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Proyecto de Mejora del Abastecimiento de Agua Potable en Alta a Morón de la Frontera

ANEJO Nº8.- MACIZOS DE ANCLAJE

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INDICE

1. MACIZOS DE ANCLAJE PARACODOS HORIZONTALES……………………………………………..….3

1.1. Geometría del macizo………..……….……………………………………….... ………………............3

1.2. Empujes de Cálculo………….………………………………………………. ……………………………....4

1.3. Hipótesis de cálculo………………………………………………………… …………………………….....4

2. MACIZOS DE ANCLAJE PARA CODOS VERTICALES. ......................................................... 7

3. ARMADO ............................................................................................................................ 7

4. CONCLUSIÓN ..................................................................................................................... 8

APENDICE 1: TABLAS CÁLCULOS Y COMPROBACIONES



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1. MACIZOS DE ANCLAJE PARA CODOS HORIZONTALES

1.1. GEOMETRÍA DEL MACIZO

Se considera que el diseño más práctico y eficaz para los macizos de anclaje es de forma

paralepipédica. El dimensionamiento se realiza a partir de macizos de base cuadrada, L=2·H, siendo

H la altura del mismo.

En cuanto a los elementos de anclaje de la tubería al macizo, se realizará mediante dado excéntrico

de hormigón armado. En este caso habrá que colocar un elemento de sujeción entre el elemento a

anclar y el dado de anclaje, como pueden ser unas horquillas de acero.

Los dados de hormigón a los que se anclará la conducción, tendrán forma de paralelepípedo recto

de altura s y base d x p, siendo sus dimensiones mínimas en metros las siguientes:

Estas dimensiones de los dados deberán ser compatibles con las necesarias para alojar la totalidad

de las armaduras.

El empuje actúa a una distancia h de la cara superior del macizo.

De este modo, las dimensiones mínimas de los dados de hormigón armado en función del

diámetro de la conducción, serán las siguientes:

Dimensiones dado h(m) p(m) s(m)

ID 500 mm 0.55 0.6 0.95



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1.2. EMPUJES DE CÁLCULO

Siendo Pcal el valor de la presión de cálculo, el empuje hidráulico para los distintos componentes se

obtiene aplicando la siguiente fórmula:

1.3. HIPÓTESIS DE CÁLCULO

El procedimiento de cálculo utilizado consiste en realizar un predimensionamiento del macizo

imponiendo unos coeficientes de seguridad frente a deslizamiento y vuelco determinados, y

comprobando después que las tensiones transmitidas al terreno son admisibles. En este sentido, las

hipótesis de cálculo adoptadas son las siguientes:

- El valor del coeficiente de seguridad considerado en las comprobaciones realizadas frente a

deslizamiento es 1,5, conforme a las prescripciones del Código Técnico de la Edificación. Seguridad

Estructural. Cimientos (CTE-SE-C).

- El valor del coeficiente de seguridad considerado en las comprobaciones realizadas frente a vuelco

es 1,8, conforme a las prescripciones del Código Técnico de la Edificación CTE-SE-C.

- Características de los materiales empleados en el diseño (EHE):

- Peso específico del hormigón = 2.300 kg/m3

- Peso específico del acero = 7.850 kg/m3

- Límite elástico del acero: fy ≥ 400 N/mm2

- Resistencia del hormigón: fc ≥ 25 N/mm2

- Características del terreno. Se consideran los siguientes valores unificados del terreno:

- - Peso especifico del terreno: γ = 1.800 kg/m3

- - Ángulo de rozamiento interno: Φ = 30º

- - Tensión admisible del terreno σ no inferior a 10 t/m2

- La conducción se encuentra enterrada de tal forma que sobre la generatriz superior de la tubería

se dispone, al menos, un espesor de tierras de 1 m debidamente compactadas. El macizo de anclaje

se dispondrá por debajo del componente a anclar, excavando el fondo de la zanja de la conducción

y hormigonando contra el terreno siempre que lo permitan las condiciones geotécnicas del mismo.

En caso contrario, se procederá al encofrado del macizo de anclaje y posterior relleno con suelo

seleccionado (artículo 330 del PG-3) compactado al 95% Próctor.

- Se considera una cierta colaboración del terreno en la pared lateral delantera del macizo en la

dirección del empuje. El valor límite de esta colaboración sería el correspondiente al empuje pasivo

del terreno, cuya total movilización provocaría unos movimientos que podrían ser incompatibles

con el juego axial permisible por las juntas.



