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UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE INGENIERÍA, CIENCAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA
CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL
“DISEÑO ESTRUCTURAL DE SISTEMAS DE TUBOS PLÁSTICOS
PARA FLUJO A GRAVEDAD EN CONDICIONES ESPECÍFICAS DE
LOS SUELOS DEL ECUADOR”
TRABAJO DE TITULACIÓN PRESENTADO COMO REQUISITO
PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE INGENIERO CIVIL
AUTOR: VILATUÑA MANOBANDA HENRY JAVIER
TUTOR: ING. EFRÉN WILFRIDO ORTIZ MOYA M.Sc.
Quito, 19 de Octubre 2017
ii
DERECHOS DE AUTOR
iii
CERTIFICACIÓN DEL TUTOR
iv
APROBACIÓN DE LOS LECTORES
v
vi
DEDICATORIA
A mis padres, mi hermano y mis hermanas,
por brindarme todo el apoyo incondicional
para cumplir una meta más en mi vida.
HENRY JAVIER VILATUÑA MANOBANDA
vii
AGRADECIMIENTO
Agradezco primeramente a Dios por darme cada día las fuerzas necesarias para
seguir adelante y por haberme dado una linda familia.
A mis padres, Ruth Manobanda y Manuel Vilatuña, quienes me dieron consejos y
valores que me guiaron por el camino correcto para cumplir un sueño más en mi
vida.
A mi hermano Geovanny Vilatuña y mis hermanas Paola Vilatuña y Alin Vilatuña,
que junto a mi compartieron muchas alegrías, tristezas, y no dejarme solo en los
momentos más difíciles de mi vida.
HENRY JAVIER VILATUÑA MANOBANDA
viii
CONTENIDO
DERECHOS DE AUTOR .................................................................................... ii
CERTIFICACIÓN DEL TUTOR ....................................................................... iii
APROBACIÓN DE LOS LECTORES .............................................................. iv
DEDICATORIA ................................................................................................... vi
AGRADECIMIENTO ........................................................................................ vii
CONTENIDO ..................................................................................................... viii
LISTA DE FIGURAS .......................................................................................... xi
LISTA DE TABLAS .......................................................................................... xiii
LISTA DE GRÁFICOS ...................................................................................... xv
LISTA DE ANEXOS ........................................................................................ xviii
RESUMEN. ......................................................................................................... xix
ABSTRACT ......................................................................................................... xx
CAPÍTULO I ......................................................................................................... 1
GENERALIDADES .............................................................................................. 1
1.1 Antecedentes ............................................................................................ 1
1.2 Objetivos .................................................................................................. 2
1.2.1 Objetivo General ............................................................................... 2
1.2.2 Objetivos Específicos ........................................................................ 2
1.3 Alcance ..................................................................................................... 2
1.4 Justificación .............................................................................................. 2
CAPÍTULO II ........................................................................................................ 4
FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA ...................................................................... 4
2.1 Terminología y definiciones ..................................................................... 4
2.2 Sistema de tubos enterrados con flujo a gravedad.................................... 5
2.2.1 Zanja tipo angosta ............................................................................. 5
2.2.2 Zanja tipo terraplén ........................................................................... 6
ix
2.2.3 Cargas que actúan sobre la tubería .................................................... 7
2.2.3.1 Cargas Muertas .......................................................................... 7
2.2.3.2 Cargas vivas ............................................................................... 8
2.2.4 La rigidez del suelo alrededor del tubo ........................................... 15
2.3 Interacción tubo – suelo. ........................................................................ 15
2.4 Deflexión de tubería ............................................................................... 16
2.4.1 Teoría de Marston. .......................................................................... 16
2.4.2 Ecuación modificada de IOWA ...................................................... 20
2.5 El abollamiento o pandeo ....................................................................... 25
2.5.1 Comprobación de la estabilidad dimensional ................................. 25
2.5.2 Acción del nivel freático en tuberías flexibles enterradas .............. 28
2.5.3 Acción simultánea de presión del suelo y agua externa .................. 30
2.6 Rotura de la pared ................................................................................... 31
2.7 Rigidez Anular del tubo ......................................................................... 32
2.7.1 Método de carga variable ISO 9969................................................ 32
2.7.2 Método de carga constante ISO 9969 ............................................. 35
2.8 Control de Calidad .................................................................................. 38
2.8.1 NORMA TÉCNICA ECUATORIANA NTE INEN 2059, (2015),
TUBOS PERFILADOS DE PVC RÍGIDO DE PARED ESTRUCTURADA E
INTERIOR LISA Y ACCESORIOS PARA ALCANTARILLADO.
REQUISITOS. .............................................................................................. 38
2.8.1.1 La rigidez anular ...................................................................... 41
2.8.1.2 Aspecto superficial .................................................................. 41
2.8.1.3 Materiales................................................................................. 41
2.8.1.4 Sellante y tipo de unión ........................................................... 42
2.8.1.5 Requisitos dimensionales ......................................................... 44
2.8.1.6 Accesorios ................................................................................ 53
x
2.8.2 NORMA TÉCNICA ECUATORIANA NTE INEN 2360, (2004),
TUBOS DE POLIETILENO (PE) DE PARED ETRUCTURADA E
INTERIOR LISA PARA ALCANTARILLADO. REQUISITO E
INSPECCIÓN. .............................................................................................. 55
2.8.2.1 Materiales................................................................................. 58
2.8.2.2 Requisitos dimensionales ......................................................... 59
2.8.2.3 Requisitos mecánicos ............................................................... 63
2.8.2.4 Hermeticidad de juntas ............................................................ 64
2.9 Relación suelo-tubo (MARSTON Y IOWA) ......................................... 65
CAPÍTULO III .................................................................................................... 67
CLASIFICACIÓN DE LOS SUELOS Y DETERMINACIÓN DE LOS
MÓDULOS DE REACCIÓN. ............................................................................ 67
3.1 Clasificación general de los suelos del Ecuador..................................... 67
3.2 Clasificación de los suelos según la provincia ....................................... 74
3.3 Clasificación de los suelos según las zonas de Quito ........................... 101
3.4 Módulos de reacción para los diferentes tipos de suelos ...................... 115
CAPÍTULO IV .................................................................................................. 117
DISEÑO ESTRUCTURAL DE TUBOS PLÁSTICOS PARA FLUJO A
GRAVEDAD ...................................................................................................... 117
4.1 Parámetros de diseño ............................................................................ 117
4.2 Cálculo tipo de diseño de tubos plásticos con flujo a gravedad ........... 119
4.2.1 Cálculo de carga muerta según la teoría de Marston .................... 119
4.2.2 Cálculo de carga viva .................................................................... 119
4.2.3 Cálculo de carga viva más impacto ............................................... 120
4.2.4 Cálculo de carga total (WcT) ........................................................ 120
4.2.5 Cálculo de la deflexión según el grado de compactación ............. 121
xi
CAPÍTULO V .................................................................................................... 123
PROPUESTA DE GRÁFICOS PARA SIMPLIFICAR EL CÁLCULO
ESTRUCTURAL DE TUBOS PLASTICOS. ................................................. 123
