memoria de calculo tuberia enterrada

8/19/2019 Memoria de Calculo Tuberia Enterrada

http://slidepdf.com/reader/full/memoria-de-calculo-tuberia-enterrada 1/15

SOLUCIONES DE INGENIERIA APLICADA, S.A.

DE C.V.R.F.C.: SIA-050517-ND6

INGENIERÍA ● CONSTRUCCIÓN ● INSPECCIÓN ● ASESORIA ● PRUEBAS ●CONSULTORIA

16 Septiembre Sur Num.102 Altos C. P. 96400 Col. Centro, Coatzacoalcos,Veracruz Tel!a"# 921 21 $%10%00

&mail# soluciones'solucionesia.com

PROYECTO EJECUTIVOREVISION DE TUBERIAENTERRADA

(C%001.% (&()*+A & C-C/)&ST*/CT/*A & T/&*+A AP+






Contenido

1. escripcin 3el Proecto....................................................................................$

2. An5lisis &structural 3e Tubera...........................................................................$

2.1. C5lculo 3e la Car7a (uerta..........................................................................$

2.2. C5lculo 3e la Car7a Vi8a por Tr5nsito..........................................................4

2.$. iseo por Sismo :(;to3o Simpli<ica3o=.....................................................6

2.$.1. C5lculo 3e la Veloci3a3 Aparente.................................................................>

2.$.2. e<ormacin en ireccin A"ial...................................................................9

2.$.$. &s<uerzos (5"imos 3e !le"in A"ial.........................................................9

2.$.4. eterminacin 3e la e<le"in Vertical......................................................10

2.$.. An5lisis por Pan3eo....................................................................................11

2.$.6. C5lculo 3e la Presin &"terna....................................................................1$








1. Descripción del Proyeco.

&n la presente memoria se proecta la re8isin 3e una tubera 3e acero al carbnNomenclatura AP+ ?ra3o ce3. 40 3e 10@ 3e 3i5metro, bao la resistencia antela presin 3el suelo a una pro<un3i3a3 3e 1.0 m someti3o a car7as 8i8as 3etr5nsito 8eBicular m5"ima 3e un camin pesa3o T2%S1%*2 con un peso bruto 3e4.0 Ton car7as por ee 3e 26.0 Ton, to3o esto bao los criterios 3el (anual 3eProecto ?eom;trico 3e Carreteras 3e la SCT para el iseo 3e Tuberas&nterra3as 3el (anual 3e iseo 3e A7ua Potable, Alcantarilla3o Saneamiento3e a Comisin Nacional 3e A7ua :C)NA?/A=.

!. An"lisis Esr#c#r$l de T#%er&$.

Para la re8isin 3e capaci3a3 3e car7a ante las es<uerzos actuantes en las Due seencontrar5 someti3a la tubera, se reDuiere Bacer un an5lisis 3e 3icBa estructura el me3io 3e interaccin, en este caso el 8olumen 3e materia Due la con<ina a cierta

pro<un3i3a3 las car7as 8eBiculares m5"imas Due pasaran por encima 3e ella.

!.1. C"lc#lo de l$ C$r'$ (#er$.

Para el c5lculo 3e la Car7a (uerta 3e consi3eran los si7uientes 3atos 3e iseo#

1) D$os de Dise*o.

Tubo iso AP+ ?ra3o Ce3. 40 3e 10@ 3e 3iam. Nominal

ɸext .=27.31cm








ɸ∫ .=25.45 cm

F y=2458kg/c m2

Espesor=0.93cm

Profundidadde carga(hr)=1.50m

rs=1.80t /m3

W c=Carga vertical de latuberia por unidad de longitud

• Se tiene Due la car7a 3ebi3a al relleno es#

W c=r s∗hr∗ɸext .=(1.80 t /m3∗1.5m∗0.2731m)=0.74 t /m=740kg /m

!.!. C"lc#lo de l$ C$r'$ Vi+$ por Tr"nsio.