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Por ello, se adopta el criterio conservador de considerar el coeficiente de empuje activo KA, en lugar

del de empuje pasivo Kp o en reposo Ko (que conceptualmente sería más correcto). El valor del

coeficiente de empuje activo KA definido en el Código Técnico de la Edificación CTE-SE-C es el

siguiente:

i y β Ángulos definidos en la figura anterior

δ Ángulo de rozamiento entre la cara lateral del macizo y el terreno

Φ Ángulo de rozamiento interno del terreno o relleno del trasdós

En los cálculos realizados se ha considerado i=0º, β=90º y simplificadamente δ=0º.

De este modo la resultante del empuje activo, EA, es una fuerza horizontal cuya posición depende

de la profundidad de excavación, de las dimensiones del macizo y del peso específico del terreno.

- No se considera la influencia negativa del terreno en la pared lateral trasera del macizo en la

dirección del empuje. El valor de esta influencia negativa se compensa con el empleo, del lado de la

seguridad, del coeficiente de empuje activo, en lugar del de empuje pasivo o empuje en reposo

(que conceptualmente sería más correcto).

- No se consideran determinadas colaboraciones del terreno, como la cohesión o los rozamientos de

las superficies perimetrales del macizo.

- La fuerza de rozamiento generada como oposición al movimiento en la base del macizo se define

como:

Siendo:

μ: Coeficiente de rozamiento; μ = tan Φ

G: Peso del macizo; G = 2,3 · Volumen del macizo

T: Peso del relleno que gravita sobre el macizo (simplificadamente); T = γ·hT·L·L

hT :Altura de tierras sobre el macizo

- No se considera el peso propio del dado de hormigón en el dimensionamiento.

- No se considera la posible colaboración de la tipología de unión entre componentes en la

compensación de esfuerzos.



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- El esquema general de las fuerzas actuando en el macizo, y la formulación básica de partida es la

siguiente:

Coeficiente seguridad frente al deslizamiento:

Coeficiente seguridad frente al vuelco:

Serán objeto de estudio detallado las hipótesis siguientes:

- Tuberías de diámetro superior a 1.000 mm.

- Presiones hidráulicas superiores a 2,5 MPa.

- Empujes cuyo valor supere las 100 t.

- Situaciones en las que existan 2 o más tuberías en paralelo.

- Cuando en el terreno exista presencia de agua o se esté por debajo del nivel freático, habrá que

considerar el cambio de parámetros del terreno, las subpresiones, etc.

- Situaciones en las que existan otro tipo de sobrecargas.

Dado que nuestro caso no en encuentra entre los anteriores, no será necesaria ninguna

comprobación adicional.

Una vez dimensionado el macizo de acuerdo con el apartado anterior y garantizado su

comportamiento frente a deslizamiento y vuelco, se comprobará que el terreno admite las

presiones resultantes. Es decir, se calcularán las tensiones transmitidas comprobándose que en

ningún caso superan las admisibles por el terreno, que en nuestro caso, considerando el terreno de

consistencia media es de 10 t/m2:

[Los pertinentes cálculos y comprobaciones quedan recogidos en el Apéndice 1 ]



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2. MACIZOS DE ANCLAJE PARA CODOS VERTICALES

El volumen mínimo de hormigón requerido será tal que, sumado al peso del relleno dispuesto sobre

el macizo (con espesor de al menos 1 m sobre la generatriz de la tubería, y debidamente

compactado), equilibre la componente vertical del empuje, Ty, con un coeficiente de seguridad de

valor no inferior a 1,5. La componente horizontal del empuje, Tx, se equilibraría mediante la fuerza

de rozamiento movilizado en la base del macizo y la colaboración del empuje lateral del terreno.

Una vez obtenido el volumen mínimo de hormigón se comprobarán los mismos condicionantes que

en el resto de los anclajes, es decir: deslizamiento y vuelco Debe disponerse una armadura de

anclaje de cuantía suficiente para transmitir el empuje generado en el codo al macizo.

Para los macizos de anclaje así diseñados, se exige un volumen de hormigón Vg, tal que:

Siendo:

Ty :Componente vertical del empuje.

Sf :Coeficiente de seguridad de valor 1,5.

ρc :Densidad del hormigón.

Dado que como la geometría y el diseño de estos elementos se realizará de acuerdo con las bases

de cálculo descritas en el apartado anterior sobre estabilidad frente al deslizamiento y vuelco, con

las prescripciones de la norma CYII mencionada y nuestros resultados de cálculo anteriores se

correspondían con los recomendados por esta norma, adoptaremos para los anclajes verticales los

recomendados por la misma.

3. ARMADO

Las prescripciones a tener en cuenta son las siguientes:

- Se emplearán recubrimientos mínimos de 70 mm, tal y como corresponde a piezas hormigonadas

contra el terreno. Aunque se disponga un hormigón de limpieza, tanto las paredes laterales como la

cara superior del macizo quedarán en contacto directo con el terreno (EHE-08. Art. 37.2.4).

Nosotros particularmente usaremos recubrimientos mínimos de 15 cm para estar más del lado de la

seguridad.