5.1 Gráficos para simplificar el cálculo del diseño estructural de sistemas de
tubos plásticos para flujo a gravedad .............................................................. 123
CAPÍTULO VI .................................................................................................. 177
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES .............................................. 177
6.1 Conclusiones ........................................................................................ 177
6.2 Recomendaciones ................................................................................. 179
BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 180
ANEXOS ............................................................................................................ 181
LISTA DE FIGURAS
Figura 1: Zanjas tipo angosta. ................................................................................ 5
Figura 2: Zanja tipo terraplén positiva. .................................................................. 6
Figura 3: Zanja tipo terraplén negativa. ................................................................. 6
Figura 4: Detalle de carga muerta. ......................................................................... 7
Figura 5: Carga de prisma sobre la tubería. ........................................................... 7
Figura 6: Pesos y dimensiones de vehículos motorizados, remolques y
semirremolques. ...................................................................................................... 9
Figura 7: Pesos y dimensiones de posibles combinaciones. ................................ 10
Figura 8: Carga viva de camión. .......................................................................... 11
Figura 9: Carga viva de tándem. .......................................................................... 11
Figura 10: Carga HL-93. ...................................................................................... 12
Figura 11: Carga de carril. ................................................................................... 12
Figura 12: Altura de impacto. .............................................................................. 13
Figura 13: Método del tronco de pirámide. ......................................................... 14
Figura 14: Mecanismos de falla. .......................................................................... 15
Figura 15: Modelo general de Marston. ............................................................... 17
Figura 16: Proporcionalidad de la carga según la teoría de Marston. .................. 18
xii
Figura 17: Angulo de cimentación. ...................................................................... 20
Figura 18: Base de la derivación de la fórmula de IOWA, para el cálculo de
deflexiones en tuberías enterradas. ....................................................................... 21
Figura 19: Falla de abollamiento o pandeo por cargas externas en una tubería. . 26
Figura 20: Factor de reducción (C) para el cálculo de la presión crítica de
aplastamiento......................................................................................................... 27
Figura 21: Tubo enterrado bajo la acción del agua subterránea. ......................... 29
Figura 22: Coeficiente de penetración (presión externa del agua). ..................... 30
Figura 23: Falla de la pared en una tubería. ......................................................... 31
Figura 24: Tubo tipo A1 perfil abierto. ................................................................ 39
Figura 25: Tubo tipo A2 perfil cerrado. ............................................................... 40
Figura 26: Tubo tipo B Perfil de extrusión continua. .......................................... 40
Figura 27: Tubo con extremos campana y espiga terminal. ................................ 42
Figura 28: Tubo con dos espiga terminales. ........................................................ 43
Figura 29: Tubos de perfil abierto (PA), tipo A1. ................................................ 56
Figura 30: Tubos de perfil cerrado (PC), tipo A2. ............................................... 56
Figura 31: Tubos de perfil abierto (PA), tipo B. .................................................. 56
Figura 32: Construcción típica de tuberías de PE de pared estructurada, perfil
abierto. ................................................................................................................... 57
Figura 33: Construcción típica de tuberías de PE de pared estructurada, perfil
cerrado. .................................................................................................................. 57
Figura 34: Mapa general de los suelos del Ecuador. ........................................... 68
Figura 35: Suelos de la provincia de Esmeraldas. ............................................... 77
Figura 36: Suelos de la provincia de Manabí. ...................................................... 78
Figura 37: Suelos de la provincia del Guayas. ..................................................... 79
Figura 38: Suelos de la provincia de Santa Elena. ............................................... 80
Figura 39: Suelos de la provincia de los Ríos. ..................................................... 81
Figura 40: Suelos de la provincia de Santo Domingo de los Tsáchilas. .............. 82
Figura 41: Suelos de la provincia de el Oro. ........................................................ 83
Figura 42: Suelos de la provincia del Carchi. ...................................................... 84
Figura 43: Suelos de la provincia de Imbabura. .................................................. 85
Figura 44: Suelos de la provincia de Pichincha. .................................................. 86
Figura 45: Suelos de la provincia de Cotopaxi. ................................................... 87
xiii
Figura 46: Suelos de la provincia de Zamora Chinchipe. .................................... 88
Figura 47: Suelos de la provincia de Tungurahua. .............................................. 89
Figura 48: Suelos de la provincia de Bolívar. ...................................................... 90
Figura 49: Suelos de la provincia de Chimborazo. .............................................. 91
Figura 50: Suelos de la provincia del Cañar. ....................................................... 92
Figura 51: Suelos de la provincia del Azuay. ...................................................... 93
Figura 52: Suelos de la provincia de Loja. .......................................................... 94
Figura 53: Suelos de la provincia de Sucumbíos. ................................................ 95
Figura 54: Suelos de la provincia de Napo. ......................................................... 96
Figura 55: Suelos de la provincia de Orellana. .................................................... 97
Figura 56: Suelos de la provincia de Pastaza. ...................................................... 98
Figura 57: Suelos de la provincia de Morona Santiago. ...................................... 99
Figura 58: Suelos de la provincia de Galápagos. ............................................... 100
Figura 59: Zonificación de los suelos de Quito. ................................................ 101
Figura 60: Zona de suelo similares. ................................................................... 102
Figura 61: Clasificación de los suelos de Quito en área considerada en estudio de
1994. .................................................................................................................... 113
Figura 62: Ubicación de los puntos de estudio de suelo. ................................... 114
LISTA DE TABLAS
Tabla 1: Cargas máximas por eje (Toneladas) según la AASHTO LRFD 2012. 13
Tabla 2: Valores aproximados de la relación de esfuerzos de presión de suelo
laterales a verticales y coeficientes de fricción contra las paredes de la zanja como
función del tipo de suelo y su peso específico. ..................................................... 19
Tabla 3: Coeficientes de cimentación. ................................................................. 22
Tabla 4: Clasificación de suelos y valores de E2 (Módulo de reacción del suelo
kg/cm²). ................................................................................................................. 23
Tabla 5: Descripción de los tipos de suelos. ........................................................ 24
Tabla 6: Número de medida de la longitud. ......................................................... 34
Tabla 7: Coeficiente de deformación. .................................................................. 36
Tabla 8: Rigidez anular. ....................................................................................... 38
Tabla 9: Tolerancia para la longitud del tubo. ..................................................... 44
Tabla 10: Tolerancia sobre el diámetro interior del tubo. .................................... 45
xiv
Tabla 11: Espesores mínimos de pared interior (e1) en mm, tubos tipo A1. ....... 46
Tabla 12: Diámetros exteriores e internos de tubos tipo A2. ............................... 48
Tabla 13: Espesores mínimos de pared interior (e1) en mm, de tubos tipo A2. .. 49
Tabla 14: Diámetro exterior e interior de tubos tipo B. ....................................... 51