Para la 3eterminacin 3e la car7a sobre la tubera, causa3a por la circulacin 3e8eBculos en la super<icie, se consi3eran car7as puntuales Due se transmiten3epen3ien3o 3e la pro<un3i3a3 B. a teora el5stica 3e oussinesD es usa3a parael c5lculo 3e esta presin#

σ z=

(

3 P

2 Ԉ z2∗

(

1

1+

(

r

z

)

2

)

5

2

)

I c

on3e#

σ z= Esfuerzo en latuberia(kg /m2)








P=Carga vehiculardela superficie(on)

z= Profundidad de latuberiaa lomo(m)

r= !istanciaradial horizontalala tuberia(m)

I c= Factor de impacto: terra cerias1.50

• Por lo Due se tiene el si7uiente c5lculo#

a= Cuan3o el tubo se encuentra al centro 3e las 3os car7as#

σ z=

( 3

∗13.25

ton2∗ Ԉ ¿(1.50m)2∗

( 1

1+( 1.30m

1.50m )2

)5

2

)∗2∗1.5=2.10t /m

2

b= Cuan3o el tubo se encuentra 3ebao 3e una 3e las car7as#








σ z=( 3∗13.25 ton

2∗ Ԉ ¿(1.50m)2∗(

1

1+( 0m

1.50m )2 )

5

2)+( 3∗13.25ton

2∗ Ԉ ¿(1.50m)2∗(

1

1+( 2.6m

1.50m )2 )

5

2 )∗1.5=4.35 t /m2

Se toma el 8alor m5s 3es<a8orable, tenien3o as la car7a 8i8a por uni3a3 3elon7itu3#

W "=σ z∗ɸ ext.=(4.35 t /m2∗0.2731m)=1.19 t /m=1190kg /m

!.,. Dise*o Por Sis-o (/odo Si-pli0ic$do).

Para tuberas enterra3as, aunDue se encuentren prote7i3as 3e la accin 3e las<uerzas 3e inercia pro3ucto 3e las aceleraciones ssmicas, son a<ecta3as

3irectamente por las <uerzas 3e arrastre 3el terreno, al imprimirles es<uerzos 3e<ormaciones locales, a3em5s 3e 3esplazamiento cur8aturas.

as 3istorsiones 3el terreno son ocasiona3as principalmente por las si7uientesacciones#








a= Propa7acin 3e las on3as ssmicas

b= 3esplazamientos permanentes ori7ina3os por licuacin 3e suelos.

c= !alla 3el terreno asocia3o a 3eslizamiento 3e tierras

3= Cruzamiento 3e <allas 7eol7icas acti8as.

os 3esplazamientos permanentes, ori7ina3os por licuacin 3e suelos, son 3e lose<ectos Due causan maor 3ao a las tuberas enterra3as, localiza3as en 5reassatura3as. Tal es el caso 3e las zonas costeras Due se encuentran en lu7aresssmicos. &ste mecanismo 3e <alla est5 asocia3o al <enmeno 3e licuacin 3e

suelos 7ranulares, someti3os a acciones ssmicas. &n estas con3iciones, cuan3ola topo7ra<a es propicia, se presentan corrimientos masi8os 3e terreno Duearrastran a las tuberas enterra3as.os 3aos causa3os por <allas 3el terreno, asocia3os a 3eslizamientos 3e tierra,est5n relaciona3os con las caractersticas topo7r5<icas 3e resistencia al es<uerzocortante 3el terreno.

&n cruces con <allas 7eol7icas acti8as, los 3aos est5n asocia3os a3eslizamientos 3e terreno natural 3epen3en 3e la acti8i3a3 3e 3icBas <allas.

a propa7acin 3e on3as ssmicas a tra8;s 3el suelo, pro8oca e<ectos 3e inercia

Due en los m;to3os 3e an5lisis se consi3eran 3espreciables en comparacin conlos mo8imientos relati8os 3e 3os puntos cualesDuiera 3el suelo situa3os a lo lar7o3e la traectoria 3e las on3as ssmicas. &stos mo8imientos relati8os se 3eben aDue en ca3a instante los 3esplazamientos 3e estos 3os puntos tienen amplitu3es3i<erentes, a Due con<orme el sismo se propa7a, la Bistoria 3e los3esplazamientos 8a su<rien3o alteraciones ocasiona3as por los si7uientes<actores#

a= &l sismo se compone 3e 3i<erentes tipos 3e on3a, ca3a una 3e las cuales 8iaaa 3istinta 8eloci3a3E estas son#

• 3e cuerpo :on3as 3e compresin cortante=• super<iciales :on3as 3e *alei7B on3as o8e=