- Se recomienda emplear armaduras de diámetro mínimo 12 mm (EHE-08. Art. 58.8.2).

- Tanto la longitud de anclaje, lb, de las armadura S1 y S1* como, en caso de ser necesario, la

longitud de solapo entre la armadura de espera del macizo y la armadura vertical del dado, S1,

deben ajustarse a las prescripciones dadas en el artículo 69.5.



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- La armadura horizontal, S2, y vertical S1, del dado deben cumplir las cuantías geométricas mínimas

respecto a la sección total del hormigón establecidas en el artículo 42.3.5. de la EHE-08. Las

armaduras calculadas, S1 y S2, corresponden a cada una de las caras de la sección.

- Cuantía mínima armadura horizontal S2: 2,0 ‰

- Cuantía mínima armadura vertical S1: 1,2 ‰

- Cuantía mínima recomendada por la Guía Técnica del CEDEX: 15 kg acero/m3 hormigón.

Nosotros comprobaremos que se cumplen ambas restricciones.

- Todas las armaduras cumplirán tanto separaciones mínimas como máximas indicadas en la EHE-

08:

- Distancia libre mínima (artículo 69.4.1.1):

- Distancia libre ≥ 20 mm.

- Distancia libre ≥ diámetro de la barra mayor.

- Distancia libre ≥ 1,25 veces el tamaño máximo del árido.

- Separación máxima entre barras (artículo 42.3.1): s ≤ 30 cm.

- Con objeto de minimizar la fisuración superficial del macizo, recomendamos armar todas sus

caras mediante un mallazo formado por redondos de 12 mm a 10 cm, #Φ12/10. Se recomienda

emplear armaduras de diámetro mínimo 12 mm (EHE-08. Art. 58.8.2).

4. CONCLUSIÓN

En conclusión, por la Norma CYII hemos calculado los empujes que se producen para codos de

11, 22, 45 y 90 º. Con los criterios de esa norma, anteriormente descritos, hemos calculado las

dimensiones de los macizos de anclaje para los codos, y por tanto el volumen de hormigón de

los mismos (tanto las cuantías de hormigón como de acero son superiores a las mínimas

exigidas por la Guía Técnica del Cedex). De igual forma hemos determinado la armadura de las

arquetas de ventosas y válvulas, superando su volumen de hormigón al mínimo exigido por

cuestiones de espacio, etc. (Para el dimensionado de las arquetas de desagües y ventosas se han

seguido criterios lógicos en cuanto al espaciado para futuras reparaciones, etc.).

Con todos estos condicionantes los resultados obtenidos son:

- Para el armado de las losas inferiores: ∅12/ 15 cm.( Salvo arqueta válvula que soporta mayores

empujes).

- Para el armado de los muros verticales: ∅12/ 20 cm.

- Las losas superiores serán prefabricadas.



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- soporta Para el armado de los muros verticales: ∅12/ 20 cm.

CODOS VERTICALES PK

11 15+100

11 15+200

11 15+300

11 15+400

11 19+100

Codo normalizado h(t) E(t) H(m) L(m) Vol.(m3) S1(cm2) S2(cm2)

CODOS HORIZONTALES Diámetro 500 y presión de

trabajo 1.6 MPa

Codo 11º 0.55 6.28 0.9 1.8 2.92 4barras16(8.04) 5barras16(10.05)


Codo 45º 0.55 24.53 1.5 3 13.5 6barras16(12.06) 5barras16(10.05)


Codo normalizado h(t) E(t) H(m) L(m) Vol.(m3) S1(cm2) S2(cm2)

CODOS VERTICALES Diámetro 500 y presión de

trabajo 1.6 MPa





Dimensiones del dado h(m) p(m) s(m)

ID 500 mm 0.55 0.6 0.95



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CODOS HORIZONTALES PK

CODOS HORIZONTALES PK

45 0+000 11 15+690

11 0+120 11 15+720

11 0+220 11 16+030

11 0+300 11 17+170

11 0+340 11 17+210

22 0+440 90 17+250

11 0+500 90 17+500

11 0+600 45 17+530

22 0+880 22 17+560

11 1+260 90 17+650

11 1+320 90 17+700

22 1+520 90 17+720

22 1+640 45 17+830

11 1+700 45 17+850

11 8+530 90 17+900

11 8+640 45 18+100

11 8+950 22 18+150

11 9+060 45 18+180

11 10+270 45 18+200

11 11+270 45 18+240

11 11+320 22 18+300

11 14+110 22 18+320

11 14+210 11 18+360

11 14+230 11 18+380

11 14+600 11 18+430

90 14+750 11 18+450

90 15+230 45 18+520

11 15+450 90 18+710

11 15+510 45 18+950



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APÉNDICE 1

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