Tabla 15: Espesores mínimos de pared de tubos tipo B....................................... 52
Tabla 16: Cubrimiento axial. ................................................................................ 54
Tabla 17: Rigidez anular, serie del tubo. .............................................................. 55
Tabla 18: Diámetros mínimos y máximos, tubería de perfil abierto y cerrado tipo
A1, A2 y B. ........................................................................................................... 59
Tabla 19: Espesores mínimos de pared interior e1 en mm de tubos de perfil abierto
tipo A1. .................................................................................................................. 60
Tabla 20: Espesores mínimos de pared e1 en mm en tubos de perfil cerrado tipo
A2. ......................................................................................................................... 62
Tabla 21: Espesores mínimos de pared e1 y e3 en mm en tubos de perfil abierto
tipo B. .................................................................................................................... 63
Tabla 22: Resumen general de los suelos del Ecuador. ....................................... 69
Tabla 23: Columna de suelo zona f1. ................................................................. 103
Tabla 24: Columna de suelo zona f2. ................................................................. 104
Tabla 25: Columna de suelo zona f3. ................................................................. 104
Tabla 26: Columna de suelo zona f4. ................................................................. 105
Tabla 27: Columna de suelo zona f5. ................................................................. 105
Tabla 28: Columna de suelo zona f7. ................................................................. 105
Tabla 29: Columna de suelo zona f6. ................................................................. 106
Tabla 30: Columna de suelo zona l1. ................................................................. 106
Tabla 31: Columna de suelo zona l2. ................................................................. 107
Tabla 32: Columna de suelo zona l3. ................................................................. 107
Tabla 33: Columna de suelo zona l4. ................................................................. 108
Tabla 34: Columna de suelo zona l5. ................................................................. 108
Tabla 35: Columna de suelo zona q4. ................................................................ 108
Tabla 36: Columna de suelo zona q1. ................................................................ 109
Tabla 37: Columna de suelo zona q2n. .............................................................. 109
Tabla 38: Columna de suelo zona q2s. ............................................................... 110
Tabla 39: Columna de suelo zona q5. ................................................................ 110
xv
Tabla 40: Columna de suelo zona q3. ................................................................ 111
Tabla 41: Clasificación de los suelos del Ecuador según el nombre típico. ...... 116
Tabla 42: Densidades según el tipo de suelo bajo el nivel freático. .................. 117
Tabla 43: Diámetros de tubería para el diseño de tubos plásticos. .................... 118
LISTA DE GRÁFICOS
Gráfico 1: Clase de suelo tipo Va, diámetro (100mm). ..................................... 124
Gráfico 2: Clase de suelo tipo Va, diámetro (150mm). ..................................... 124
Gráfico 3: Clase de suelo tipo Va, diámetro (200mm). ..................................... 125
Gráfico 4: Clase de suelo tipo Va, diámetro (250mm). ..................................... 125
Gráfico 5: Clase de suelo tipo Va, diámetro (300mm). ..................................... 126
Gráfico 6: Clase de suelo tipo Va, diámetro (350mm). ..................................... 126
Gráfico 7: Clase de suelo tipo Va, diámetro (400mm). ..................................... 127
Gráfico 8: Clase de suelo tipo Va, diámetro (450mm). ..................................... 127
Gráfico 9: Clase de suelo tipo Va, diámetro (500mm). ..................................... 128
Gráfico 10: Clase de suelo tipo Va, diámetro (550mm). ................................... 128
Gráfico 11: Clase de suelo tipo Va, diámetro (600mm). ................................... 129
Gráfico 12: Clase de suelo tipo Va, diámetro (650mm). ................................... 129
Gráfico 13: Clase de suelo tipo Va, diámetro (700mm). ................................... 130
Gráfico 14: Clase de suelo tipo Va, diámetro (750mm). ................................... 130
Gráfico 15: Clase de suelo tipo Va, diámetro (800mm). ................................... 131
Gráfico 16: Clase de suelo tipo Va, diámetro (850mm). ................................... 131
Gráfico 17: Clase de suelo tipo Va, diámetro (900mm). ................................... 132
Gráfico 18: Clase de suelo tipo Va, diámetro (950mm). ................................... 132
Gráfico 19: Clase de suelo tipo Va, diámetro (1000mm). ................................. 133
Gráfico 20: Clase de suelo tipo Va, diámetro (1100mm). ................................. 133
Gráfico 21: Clase de suelo tipo Va, diámetro (1200mm). ................................. 134
Gráfico 22: Clase de suelo tipo Vb, diámetro (100mm). ................................... 134
Gráfico 23: Clase de suelo tipo Vb, diámetro (150mm). ................................... 135
Gráfico 24: Clase de suelo tipo Vb, diámetro (200mm). ................................... 135
Gráfico 25: Clase de suelo tipo Vb, diámetro (250mm). ................................... 136
xvi
Gráfico 26: Clase de suelo tipo Vb, diámetro (300mm). ................................... 136
Gráfico 27: Clase de suelo tipo Vb, diámetro (350mm). ................................... 137
Gráfico 28: Clase de suelo tipo Vb, diámetro (400mm). ................................... 137
Gráfico 29: Clase de suelo tipo Vb, diámetro (450mm). ................................... 138
Gráfico 30: Clase de suelo tipo Vb, diámetro (500mm). ................................... 138
Gráfico 31: Clase de suelo tipo Vb, diámetro (550mm). ................................... 139
Gráfico 32: Clase de suelo tipo Vb, diámetro (600mm). ................................... 139
Gráfico 33: Clase de suelo tipo Vb, diámetro (650mm). ................................... 140
Gráfico 34: Clase de suelo tipo Vb, diámetro (700mm). ................................... 140
Gráfico 35: Clase de suelo tipo Vb, diámetro (750mm). ................................... 141
Gráfico 36: Clase de suelo tipo Vb, diámetro (800mm). ................................... 141
Gráfico 37: Clase de suelo tipo Vb, diámetro (850mm). ................................... 142
Gráfico 38: Clase de suelo tipo Vb, diámetro (900mm). ................................... 142
Gráfico 39: Clase de suelo tipo Vb, diámetro (950mm). ................................... 143
Gráfico 40: Clase de suelo tipo Vb, diámetro (1000mm). ................................. 143
Gráfico 41: Clase de suelo tipo Vb, diámetro (1100mm). ................................. 144
Gráfico 42: Clase de suelo tipo Vb, diámetro (1200mm). ................................. 144
Gráfico 43: Clase de suelo tipo III, diámetro (100mm). .................................... 145
Gráfico 44: Clase de suelo tipo III, diámetro (150mm). .................................... 145
Gráfico 45: Clase de suelo tipo III, diámetro (200mm). .................................... 146
Gráfico 46: Clase de suelo tipo III, diámetro (250mm). .................................... 146
Gráfico 47: Clase de suelo tipo III, diámetro (300mm). .................................... 147
Gráfico 48: Clase de suelo tipo III, diámetro (350mm). .................................... 147
Gráfico 49: Clase de suelo tipo III, diámetro (400mm). .................................... 148
Gráfico 50: Clase de suelo tipo III, diámetro (450mm). .................................... 148
Gráfico 51: Clase de suelo tipo III, diámetro (500mm). .................................... 149
Gráfico 52: Clase de suelo tipo III, diámetro (550mm). .................................... 149
Gráfico 53: Clase de suelo tipo III, diámetro (600mm). .................................... 150
Gráfico 54: Clase de suelo tipo III, diámetro (650mm). .................................... 150
Gráfico 55: Clase de suelo tipo III, diámetro (700mm). .................................... 151
Gráfico 56: Clase de suelo tipo III, diámetro (750mm). .................................... 151
Gráfico 57: Clase de suelo tipo III, diámetro (800mm). .................................... 152
Gráfico 58: Clase de suelo tipo III, diámetro (850mm). .................................... 152
xvii
Gráfico 59: Clase de suelo tipo III, diámetro (900mm). .................................... 153
Gráfico 60: Clase de suelo tipo III, diámetro (950mm). .................................... 153
Gráfico 61: Clase de suelo tipo III, diámetro (1000mm). .................................. 154
Gráfico 62: Clase de suelo tipo III, diámetro (1100mm). .................................. 154
