,630 0,9 0,7 0,421 0,369 Tubos en forma de elipse

horizontal y en arco 1,337 3 0,763 0,5 0,3 0,268 0,148 2 0,516 0,9 0,7 0,718 0,639 Tubos en forma de elipse

vertical 1,021 3 0,615 0,5 0,3 0,457 0,238

El valor del parámetro q se toma de las siguiente manera:

• Para tubos en forma de elipse horizontal y en arco:

0,23 1 0,35 c e B p q p F H ⎛ ⎞ = _⎜ + _⎟ ⎝ ⎠ (12.10.4.3.2b-2)

• Para tubos en forma de elipse vertical:

0,48 1 0,73 c e B p q p F H ⎛ ⎞ = _⎜ + _⎟ ⎝ ⎠ (12.10.4.3.2b-3) donde:

p = relación de proyección; relación entre la distancia vertical desde la parte superior externa del tubo hasta el fondo de la superficie del lecho de asiento y la altura vertical exterior del tubo

12.10.4.3.2c Factores de Asiento para la Sobrecarga

En la Tabla 1 se indican los factores de asiento para la sobrecarga, WL, tanto para tubos circulares y en arco como

para tubos elípticos. Si BFE es menor que BFLL utilizar BFE

en lugar de BFLL como factor de asiento para la sobrecarga.

El factor de asiento para los tubos de diámetros no listados en la Tabla 1 se puede obtener por interpolación.

Tabla 12.10.4.3.2c-1 − Factores de asiento, BFLL, para el camión de diseño

Diámetro del tubo, mm Altura del relleno,

mm _{300 600 900 1200 1500 1800 2100 2400 2700 3000 3600} 150 2,2 1,7 1,4 1,3 1,3 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 300 2,2 2,2 1,7 1,5 1,4 1,3 1,3 1,3 1,1 1,1 1,1 450 2,2 2,2 2,1 1,8 1,5 1,4 1,4 1,3 1,3 1,3 1,1 600 2,2 2,2 2,2 2,0 1,8 1,5 1,5 1,4 1,4 1,3 1,3 750 2,2 2,2 2,2 2,2 2,0 1,8 1,7 1,5 1,4 1,4 1,3 900 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 1,8 1,7 1,5 1,5 1,4 1050 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 1,9 1,8 1,7 1,5 1,4 1200 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 2,1 1,9 1,8 1,7 1,5 1350 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 2,0 1,9 1,8 1,7 1500 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 2,0 1,9 1,8 1650 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 2,0 1,9 1800 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 2,1 2,0 1950 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2

12.10.4.4 Desarrollo de las Armaduras en Forma de