Apoyos y Anclajes

5/24/2018 Apoyos y Anclajes

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APOYOS Y ANCLAJES

Apoyos y anclajes. Las tuberas que se encuentran a cielo abierto requierende estructuras de

concreto para sostenerse y apoyarse segn la pendiente del terreno. El perfil de latubera y

el trazado, permiten determinar la ubicacin de apoyos y estructuras que la sostienen y

permiten el desplazamiento longitudinal por variacin de la temperatura.La ubicacin de los

anclajes esta determinada por las variaciones del terreno, estos estn sometidos a esfuerzos

por lascargas transmitidas por la tubera.

El nmero de apoyos es un criterio tcnico-econmicodeterminado por el espesor del

material de la tubera. El nmero de anclajes lodeterminan las variaciones de la pendiente.

Los bloques de apoyo se utilizan para soportar adecuadamente la tubera de presin.Estos

deben ser dimensionados de tal forma que sean de bajo costo y fcil construccin.

Las tuberas forzadas en acero se conciben como una serie de tramos rectos, simplemente

apoyadosen unos pilares y anclados slidamente en cada una de sus extremidades, que en

general coincidencon cambios de direccin.Entre cada dos anclajes consecutivos se intercala

una junta de dilatacin(figura 1).


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Existen tres tipos de anclajes

:-Anclaje para variar pendiente longitudinal

.-Anclaje para variar pendiente longitudinal y transversal

.-Anclaje para variar pendiente transversal.


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Bloques de apoyo

Se utilizan para sostener adecuadamente la tubera de presin.Encima de el esta montada

una placa metlica de baja friccin con la cual se desliza la tubera depresin, montada sobre

una silla metlica de baja friccin. (Figura 2)Con estas condiciones los esfuerzos mecnicos

transmitidos son menores.Una altura minima para facilitar el escurrimiento de aguas de

lluvia es:

1.1.-Esfuerzos:

Fuerzas por el peso de la tubera y el peso delagua:

Peso del agua:
http://www.monografias.com/trabajos14/problemadelagua/problemadelagua.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/problemadelagua/problemadelagua.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/problemadelagua/problemadelagua.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/problemadelagua/problemadelagua.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/problemadelagua/problemadelagua.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/problemadelagua/problemadelagua.shtml


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Peso del tubo:

Donde:

ya es el peso especfico del agua.

yt es el peso especfico del material del tubo.

Fuerza por el peso del apoyo:

Fuerza por friccin entre la tubera y el apoyo:

El apoyo ofrece unaresistencia al deslizamiento de la tubera y es mayor que lafuerza de

friccin, lacual se toma igual a:

Fuerza por friccin entre el apoyo y el suelo:
http://www.monografias.com/trabajos10/restat/restat.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos10/restat/restat.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos12/eleynewt/eleynewt.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos12/eleynewt/eleynewt.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos12/eleynewt/eleynewt.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos12/eleynewt/eleynewt.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos12/eleynewt/eleynewt.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos10/restat/restat.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos10/restat/restat.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos10/restat/restat.shtml


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1.2.-Estabilidad:

La condiciones de estabilidad que debe satisfacer el apoyo para evitar queSe corra o voltee

son las siguientes:* La resultante de todas las fuerzas debe pasar dentro del tercio medio de

laBase para evitar el vuelco.* Las fuerzas de friccin entre el bloque y el suelo deben ser

superiores alEmpuje horizontal para evitar el deslizamiento.* La presin transmitida por el

bloque al suelo debe ser menor que laCapacidad portante de este para evitar que se

entierre.Considerando los momentos desde el punto O se tiene (figura 3):

Anclajes


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Los anclajes son bloques de hormign que impiden el movimiento de la tubera.Son de dos

tipos:-Abiertas con tubera descubierta y sujeto con piezas de acero.-De tipo macizo, el

hormign cubre toda la tubera.

2.1.-Esfuerzos:

Donde:

Lsi es la longitud medio entre el anclaje y el apoyo prximo.D es el dimetro de la tubera.e

es el espesor de la tubera.i subndice es igual a 1 cuando corresponde a aguas arriba del

anclaje o esIgual a 2 si corresponde a aguas abajo.

La fuerza ejercida por el peso del bloque:

Fuerzas que influyen sobre el anclaje:


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2.2.-Fuerzas resultantes:

Las fuerzas resultantes que actan sobre un anclaje son

2.3.-Estabilidad:

El anclaje y el apoyo deben ser estables al deslizamiento y al vuelco.

para q el anclaje no se entierre, el terreno debe tener una capacidad portante superior aLa

presin que se ejerce en el.- para que el anclaje no se voltee, la suma de las fuerzas deben

pasar por un tercioMedio De la base con relacin a sus dimisiones.

Esta condicin se cumple cuando la relacin entre los momentos Mxc y Mxb con

la componente vertical Fyv es igual a:

Donde la suma de los momentos es igual a


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Diseo de Anclajes

Bsicamente esta referido al diseo de los anclajes para cada cambio de direccin

(codos) que se presente en la lnea de impulsin y en los accesorios como tees, yees,

reducciones, vlvulas, etc.

Para esto debemos calcular las fuerzas que intervienen predominantemente en dichos

componentes siendo la fuerza resultante R en kg debido al empuje por presin de agua

(Presin esttica mas sobrepresin por golpe de ariete) las ms significativa y que

para fines prcticos se utiliza en el dimensionamiento del anclaje:

Donde:


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D : Area de la seccin de la tubera (m).

: Peso especifico del agua (kg/m3).

Hp : Carga de prueba hidrulica en el accesorio (m).

H : Carga nominal de trabajo en el accesorio (m).