Gráfico 63: Clase de suelo tipo III, diámetro (1200mm). .................................. 155
Gráfico 64: Clase de suelo tipo II, diámetro (100mm). ..................................... 155
Gráfico 65: Clase de suelo tipo II, diámetro (150mm). ..................................... 156
Gráfico 66: Clase de suelo tipo II, diámetro (200mm). ..................................... 156
Gráfico 67: Clase de suelo tipo II, diámetro (250mm). ..................................... 157
Gráfico 68: Clase de suelo tipo II, diámetro (300mm). ..................................... 157
Gráfico 69: Clase de suelo tipo II, diámetro (350mm). ..................................... 158
Gráfico 70: Clase de suelo tipo II, diámetro (400mm). ..................................... 158
Gráfico 71: Clase de suelo tipo II, diámetro (450mm). ..................................... 159
Gráfico 72: Clase de suelo tipo II, diámetro (500mm). ..................................... 159
Gráfico 73: Clase de suelo tipo II, diámetro (550mm). ..................................... 160
Gráfico 74: Clase de suelo tipo II, diámetro (600mm). ..................................... 160
Gráfico 75: Clase de suelo tipo II, diámetro (650mm). ..................................... 161
Gráfico 76: Clase de suelo tipo II, diámetro (700mm). ..................................... 161
Gráfico 77: Clase de suelo tipo II, diámetro (750mm). ..................................... 162
Gráfico 78: Clase de suelo tipo II, diámetro (800mm). ..................................... 162
Gráfico 79: Clase de suelo tipo II, diámetro (850mm). ..................................... 163
Gráfico 80: Clase de suelo tipo II, diámetro (900mm). ..................................... 163
Gráfico 81: Clase de suelo tipo II, diámetro (950mm). ..................................... 164
Gráfico 82: Clase de suelo tipo II, diámetro (1000mm). ................................... 164
Gráfico 83: Clase de suelo tipo II, diámetro (1100mm). ................................... 165
Gráfico 84: Clase de suelo tipo II, diámetro (1200mm). ................................... 165
Gráfico 85: Clase de suelo tipo I, diámetro (100mm). ....................................... 166
Gráfico 86: Clase de suelo tipo I, diámetro (150mm). ....................................... 166
Gráfico 87: Clase de suelo tipo I, diámetro (200mm). ....................................... 167
Gráfico 88: Clase de suelo tipo I, diámetro (250mm). ....................................... 167
Gráfico 89: Clase de suelo tipo I, diámetro (300mm). ....................................... 168
Gráfico 90: Clase de suelo tipo I, diámetro (350mm). ....................................... 168
Gráfico 91: Clase de suelo tipo I, diámetro (400mm). ....................................... 169
xviii
Gráfico 92: Clase de suelo tipo I, diámetro (450mm). ....................................... 169
Gráfico 93: Clase de suelo tipo I, diámetro (500mm). ....................................... 170
Gráfico 94: Clase de suelo tipo I, diámetro (550mm). ....................................... 170
Gráfico 95: Clase de suelo tipo I, diámetro (600mm). ....................................... 171
Gráfico 96: Clase de suelo tipo I, diámetro (650mm). ....................................... 171
Gráfico 97: Clase de suelo tipo I, diámetro (700mm). ....................................... 172
Gráfico 98: Clase de suelo tipo I, diámetro (750mm). ....................................... 172
Gráfico 99: Clase de suelo tipo I, diámetro (800mm). ....................................... 173
Gráfico 100: Clase de suelo tipo I, diámetro (850mm). ..................................... 173
Gráfico 101: Clase de suelo tipo I, diámetro (900mm). ..................................... 174
Gráfico 102: Clase de suelo tipo I, diámetro (950mm). ..................................... 174
Gráfico 103: Clase de suelo tipo I, diámetro (1000mm). ................................... 175
Gráfico 104: Clase de suelo tipo I, diámetro (1100mm). ................................... 175
Gráfico 105: Clase de suelo tipo I, diámetro (1200mm). ................................... 176
LISTA DE ANEXOS
Anexo 1: Sistema Unificado de Clasificación de Suelos procedimiento Manual-
Visual. ................................................................................................................. 181
Anexo 2: Criterio de Clasificación de Suelos en el laboratorio. ......................... 182
xix
TEMA: DISEÑO ESTRUCTURAL DE SISTEMAS DE TUBOS PLÁSTICOS
PARA FLUJO A GRAVEDAD EN CONDICIONES ESPECÍFICAS DE LOS
SUELOS DEL ECUADOR.
RESUMEN.
En el país cada día se construye sistemas de alcantarillado pluvial, sanitario y
combinado, utilizando en su mayoría tubos flexibles, es decir tubos plásticos que
durante la instalación en una zanja presentan problemas de flexibilidad por la carga
vertical (carga muerta más carga viva) y la presión del suelo que actúan sobre la
tubería, estas cargas han causado que los tubos plásticos lleguen a una rotura total,
haciendo que los proyectos de alcantarillado no sean eficientes. Por eso es
sumamente importante realizar un diseño estructural de sistemas de tubos plásticos
para flujo a gravedad, y que cumplan con los requisitos exigidos por el INSTITUTO
ECUATORIANO DE NORMALIZACIÓN (NTE INEN 2063 y la NTE INEN
2059), ya que cada día la población evacua las aguas a los sistemas de
alcantarillado. Para el diseño estructural de los tubos plásticos con flujo a gravedad,
se realizó una clasificación de los suelos del Ecuador por provincias, no existe un
estudio específico del tipo de suelo en cada provincia, por lo tanto se consideró el
estudio de la Sociedad de la Ciencia Española (SECS) que elaboró un mapa de
suelos en el Ecuador y que en base al mismo se determinó y clasificó los módulos
de reacción de cada suelo para compararlo con el grado de compactación en la tabla
elaborada por Amster K. Howard. Las cargas que actúa sobre una tubería enterrada
son: carga muerta y carga viva, la carga muerta es aquella que provoca el relleno
de la zanja, y la carga viva que es producida por los vehículos, peatones, etc. En
cuanto a la carga muerta se calculó mediante la teoría de Marston que provoca una
deflexión a largo plazo aplicando la ecuación modificada de IOWA, y como carga
viva se consideró un camión tomado de la (AASHTO LRFD, 2012) que
comúnmente son cargas utilizadas para el diseño de puentes en el país ya que el
Ecuador no cuenta con una norma específica. Finalmente con la información
anteriormente ya mencionada se procedió a la realización de gráficos que están en
función de la profundidad, grado de compactación y rigidez anular del tubo plástico,
estos gráficos ahorrarán el cálculo estructural de sistemas de tubos plásticos para
flujo a gravedad y que además bajo las condiciones más desfavorables permitirá la
correcta elección de la tubería a enterrar.
PALABRAS CLAVE: RIGIDEZ ANULAR / INSTITUTO ECUATORIANO DE
NORMALIZACIÓN / GRADO DE COMPACTACIÓN / DEFLEXIÓN /
ABOLLAMIENTO / ROTURA DE PARED DE TUBERÍA / SOCIEDAD DE LA
CIENCIA ESPAÑOLA (SECS).
xx
TITLE: STRUCTURAL DESIGN OF PLASTIC PIPES SYSTEMS FOR
GRAVITY FLOW ON SPECIFIC CONDITIONS OF THE GROUND FROM
ECUADOR.
ABSTRACT
In the country, rainwater, sanitary and combined sewage systems are built every
day, using mostly flexible pipes, ergo plastic pipes that during installation in a
trench present problems of flexibility by vertical loading (dead load plus live load)
and the pressure of the ground acting on the pipe, these loads have caused the plastic
pipes to reach a total break, making the sewer projects are not efficient. For this
reason, it is extremely important to carry out a structural design of plastic tube
systems for flow to gravity, and that they comply with the requirements from the
INSTITUTO ECUATORIANO DE NORMALIZACIÓN (NTE INEN 2063 y la
NTE INEN 2059), since each day the population evacuates water to sewage
systems. For the structural design of plastic tubes with flow to gravity, a
classification of the Ecuadorian grounds by provinces was carried out, there is no
specific study of the type of soil in each province, therefore the study of the
Sociedad de la Ciencia Española (SECS) which produced a soil map in Ecuador
and based thereon determined and classified the reaction modules each floor for
comparison with the degree at compaction in the table prepared by Amster K.
Howard. Loads acting on a buried pipe are: dead load and live load, the dead load
is one that causes the backfilling, and the live load that is produced by vehicles,
pedestrians, etc. As for dead load was calculated by theory Marston causing a
deflection in the long term by applying the modified equation IOWA, and as live
load a truck taken is considered (AASHTO LRFD, 2012) commonly are fillers used
for the design of bridges in the country since Ecuador does not have a specific
standard. Finally the information referred to above and proceeded to the realization
by graphics that are based on depth, degree of compaction and ring stiffness of the
plastic tube, these graphics save structural design systems plastic tubes for gravity
flow and also under the most unfavorable conditions will allow the correct choice
of pipe to be buried.
KEYWORDS: NULL RIGIDITY / INSTITUTO ECUATORIANO DE
NORMALIZACIÓN / COMPACTING DEGREE / DEFLECTION / BEADING /
BREAK WALL PIPELINE / SOCIEDAD DE LA CIENCIA ESPAÑOLA (SECS).
