Método directo para el cálculo mecánico de tubos de hormigón

Informe sobre el método directo de cálculo usado en Estados Unidos

Método Directo de Cálculo Mecánico de Tubos
INTRODUCCIÓN
El método viene explicado en el “Technology Handbook” de la ACPA.
El método directo surgió a raíz de un programa de investigación a largo plazo que pretendía
conocer detalles sobre el comportamiento mecánico real de los tubos instalados y desarrollar
métodos para undiseño más ajustado que tuviese en cuenta el comportamiento real del tubo
instalado. Este programa de investigación fue dirigido por el Dr. Frank J. Heger. Comenzó a
principios de los 70 y concluyó a mediados de los 80.
Los resultados de la investigación fueron los siguientes:
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Un sistema de análisis y diseño para instalaciones de tuberías rígidas enterradas
basadoen un modelo tubería-terreno de elementos finitos y un modelo de interacción
tubería terreno. EL programa final se llamó SPIDA: Soil-Pipe Interaction Design and
Analysis
Mejor entendimiento del efecto de los diferentes tipos de terreno de relleno bajo la
tubería y alrededor de esta
Mejores métodos cuantitativos para la predicción de las cargas debidas al terreno y la
distribución de presionesbajo un gran rango de tipos instalación y terreno
Métodos más refinados de predicción del comportamiento mecánico del tubo
Límites de diseño, tanto para los estados límite de servicio como los estados límite
últimos, más racionales, que se parecen mucho más a los utilizados para estructuras
de hormigón armado
Métodos más adecuados para la determinación de los requerimientos de acero y laconfiguración de la armadura
Diseños tubería terreno más adecuados y ventajosos, tanto desde el punto de vista del
comportamiento mecánico como desde la perspectiva económica y de facilidad de
ejecución: Instalaciones estándar.

En 1993 la “Sociedad Americana de Ingenieros Civiles” se hizo eco de los avances arriba
expuestos e introdujo en sus pliegos y manuales tanto el nuevo método directocomo las
instalaciones estándar.

SISTEMA TUBERÍA-TERRENO
Como no podía ser de otra manera, se considera a la tubería y al terreno que la rodea como un
único sistema mecánico. El método considera todas las posibilidades salvo los tubos de
hormigón in-situ y los tubos de hinca.
Los tipos de terreno considerados son acordes a las siguientes normativas:
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ASTM D 2487 Standard Test Methodfor Classification of Soils for Engineering Purposes
AASHTO M 145 Classification of Soils and Soil-Aggregates Mixtures for Highway
Construction Purposes

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Puesto que la clasificación de estas normas es demasiado amplia para poder ser utilizada con
fines prácticos se realizó una subdivisión en 4 grupos:

Laspropiedades que se consideran son las del tipo de terreno con peores características de
cada grupo y fueron determinadas por test de laboratorio:

La caracterización del terreno depende también del nivel de compactación alcanzado, que está
relacionado con la densidad obtenida. Esta densidad se puede medir como Densidad Proctor
Normal (ASTM D 698 y AASHTO T 99) o como Densidad Proctor Modificada(ASTM D 1557 y
AASHTO T 180).
Los niveles de compactación usados en las instalaciones estándar para el método directo son
los siguientes:

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Para un determinado nivel de compactación se consiguen resistencias y rigideces muy
diferentes dependiendo del terreno utilizado. Uno de los importantes avances de esteestudio
es que el la caracterización de los diferentes grupos de terreno ha planteado la posibilidad de
utilizar diversos terrenos con distintos niveles de compactación para obtener un mismo
resultado, mientras que anteriormente, a nivel estructural, tan sólo se consideraban los
materiales granulares compactados.
No sólo unos terrenos pueden ser más complicados de obtener o caros que otros en...