Por la imposibili3a3 3e separar los 3istintos tipos 3e on3as Due con<orman elmo8imiento, se consi3era conser8a3oramente Due el sismo se componeFnicamente 3e on3as 3e corte, por ser estas las Due ocasionan maores e<ectos,








aunDue e tuberas poco pro<un3as pue3en ser importantes tambi;n los 3ebi3os a

on3as super<iciales.

b= Al propa7arse las on3as, estas se atenFan por el e<ecto 3e 3istancia a la <uente por absorcin 8iscosa en el suelo.

c= Al 8iaar las on3as a tra8;s 3e me3ios Due no son per<ectamente Bomo7;neos eistropos, su<ren 3irecciones :e parte ocasiona3a por la tubera misma=, Duealteran la <orma composicin 3e las on3as ssmicas. &n particular al pasar lason3as por una inter<ase 3e suelo 3uro a blan3o, se presentan ampli<icacionesimportantes en ellas.

Para el an5lisis 3e la tubera por sismo se toma el m;to3o simpli<ica3o.

Para el uso 3el m;to3o simpli<ica3o se toman los 3atos 3e espectro 3e 3iseossmico 3e las NTC por Sismo, Due 3e i7ual <orma se encuentra en el (anual 3ela CNA#

Para un terreno tipo 2 en una zona ssmica #

c=0.30

a0=0.08

a=0.30 s

b=1.50 s

r=2 /3 s

Nota# &l 8alor 3e la aceleracin ssmica el coe<iciente ssmico 3eben 3emultiplicarse por 1.0 3e acuer3o a lo in3ica3o en el (anual a Due pertenece auna estructura ?rupo A.








!.,.1. C"lc#lo de l$ Velocid$d Ap$rene.

Calcular la 8eloci3a3 aparente 3e propa7acin 3el sismo en 3ireccin Borizontal#

# s= # $ s

0.70

Al7unos 8alores in3icati8os son#

# $ s=35m / s , en suelo sumamente blan3o como en el centro 3e la C3. 3e

(;"ico.

# $ s=170m / s, en suelo blan3o.

# $ s=410m /s , en suelos me3iantemente compactos.

# $ s=710m / s , en suelo <irme o roca <ractura3a.

Tenien3o como resulta3o#

# s=410m/ s

0.70=585.71m /s

!.,.!. De0or-$ción en Dirección Ai$l.

Calcular la 3e<ormacin Due en 3ireccin a"ial in3ucir5 en la tubera el sismo 3e3iseo, me3iante








Ɛ $ =# max

# s+(

% max

# s2 ∗de

2 )on3e#

# max=#elocidadm&xima del terreno=0.081m/ s('ona( ) tipo II )abla5.10C*%

% max= %celeraci+n m&ximadel terreno=0.08∗1.5∗9.81m / s2=1.18m /s

2

de=diametro exterior=0.2731m

• Calculan3o la 3e<ormacin se tiene#

Ɛ $ = 0.081m/ s

585.71m / s+( 1.18m /s

2

(585.71m /s)2∗0.2731m

2 )=0.000139

Ɛ $ =0.000139<0.006 permisible(,%I,F%C-.I- )

!.,.,. Es0#er2os -"i-os de 3leión y Ai$l.

Si las on3as ssmicas Due se propa7an en el me3io son 3e cortante, el es<uerzoa"ial 3e <le"in m5"imo se calcular5n como#

σ amax=/ E∗# max

2∗# s

0 σ fmax=/ E∗de∗# max

(2∗# s )2

on3e#








σ amax= Esfuerzo axial m&ximo debido a ondas de compresi+n(kg /cm2)

σ fmax= Esfuerzo de flexi+nm&ximo(kg /cm2)

E= 1+dulo de elasticidad deltubo(kg /cm2)

• Calculan3o el es<uerzo a"ial 3e <le"in m5"imo#

σ amax=/ (2.1 x106kg /c m2∗8.10cm /s)

2∗58,571cm /s =145.21 kg/c m2

σ fmax=/(2.1 x 10

6kg/c m

2∗27.31cm∗118cm/ s2)

2∗(58,571cm /s )2 =0.99kg/c m

2

!.,.4. Deer-in$ción de l$ de0leión +eric$l.

a 3e<le"in 8ertical por el relleno en una tubera enterra3a, se calcular5 por me3io3e la si7uiente ecuacin. &l 8alor obteni3o, se compara con la 3e<le"in permisiblein3ica en la seccin 6.$.$ 3e (anual 3e CNA#

2c= !1∗ 3 ∗W c∗r

3

E∗ I +0.061∗ E $ ∗r3

on3e#

!1= Factor de retardo )1.50 .