1
CAPÍTULO I
GENERALIDADES
1.1 Antecedentes
En el país se desarrollan trabajos continuos de obras civiles uno de ellos es la
construcción de sistemas de alcantarillado sanitario y vial, mismos que involucran
tuberías plásticas enterradas. A estas tuberías se las debe proteger ante factores
físicos así como químicos a los cuales están expuestas durante su vida útil y que
está ligada también por la calidad del material de dicha tubería.
Por otro lado nos encontramos con el hecho de que en el mercado existe un
determinado número de tuberías de distintos materiales, además no existe un
reglamento específico donde precise las reglas adecuadas de la selección más
pertinente de tuberías que estén acorde al proyecto. Uno de los defectos en la
selección del tubo adecuado se debe a las características que presentan los suelos
en cada provincia del Ecuador.
Es muy frecuente en nuestro país el uso de tubos plásticos con las mismas
características a enterrarse, ya sea en la región costa, sierra, oriente y galápagos,
por lo tanto el presente trabajo trata de clarificar los conceptos que deben ser
tomados en cuenta al momento de enterrar los tubos plásticos, estos conceptos son
principalmente las características de los suelos, las cargas muertas, cargas vivas,
presiones, nivel freático, entre otros.
Las características de los suelos de cada zona son distintos por lo tanto se
investigará y se recopilará información existente de los tipos de suelos en nuestro
país, esto permite un desarrollo de diseño estructural de sistemas de tubos plásticos
a gravedad mediante ábacos que estarán en función del tipo de suelo así como su
grado de compactación, la rigidez anular del tubo plástico y la profundidad de la
zanja excavada, estos ábacos servirán para lograr una decisión correcta, a la vez
económica y que además asegure eficientemente la prestación del servicio
requerido. En tanto a lo económico se trata de seleccionar el mismo material de
2
excavación de dicha zanja, por ende es importante el estudio del tipo de suelo para
cada provincia del país donde se ejecute cualquier proyecto.
1.2 Objetivos
1.2.1 Objetivo General
Determinar las condiciones óptimas del diseño estructural de sistemas de tubos
plásticos para flujo a gravedad en condiciones específicas de los suelos del Ecuador.
1.2.2 Objetivos Específicos
Recopilar información de los suelos del país.
Determinar el módulo de reacción de los diferentes suelos del Ecuador con
diferentes grados de compactación.
Establecer las condiciones de cargas que actúan sobre tubos con flujo a
gravedad enterrados.
Construir gráficos mediante los parámetros de la profundidad, grado de
compactación y rigidez anular del tubo plástico.
1.3 Alcance
El alcance del presente proyecto de investigación es, el diseño estructural de
sistemas de tubos plásticos para flujo a gravedad en condiciones específicas de los
suelos del Ecuador, con la finalidad de realizar gráficos en función de la
profundidad, grado de compactación y rigidez anular del tubo plástico, donde se
debe sustentar técnicamente las condiciones más favorables para la elección
adecuada de la tubería a enterrar.
1.4 Justificación
Ecuador es un país latinoamericano que cuenta con 14,483.499 habitantes y una
tasa de crecimiento poblacional de 1.95% (INEC-2010). Teniendo un crecimiento
poblacional que genera el incremento de áreas urbanas, las mismas que deben ser
atendidas con servicios básicos como alcantarillados, involucrando así el uso de
tuberías plásticas enterradas para dicho servicio.
3
Debido al crecimiento de áreas urbanas y una demanda de tubos plásticos en el
mercado de nuestro país, se ha escogido realizar un diseño estructural de sistemas
de tubos plásticos para flujo a gravedad, mediante la realización de gráficos
considerados como instrumentos que servirán para una correcta elección, que serán
usados y enterrados en proyectos a realizarse en diferentes zonas del país, además
deberá cumplir los reglamentos que rigen en la actualidad, dando comodidad y
economía a los futuros proyectos.
4
CAPÍTULO II
FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA
2.1 Terminología y definiciones
Algunas de las definiciones que se deben considerar dentro de un diseño estructural
de sistemas de tubos plásticos con flujo a gravedad, son las siguientes:
Cargas muertas.- Se considera como cargas muertas, al relleno del suelo que ejerce
sobre una zanja con sección variable a una determinada profundidad y que actúan
sobre la tubería enterrada.
Además se puede considerar como cargas muertas un sobre peso permanente, como
es el caso de una casa, un poste de luz, entre otros.
Carga de prisma.- La carga de prisma es aquella que se considera que actúa
únicamente sobre el diámetro de la tubería a una profundidad determinada.
Cargas vivas.- Son aquellas cargas producidas por el movimiento del tráfico
vehicular, estas cargas son transmitidas a través del relleno hacia el tubo.
Rigidez anular.- Es un parámetro requerido para el diseño geométrico y
especificación de fabricación del tubo, el mismo se puede determinar mediante
ensayos descritos en la ISO 9969, por lo tanto es la resistencia al aplastamiento de
un tubo (NORMA TÉCNICA ECUATORIANA NTE INEN 2059 , TUBOS
PERFILADOS DE PVC RÍGIDO DE PARED ESTRUCTURADA, 2015, pág. 26)
Grado de Compactación.- Es determinar la densidad máxima seca de un terreno
cualesquiera en relación con su grado de humedad, mediante el ensayo de Proctor
Standard y el ensayo Proctor Modificado.
Energía en flujo a gravedad.- Es la acción de la gravedad sobre el agua, esta
energía permite desplazar agua en forma ascendente o descendente según sea el
caso.
5
2.2 Sistema de tubos enterrados con flujo a gravedad
Los sistemas de tubos enterrados con flujo a gravedad tienen la función de
transportar aguas residuales o aguas lluvias, el diseño de estos sistemas de tubos
enterrados deben cumplir con las características del tubo así como características
del suelo en el cual se va a instalar.
Las tuberías generalmente son instaladas en zanja angosta o zanja ancha/terraplén
ya que de estas deriva la carga obre el tubo a enterrar.
2.2.1 Zanja tipo angosta
Estas zanjas se caracterizan por tener un ancho definido o finito (Bd), donde está
instalado un diámetro (D) de la tubería.
Figura 1: Zanjas tipo angosta.
Fuente: Manual Técnico Rib Loc y Rib Steel (2007).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
RELLENO
CM
TUBERÍA
NIVEL DEL TERRENO
HR
Bd
D
RELLENO
CM
TUBERÍA
NIVEL DEL TERRENO
HR
Bd
D
RELLENO
CM
TUBERÍA
NIVEL DEL TERRENO
HR
Bd
D
6
2.2.2 Zanja tipo terraplén
Una zanja tipo terraplén presenta dos condiciones, positiva y negativa.
La zanja tipo terraplén positiva tienen un ancho (Bd) infinito, es decir la tubería está
instalada sobre un terreno que recibirá un relleno tal como se aprecia en la figura.
Figura 2: Zanja tipo terraplén positiva.
Fuente: Henry Vilatuña (2017).
La zanja tipo terraplén negativa tienen un ancho (Bd), y la tubería está por debajo
del relleno es decir la tubería está instalada sobre una zanja que posteriormente
recibirá un relleno por encima del nivel del terreno tal como se muestra en la figura.
Figura 3: Zanja tipo terraplén negativa.
Fuente: Manual Técnico Rib Loc y Rib Steel (2007).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
RELLENO
CM
TUBERÍA
NIVEL DEL TERRENOD
Bd = Infinito
RELLENO
CM
TUBERÍA
NIVEL DEL TERRENO
HR
Bd
D
RELLENO COMÚN
7
2.2.3 Cargas que actúan sobre la tubería
En una tubería enterrada actúan cargas muertas, cargas vivas y en ocasiones
especiales cargas superpuestas como edificios, postes de luz, entre otros, que se
encuentran sobre una tubería enterrada.
2.2.3.1 Cargas Muertas
Son cargas muertas aquellas que ejerce el relleno del suelo sobre la tubería.
