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Dimensionamiento de zanjas: tensión de carga externa y deformación en instalaciones subterráneas de tuberías de PVC-O (I)

Aunque no se descartan otras aplicaciones, la tubería TOM® está especialmente indicada para instalaciones enterradas.

En este artículo, nos gustaría proporcionar la información y los puntos necesarios para estudiar el dimensionamiento de las zanjas correctamente:

Excavación:

Para este artículo y con fines de cálculo, vamos a considerar el caso de instalación más común: Instalación en zanja o en relleno. Los datos requeridos son:

  • Altura de recubrimiento por encima de la generatriz superior del tubo, H, en metros.
  • Anchura de la zanja al nivel de la generatriz superior del tubo, B, en metros. En caso de instalación bajo terraplén, se considera B ≥ 4 DN.
  • Ángulo de inclinación de las paredes de la zanja, β, en grados.

Instalación en obra

Como norma general, cuando no hay tráfico, la generatriz superior de la tubería estará a una profundidad mínima de 0,6 metros, ampliada en el caso de tráfico rodado a una profundidad mínima de 1 metro, una vez verificada por el cálculo correspondiente, de acuerdo con el peor escenario posible. Las anchuras mínimas de las zanjas se basarán en su diámetro nominal y profundidad:

Instalación en obra

Características de apoyo y relación de proyección:

El fondo de la zanja debe asegurar un apoyo homogéneo, uniforme y firme a todo lo largo de la tubería. Los datos a conocer son el ángulo de apoyo, 2α, en grados, y la relación de proyección. Por ejemplo, a efecto de cálculo se pueden considerar dos tipos:

TIPO 1: El apoyo consiste en una cama continua de material granular compactado sobre la que descansa el tubo. La cama de apoyo debe tener una compactación uniforme en toda su longitud y envolver el tubo según el ángulo de apoyo 2α. La relación de proyección para este tipo de apoyo es Pj = 1.

instalaciones en obra

En resumen, y para un óptimo comportamiento de la instalación, se debe crear un lecho o cama de arena (u otro material granular fino) con un espesor de entre 10 y 18 cm sobre el que apoye el tubo. La tubería no puede reposar en ningún caso directamente sobre rocas o piedras grandes.

TIPO 2: En este tipo de apoyo, el tubo descansa directamente sobre el fondo de la zanja o sobre el suelo natural, cuando se trata de una instalación bajo terraplén.

Se utilizará únicamente en suelos arenosos exentos de terrones y piedras. Una vez instalada la tubería, se añade un relleno seleccionado, compactándose a ambos lados del tubo garantizando el ángulo de apoyo 2α. La relación de proyección para este tipo de apoyo es Pj = 1.

Instalaciones en obra

Una vez colocados los tubos en la línea central de la zanja y ejecutadas las uniones, se procederá al relleno a ambos lados del tubo. El relleno se hará por capas apisonadas de espesor no superior a 15 cm, manteniendo constantemente la misma altura a ambos lados del tubo, hasta alcanzar la coronación de éste, la cual debe verse. El grado de compactación debe ser superior al 95% Proctor Normal. El grado de compactación a obtener será el mismo que el de la cama. Se cuidará especialmente que no queden espacios sin rellenar debajo del tubo.

Se procede al relleno de la zanja, hasta una altura de treinta centímetros por encima de la coronación del tubo, con relleno seleccionado. Se apisona con pistón ligero ambos lados del tubo y se deja sin compactar la zona central en toda la anchura de la proyección horizontal de la tubería.

A partir de ahí, puede usarse para el relleno tierras procedentes de la excavación, compactada en capas sucesivas de altura no superior a 20 cm y con un grado de compactación 100% Proctor Normal.