3 = Es la constante de apoyo ) valor de 0.10








W c=Carga por unidad de longitud delatuberia(kg /cm)

I = 1omentode Inercia=t 3∗b

12=6.70 c m

4

E $ = 1+dulo de reacci+ndel suelo= %rena arcillosa=67.58 kg /cm2(95 proctor )

r= adio deltubo cm.

• Se calcula la 3e<le"in 8ertical#

2c= 1.50∗0.10∗7.4kg /cm∗(13.66 cm)3

(2.10∗106 )∗6.70c m

4+0.061∗(67.58kg /c m2∗(13.66cm)3)

=0.0002cm=0.002mm

e<le"in permisible G H 0.0 " 2$.10 mm H 1$.66 mmɸ

Permisible=13.66mm> 2c=0.002mm(,%I,F%C- I-)

!.,.5.An"lisis por P$ndeo.

/na tubera enterra3a pue3e colapsarse o pan3earse como resulta3os 3e unainestabili3a3 el5stica pro8oca3a por las car7as aplica3as al tubo. as accionese"ternas calcula3as en las secciones anteriores se suman se comparan con lacar7a 3e pan3eo permisible Da :seccin 6.$.$ (anual CNA=, 3e acuer3o a lae"presin si7uiente#

Pv+(r4∗h4 )+( 4∗W c

de)+W "

de

<5a

on3e#








|¿|

Pv= Presi+n de vac6ointerno= Patm− P¿

|¿|=0

P¿

Patm=1atm=760mm 7g

h4= % ltura delnivel de aguas fre&ticasal lomo del tubocm

r4= Peso espec6fico delagua en kg/cm

3

4= Factor de flotaci+n=1 8 0.33(h 4 /h r)

r4= Peso espec6fico delagua en kg/cm3

W "=Carga #iva sobrelatuber6akg /cm2

Para el pan3eo permisible se tiene la si7uiente ecuacin#

5a= 1

F . , .∗( 32∗ 4∗( $ ∗ E $ ∗ E∗ I

de

3 )1

2

Para el c5lculo 3e IH

( $ = 1

1

+ (4

e

−0.2133∗hr

)

on3e#








F . , .= F actor de seguridad en funci+n de larelaci+n

hr

de:

(2.5 si

hr

de >2

)0

(3 si

hr

de <2)• Calculan3o I#

( $ = 1

1+ (4 e−0.2133∗1.5)

=0.255

• Calculan3o pan3eo permisible#

5a= 1

2.5∗(

32∗1∗0.255∗67.58∗(2.1∗106)∗6.70 c m4

(27.31 cm )3 )

12

=24.69 kg /c m2

• Por lo tanto#

1.03kg/c m2+ (0.001kg/c m

3∗0m )+( 1.0∗7.40kg/cm

27.31cm )+ 11.90kg /cm

27.31cm =¿

¿1.74kg /c m2<5a=24.69kg /c m

2(,%I,F%C-I- )

!.,.6. C"lc#lo de l$ Presión Eern$.

Con relacin a la presin e"terna, cabe sealar Due una buena pr5ctica consisteen limitar el es<uerzo actuante un 0G 3el es<uerzo 3e <luencia :< =, bao la presin

m5"ima 3e 3iseo. &l es<uerzo lon7itu3inal ocasiona3o por la presin e"terna Duerestrin7en el mo8imiento a"ial es i7ual a#

, "=9∗ Pe∗de

2 t








on3e#

, "= Esfu erzolongitudinal por presi+n ex terna(kg /cm2)

Pe= P resi+nex ternaen (kg /cm2)

t = Espesor de latuberia(cm).

9=Coeficiente de Poissson parael acero0.3

• Por lo Due se tiene#

, "=0.30∗0.435 kg/c m

2∗27.31 cm

2∗0.93cm =6.39 kg/c m

2

• Suman3o las <uerzas actuantes#

, =σ amax+σ fmax+, "=145.21 kg/c m2+0.99 kg /c m

2+6.39 kg /c m2=152.60 kg /c m

2

Esf . Permisible=0.50 F y=1229k g /c m2>152.60 kg /c m

2(,%I,F%C-I-)



memoria de calculo tuberia enterrada

Documents