Figura 4: Detalle de carga muerta.
Fuente: Henry Vilatuña (2017).
Figura 5: Carga de prisma sobre la tubería.
Fuente: Henry Vilatuña (2017).
NIVEL DEL TERRENO
RELLENO
TUBERÍA
HR CM
8
Para condiciones de diseño se debe considerar la carga de prisma cuando se trabaja
con tuberías flexibles, por lo tanto la fórmula para calcular la presión del suelo sobre
la tubería enterrada es la siguiente:
𝑷 = 𝜸 ∗ 𝑯𝑹 (Ec. 1)
Donde:
𝑃 = 𝑃𝑟𝑒𝑠𝑖ó𝑛 𝑑𝑒𝑏𝑖𝑑𝑎 𝑎𝑙 𝑝𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑠𝑢𝑒𝑙𝑜 𝑎 𝑙𝑎 𝑝𝑟𝑜𝑓𝑢𝑛𝑑𝑖𝑑𝑎𝑑 𝐻𝑅.
𝛾 = 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚é𝑡𝑟𝑖𝑐𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑠𝑢𝑒𝑙𝑜.
𝐻𝑅 = 𝑃𝑟𝑜𝑓𝑢𝑛𝑑𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒𝑙 𝑟𝑒𝑙𝑙𝑒𝑛𝑜.
Además de esta fórmula, la carga muerta que ejerce el suelo sobre una tubería
enterrada se puede calcular con la teoría de Marston que se explica más adelante.
2.2.3.2 Cargas vivas
Las cargas vivas son aquellas que suelen ser producidas por el transporte vehicular.
Además se considera carga viva a los peatones, animales. Pero a estos se los
desprecia por ser muy pequeños.
En el país existe la NORMA ECUATORIANA VIAL NEVI-12-MTOP, donde
señala que el peso bruto vehicular máximo permitido en las carreteras y puentes en
condiciones normales es de 48 toneladas.
Según la NORMA ECUATORIANA VIAL NEVI-12-MTOP establece los
siguientes tipos de vehículos:
Vehículos livianos, que incluye a las motocicletas y a los automóviles así
como a otros vehículos ligeros como camionetas y pickups, con capacidad
de hasta 8 pasajeros.
Vehículos pesados, como camiones, buses y combinaciones de camiones
(semirremolques y remolques), de más de 4 toneladas de peso y doble llanta
en las ruedas traseras.
9
Figura 6: Pesos y dimensiones de vehículos motorizados, remolques y
semirremolques.
Fuente: NORMA ECUATORIANA VIAL NEVI-12-MTOP (2013).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
10
Figura 7: Pesos y dimensiones de posibles combinaciones.
Fuente: NORMA ECUATORIANA VIAL NEVI-12-MTOP (2013).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
Según su simbología tenemos: motocicletas (A1), automóviles (A2), buses y
busetas (B), camiones (C), camiones de carga de dos ejes (C-1), camiones o tracto-
camiones de tres ejes (C-2) y también de cuatro o cinco ejes (C-3) y remolques (R).
En este caso, como el número de camiones es considerable, este tipo se tomará
como vehículo de diseño.
11
Para el diseño de tubos plásticos las cargas vivas a utilizar serán tomadas de la
norma AASHTO LRFD 2012 correspondientes a sobrecargas para el diseño de un
puente, que son cargas más críticas a comparación de la NORMA
ECUATORIANA VIAL NEVI-12-MTOP.
-Carga de camión
Figura 8: Carga viva de camión.
Fuente: AASHTO LRFD (2012).
-Carga de tándem
Figura 9: Carga viva de tándem.
Fuente: AASHTO LRFD (2012).
12
-Carga de HL-93
Es la combinación de carga de camión, carga de carril y carga de tándem.
Figura 10: Carga HL-93.
Fuente: AASHTO LRFD (2012).
-Carga de carril
Es una carga que está repartida uniformemente en el sentido longitudinal, en el
sentido transversal se supone un ancho de 3.05m, esta no está sujeta a un incremento
de carga dinámica.
Figura 11: Carga de carril.
Fuente: AASHTO LRFD (2012).
La carga que se aplicara para el diseño de tuberías plásticas enterradas con flujo a
gravedad será la carga del camión y en cuanto a la carga dinámica se aplicará la
siguiente fórmula (AASHTO LRFD, 2012).
𝑰𝑴 = 𝟑𝟑 ∗ (𝟏 − 𝟒. 𝟏𝒙𝟏𝟎−𝟒 ∗ 𝑯𝑹) > 𝟎% (Ec. 2)
13
Figura 12: Altura de impacto.
Fuente: AASHTO LRFD (2012).
Donde el valor (HR) es la profundidad desde la superficie hasta la corona del tubo.
A continuación se presenta un resumen de las cargas vivas:
Tabla 1: Cargas máximas por eje (Toneladas) según la AASHTO LRFD 2012.
EJE CAMIÓN TANDEM
(Pc) (Pt)
1 7.27 T 5.669 T
2 7.27 T 5.669 T
3 3.635 T -
Fuente: AASHTO LRFD (2012).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
Para el cálculo de las presiones en las diferentes profundidades de enterramiento se
aplicará el método del tronco de pirámide, donde se presenta un plano rectangular
MxN sobre el tubo a una profundidad HR respectivamente tal como se muestra en
la figura 13.
HR
HR
SUPERFICIE
ALCANTARILLAS
14
Figura 13: Método del tronco de pirámide.
Fuente: DURMAN ESQUIVEL (2001).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
Por lo tanto la fórmula para calcular la carga viva sobre una profundidad HR
quedara expresada de la siguiente manera:
𝑷𝒐𝒗 =𝑷/𝟐
(𝑩 + 𝟏. 𝟐𝟎𝑯𝑹)(𝑳 + 𝟏. 𝟐𝟎𝑯𝑹) (Ec. 3)
Donde:
Pov = Presión en kg/cm² que actúa sobre la superficie que se encuentra a la
profundidad HR (cm).
HR = Profundidad a considerar (cm).
P = Carga por eje (kg).
M
N
SENTIDO DE
AVANCE DEL
VEHICULO
M = B + 1.20 HR
N = L + 1.20 HR
N, M en cm
L
B
P
B
Pc
Tan Ø= 0.60
Ø HR
15
B y L = Están definidas por las siguientes ecuaciones:
𝐵 = √𝑃
𝑃𝑡𝑖 𝐿 =
𝐵
√2 > siendo Pti la presión de inflado de la llanta kg/cm².
Entonces la carga más el impacto sobre la tubería será:
𝑷𝒐𝒗 + 𝑰𝑴 = 𝑷𝒐𝒗 ∗ 𝑰𝑴 (𝒌𝒈/𝒄𝒎²) (Ec.4)
Para obtener una carga lineal se multiplica por el diámetro de la tubería.
𝑷𝒐𝒗 + 𝑰𝑴 = 𝑷𝒐𝒗 ∗ 𝑰𝑴 ∗ 𝑫 (𝒌𝒈/𝒄𝒎) (Ec.5)
2.2.4 La rigidez del suelo alrededor del tubo
Se debe considerar no solamente los esfuerzos que ejerce el relleno sobre el tubo
sino también el muro de la zanja que está sujeto a soportar también las cargas
horizontales del empuje pasivo.
2.3 Interacción tubo – suelo.
Cuando la tubería está en contacto con el suelo se producen fuerzas de presión que
actúan sobre la misma, por lo tanto hay que controlar los denominados límites de
serviciabilidad, en cuanto estos sean tuberías plásticas flexibles como es del caso.
Estos límites dependen mucho de la deflexión vertical, las fuerzas por compresión
que se ejercen sobre la tubería y el respectivo pandeo de las paredes, los cuales se
puede observar en la figura a continuación:
Figura 14: Mecanismos de falla.