Luego con R calculamos el rea de la superficie de contacto del bloque de anclaje

mediante la siguiente expresin:

Donde:

m: Tensin admisible del terreno que tiene contacto con el rea de la base del

bloque y que puede ser horizontal a la pared de la excavacin, o verticalmente al fondo

de la excavacin segn el cambio de direccin (kg/cm2).

AB : Area de contacto del bloque con mayor capacidad de distribucin del empuje

transmitido al sistema anclaje-suelo (cm2).

Ya con el rea calculada podemos asumir las dimensiones mnimas de la seccin de

contacto (LxW). La tercera dimensin (N) se obtiene de acuerdo al cambio de direccin

horizontal o vertical de la superficie de contacto, ya que esta condicionada al ancho de

la zanja y/o al dimetro del tubo.

En forma practica se puede determinar las dimensiones del bloque de anclaje vertical

como una funcin del dimetro nominal del tubo (DN).


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Debindose comprobarse posteriormente si se cumple la condicin de mayor rea

efectiva :

Por ltimo, el anclaje puede adoptar diversas formas de acuerdo al accesorio y al

cambio de direccin, estando muchos de ellos normalizados para obras de

abastecimiento de agua potable y alcantarillado.

La forma mas comn es la de un tronco piramidal que consta de 4 dimensiones

caractersticas (L, W , T y F).

Las 2 primeras (L y W) son establecidas por las formulas descritas para el rea de la

base del bloque, mientras que las 2 ltimas se obtienen en funcin del dimetro

Nominal (DN) y la tercera dimensin (N).

ANCLAJES Y APOYOS PARA TUBERIAS DE PRESION

-CALCULO DE LOS APOYOS

- Espaciamiento de apoyos El espaciamiento entre apoyos se calcula con la siguiente

expresin:


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S G * L * Cos

9.42 * e * D

-Fuerzas que intervienen en los apoyos

G = Peso del tubo mas peso del agua por unidad de longitud. Esta fuerza tiene dos

componentes Gx y Gy

F2= Fuerza de friccin entre tubo y apoyo originado por Gy

- Fuerzas que intervienen para el clculo

F1= Gy = Componente del peso del tubo con agua por unidad de longitud perpendicular al

tubo.

F2 = Fuerza de friccin entre apoyo y tubo.

F1= G x L x Cos F2= . F1

Para asegurar la estabilidad del apoyo se deben cumplir tres condiciones:

1 Fx < x Fv

2 base < adm. del terreno

3 El base mnimo debe ser positivo; en caso contrario significar que se produce el volteo

del

apoyo.

- CALCULO DE ANCLAJES.-

Las fuerzas que actan sobre los anclajes son:

a) Componente del peso de la tubera con agua perpendicular a ella (F1).-

F1= (Gt + Gw) x L1 x Cos

b) Fuerza de friccin entre la tubera y los apoyos (F2).-

F2 = (Gt + Gw). L2. Cos


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c) Fuerza en los cambios de direccin debido a la presin hidrosttica (F3)

F3 = 1.6 x 10 x H x D x Sen (- )/2

d) Componente del peso de la tubera paralela a ella (F4).-

F4 = Gt x L4 x Sen.

e) Fuerza debida a cambios de temperatura en la tubera (F5)

F5 = 31 x D x t x E x a x T

f) Fuerza de friccin en la junta de dilatacin (F6).-

F6 = 3.1 x D x C


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g) Fuerza debida a la presin hidrosttica dentro de las juntas de expansin (F7)

F7 = 3.1 x H x D x t

h) Fuerza debida al cambio de direccin de la cantidad de movimiento (F8)

F8 = 250 x (Q/D) x Sen. (-)/2

ANCLAJES Y APOYOS

- APOYOS

s.1) ESPACIAMIENTO ENTRE APOYOS.- Los resultados obtenidos se presentan en

el siguiente cuadro:

TRAMO L(m)

Cc-1 39 33'9" 19.68

1-2 22 10'57" 17.96

2-3 37 17'24" 19.37

3-4 24 45'52" 18.13

De los resultados del cuadro anterior vamos a considerar por seguridad el 50% de

la menor distancia. Por lo tanto la longitud entre apoyos para todos los tramos ser L = 10

m..

s.2) DISEO DE APOYOS.- El diseo lo realizamos en el tramo mas crtico (tramo 1-2),

para lo cualpreviamentepredimensionamos los apoyos, para luego verificar aplicando las

Condiciones de Equilibrio:

*Primera Condicin.-

Fx T * Fy

Luego reemplazando tenemos:

0.556 < 0.568 O.K


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*Segunda Condicin.-

basemaxadm suelo

2

basemax 0.41Kg /cm


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Luego:

basemax 0.41kg / cm admsuelo 1.03kg / cm

*Tercera Condicin:

basemin 0

Reemplazando valores tenemos:

basemin 0.103kg / cm2

0

- DISEO DE ANCLAJE.

Debido a la topografa del terreno, la tubera ha tenido cambios de direccin

verticales, en los cuales se construirn anclajes, esto con la finalidad de evitar que el codo

se levante por accin de la presin resultante que tiende a cerrar el ngulo, adems Los

anclajes sern del tipo macizo ya que la tubera estar embebida en forma total por el

concreto del anclaje. Los datos referidos a los anclajes, juntas de dilatacin y apoyos se

detallan en el siguiente cuadro:

El procedimiento de clculo se realiz en forma similar al de los apoyos y el anlisis se

realiz para el anclaje 2 por ser el mas crtico.


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A continuacin se muestran un cuadro resumen con las fuerzas que intervienen en los

anclajes as como los resultados de la verificacin de estabilidad de los anclajes.


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