Fuente: DURMAN ESQUIVEL (2001).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
16
Las tuberías de plástico son flexibles a las cargas que actúan sobre la misma de la
cual deriva sus deformaciones, cuando una tubería tiende a flexionar permiten que
se desarrollen empujes pasivos de suelo en ambos lados del tubo respecto con la
línea horizontal de la tubería.
La relación tubo flexible-suelo presenta una resistencia efectiva que es alta, el
resultado de esta resistencia se puede notar en ensayos demostrados
experimentalmente en la UTAH STATE UNIVERSITY, donde el tubo rígido con
resistencia 49.2 Kg/cm² en la “prueba de los tres apoyos” colocado en una
cimentación clase C, llega a fallar por fractura de la pared con una carga de suelo
de 74.5 Kg/cm, es decir, el factor de seguridad es aproximadamente de 1.50. Sin
embargo bajo condiciones idénticas de suelo y carga, una tubería flexible deflecta
solo el 5% de su diámetro interno. Este valor está muy por debajo del valor de
deflexión que podría causar la falla en la pared del tubo (DURMAN ESQUIVEL,
2001).
El comportamiento de un diseño de tubos plásticos enterrado con flujo a gravedad
está determinado por los siguientes límites de estados:
La deflexión de la tubería.
El pandeo / abollamiento de la tubería.
La rotura de la pared.
2.4 Deflexión de tubería
2.4.1 Teoría de Marston.
El relleno de la tubería que está por encima de esta tiende a compactarse por presión,
dicho hecho moviliza las fuerzas de rozamiento, por lo tanto una parte del peso del
relleno situado por encima del tubo se reparte en el terreno existente mientras que
la otra parte actúa sobre el tubo. La relación de cargas depende del modo de
instalación de la tubería y de los parámetros del terreno existente (DANIEL
GÁLVEZ, 2011).
El profesor Anson Marston desarrolló un método práctico y muy útil para calcular
la magnitud de las cargas de tierra que inciden directamente en tuberías instaladas
17
en una determinada zanja a una profundidad adecuada y en servicio, dicha teoría es
muy útil para predecir la resistencia que debe tener un conducto cuando se instala
en condiciones particulares de servicio (DURMAN ESQUIVEL, 2001). La teoría
de Marston se basa en tres elementos fundamentales como las cargas verticales,
deflexiones verticales y modelo e instalación, en la ecuación 6 se presenta la
fórmula para calcular la carga muerta vertical que actúan sobre las tuberías
enterradas:
Figura 15: Modelo general de Marston.
Fuente: Díaz González (2002).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
W
MATERIAL
DE RELLENO
Paredes indeformables
kuku
Tubería muy rígida indeformable
18
Figura 16: Proporcionalidad de la carga según la teoría de Marston.
Fuente: DURMAN ESQUIVEL (2001).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
Fórmula de Marston.
𝑾𝒄 =𝑪𝒅 ∗ 𝜸 ∗ 𝑩𝒅𝟐 ∗ 𝑫
𝑩𝒅= 𝑪𝒅 ∗ 𝜸 ∗ 𝑫 ∗ 𝑩𝒅 (Ec. 6)
Donde:
𝑊𝐶 = 𝐶𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑚𝑢𝑒𝑟𝑡𝑎 𝑒𝑛 𝑡𝑢𝑏𝑜 𝑓𝑙𝑒𝑥𝑖𝑏𝑙𝑒 𝑝𝑜𝑟 𝑢𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑙𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑 (𝐾𝑔/𝑚).
𝐶𝑑 = 𝐶𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎.
𝐵𝑑 = 𝐴𝑛𝑐ℎ𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑧𝑎𝑛𝑗𝑎 𝑒𝑛𝑐𝑖𝑚𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑐𝑜𝑟𝑜𝑛𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑡𝑢𝑏𝑜 (𝑚).
𝐷 = 𝐷𝑖á𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑒𝑥𝑡𝑒𝑟𝑛𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑡𝑢𝑏𝑜 (𝑚).
𝛾 = 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚é𝑡𝑟𝑖𝑐𝑜 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒𝑙 𝑟𝑒𝑙𝑙𝑒𝑛𝑜 (𝐾𝑔/𝑚³).
Para el valor de Cd se expresa la siguiente fórmula:
𝑪𝒅 =𝟏 − 𝒆−𝟐∗𝒌∗𝝁∗(𝑯𝑹
𝑩𝒅)
𝟐 ∗ 𝒌 ∗ 𝝁 (Ec. 7)
Bd
D
Carga
HR
19
Donde:
𝑒 = 𝐵𝑎𝑠𝑒 𝑑𝑒 𝑙𝑜𝑠 𝑙𝑜𝑔𝑎𝑟𝑖𝑡𝑚𝑜𝑠 𝑛𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎𝑙𝑒𝑠.
𝑘 = 𝐶𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑒𝑚𝑝𝑢𝑗𝑒 𝑎𝑐𝑡𝑖𝑣𝑜 𝑑𝑒 𝑟𝑎𝑛𝑘𝑖𝑛𝑒 (𝑣𝑒𝑟 𝑡𝑎𝑏𝑙𝑎 2) .
𝜇 = 𝐶𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑓𝑟𝑖𝑐𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑒𝑙 𝑟𝑒𝑙𝑙𝑒𝑛𝑜 (𝑣𝑒𝑟 𝑡𝑎𝑏𝑙𝑎 2).
𝐻𝑅 = 𝐴𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑙𝑙𝑒𝑛𝑜 𝑠𝑜𝑏𝑟𝑒 𝑙𝑎 𝑐𝑜𝑟𝑜𝑛𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑡𝑢𝑏𝑜 (𝑚).
𝐵𝑑 = 𝐴𝑛𝑐ℎ𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑧𝑎𝑛𝑗𝑎 (𝑚).
Los valores de los coeficientes de (k) coeficiente activo de Rankine y (𝞵) se definen
en la siguiente tabla:
Tabla 2: Valores aproximados de la relación de esfuerzos de presión de suelo
laterales a verticales y coeficientes de fricción contra las paredes de la zanja como
función del tipo de suelo y su peso específico.
Tipo de Suelo 𝜸
(kg/m3)
Coeficiente activo
de Rankine
Coeficiente de
fricción (𝞵)
Suelo suelto 1 445 0.33 0.50
Suelo saturado 1 766 0.37 0.40
Arcilla parcialmente
compactada 1 605 0.33 0.40
Arcilla saturada 1 926 0.37 0.30
Areana seca 1 605 0.33 0.50
Arena húmeda 1 926 0.33 0.50
Fuente: William Moulton Marston (1913).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
Esta teoría fue desarrollada para tuberías rígidas enterradas, posteriormente esta fue
ampliada abarcando el tema de las deformaciones del anillo o deflexiones, para ello
se debe recalcar la ecuación modificada de IOWA.
20
2.4.2 Ecuación modificada de IOWA
Esta fórmula fue desarrollada por M.G. Spangler, un discípulo de Marston quien
observó que el método de Marston no era aplicable para calcular cargas en tuberías
flexibles, la rigidez de una tubería flexible y una rígida no es la misma, por tanto
las tuberías flexibles tienen muy baja rigidez al sistema a comparación de una
tubería rígida, pero si las dos tuberías actúan sobre un terreno estas se comportan
notablemente bien. El estudio de Spangler se basa en haber tenido en cuenta el
efecto del suelo alrededor del tubo y su relación con la deflexión (DURMAN
ESQUIVEL, 2001, pág. 12).
Spangler tomó la carga de Marston como aplicable pero suponiendo que la misma
está distribuida alrededor de la corona de la tubería, además consideró una carga de
presión como respuesta del suelo y dependiendo de ángulo de cimentación, a los
lados supuso que la presión horizontal seria proporcional a la deflexión del tubo
dentro del suelo. La constante de proporcionalidad la llamó el módulo de resistencia
pasiva del suelo, lo antes mencionado se puede ilustrar en las figuras
correspondientes.
Figura 17: Angulo de cimentación.
Fuente: M.G. Spangler (1941).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
Angulo de encamado
Ø
ENCAMADO
ACOSTILLADO
21
Figura 18: Base de la derivación de la fórmula de IOWA, para el cálculo de
deflexiones en tuberías enterradas.
Fuente: Manual Técnico Rib Loc y Rib Steel (2007).
La ecuación de IOWA por lo tanto es:
𝜟𝒙 =𝑫𝑳𝒌𝑾𝒄𝒓𝟑
𝑬𝑰 + 𝟎. 𝟎𝟔𝟏𝑬𝟐𝒓𝟒 (Ec. 8)
Donde:
𝐷𝐿 = 𝐹𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑡𝑎𝑟𝑑𝑜 𝑒𝑛 𝑓𝑙𝑒𝑥𝑖ó𝑛.
𝑘 = 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑐𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑐𝑖ó𝑛 (𝑣𝑒𝑟 𝑡𝑎𝑏𝑙𝑎 3 ).
𝑊𝑐 = 𝐶𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑑𝑒 𝑀𝑎𝑟𝑠𝑡𝑜𝑛 𝑝𝑜𝑟 𝑢𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑙𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑 𝑑𝑒 𝑡𝑢𝑏𝑒𝑟í𝑎 (𝑙𝑏/𝑝𝑢𝑙𝑔).
𝑟 = 𝑅𝑎𝑑𝑖𝑜 𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑡𝑢𝑏𝑒𝑟í𝑎 (𝑝𝑢𝑙𝑔).
𝐸 = 𝑀ó𝑑𝑢𝑙𝑜 𝑑𝑒 𝑒𝑙𝑎𝑠𝑡𝑖𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒𝑙 𝑚𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎𝑙 𝑑𝑒𝑙 𝑡𝑢𝑏𝑜 (𝑙𝑏/𝑝𝑢𝑖𝑔²).
I = Momento de inercia de la pared del tubo por unidad de longitud (𝑝𝑢𝑖𝑔4
𝑝𝑢𝑙𝑔= 𝑝𝑢𝑖𝑔³).
E2 = Módulo de resistencia pasiva del material a los lados del tubo
(𝑙𝑏/𝑝𝑢𝑖𝑔²/𝑝𝑢𝑙𝑔).
Δx = Deflexión horizontal o cambio de diámetro (pulg) = deflexión vertical Δy.
22
Los valores de la constante k de cimentación se resumen en la siguiente tabla:
Tabla 3: Coeficientes de cimentación.
Angulo de cimentación
(Grados) K
0º 0.110
30º 0.108
45º 0.105
60º 0.102
70º 0.100
90º 0.096
120º 0.090
180º 0.083
Fuente: M.G. Spangler (1941).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
La ecuación de IOWA fue modificada por Reynold K. Watkins en 1958, donde su
investigación lo llevo a concluir que el valor de E2 (Módulo de resistencia pasiva)
no podría ser una propiedad del suelo ya que las dimensiones no eran las de un
verdadero módulo, por lo tanto se definió un nuevo parámetro para el suelo
denominado el módulo de reacción del suelo (E' = Er), entonces la fórmula de
IOWA fue modificada quedando de la siguiente manera (DURMAN ESQUIVEL,
2001, pág. 13):
𝛥𝑥 =𝐷𝐿𝑘𝑊𝑐𝑟3
𝐸𝐼 + 0.061𝐸′𝑟3 (Ec. 9)
Para los valores de E', el señor Amster K. Howard usó datos de laboratorio como
de campo donde se considera E' = E2 que se muestran en las siguientes tablas.
23
Tabla 4: Clasificación de suelos y valores de E2 (Módulo de reacción del suelo
kg/cm²).
Fuente: Amster K. Howard (1941).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
24
Tabla 5: Descripción de los tipos de suelos.
Fuente: Amster K. Howard (1941).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
25
La ecuación 9 se aplica cuando la zanja sea rellenada con el mismo material de
excavación.
En caso que no se use el mismo material como relleno se aplicará la siguiente
formula:
𝜟% =𝑫𝑳 ∗ 𝑲 ∗ (𝜸 ∗ 𝑯𝑹 + 𝑷𝒐𝒗) ∗ 𝟏𝟎𝟎
(𝑺𝑹𝑻 ∗ 𝟎. 𝟎𝟏𝟎𝟐 ∗ 𝟎. 𝟏𝟒𝟗 + 𝟎. 𝟎𝟔𝟏 ∗ 𝑬𝟐 ∗ 𝒛𝒆𝒕𝒂) (Ec. 10)
𝛥% = 𝑃𝑜𝑟𝑐𝑒𝑛𝑡𝑎𝑗𝑒 𝑑𝑒 𝑑𝑒𝑓𝑙𝑒𝑥𝑖ó𝑛 ℎ𝑜𝑟𝑖𝑧𝑜𝑛𝑡𝑎𝑙 .
𝛾 = 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚é𝑡𝑟𝑖𝑐𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑠𝑢𝑒𝑙𝑜 (𝑘𝑔/𝑐𝑚³).
𝐻𝑅 = 𝐴𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑟𝑒𝑙𝑙𝑒𝑛𝑜 𝑠𝑜𝑏𝑟𝑒 𝑙𝑎 𝑐𝑜𝑟𝑜𝑛𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑡𝑢𝑏𝑜 (𝑚).
𝑃𝑜𝑣 = 𝐶𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑣𝑖𝑣𝑎 (𝑘𝑔/𝑐𝑚²).
𝑆𝑅𝑇 = 𝑅𝑖𝑔𝑖𝑑𝑒𝑧 𝑎𝑛𝑢𝑙𝑎𝑟 𝑑𝑒𝑙 𝑡𝑢𝑏𝑜 (𝑘𝑔/𝑐𝑚²).
𝐸2 = 𝑀ó𝑑𝑢𝑙𝑜 𝑑𝑒 𝑟𝑖𝑔𝑖𝑑𝑒𝑧 𝑑𝑒𝑙 𝑚𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎𝑙 𝑎𝑙𝑟𝑒𝑑𝑒𝑑𝑜𝑟 𝑑𝑒𝑙 𝑡𝑢𝑏𝑜 (𝑘𝑔/𝑐𝑚²).
Zeta = Factor de correlación entre la rigidez del material del tubo y la rigidez del
muro de excavación E3, material de mejora (𝑘𝑔/𝑐𝑚²).
𝑧𝑒𝑡𝑎 =1.44
𝑓𝑧 + (1.44 − 𝑓𝑧) ∗ 𝐸2/𝐸3 (Ec. 11)
𝑓𝑧 =((𝐵𝑑/𝐷) − 1)
1.154 + 0.444 ∗ ((𝐵𝑑/𝐷) − 1) (Ec. 12)
Se puede utilizar también la carga de Marston, ya que en la fórmula
mencionada se utiliza la carga de prisma, lo único que se debe verificar es las
unidades en las que se trabaja.
2.5 El abollamiento o pandeo
2.5.1 Comprobación de la estabilidad dimensional
Cuando una tubería está enterrada sobre una zanja tiene una carga crítica que
produce un aplastamiento o bien conocida como pandeo.
26
Figura 19: Falla de abollamiento o pandeo por cargas externas en una tubería.
Fuente: Manual Técnico Rib Loc y Rib Steel (2007).
Para controlar esta inestabilidad dimensional se calcula la presión crítica de
colapso, el cual consiste en determinar el margen de seguridad entre la carga crítica
y la carga realmente existente, la misma que se realiza teniendo en cuenta la presión
del terreno, presión exterior del agua (agua subterránea) y superposición de ambas
presiones (DURMAN ESQUIVEL, 2001).
La ecuación para el cálculo de la tensión crítica de aplastamiento fue definida por
Timoshenko, la misma que se usa para un anillo circular sujeto a presión uniforme
externa o a vacío.
𝑷𝒄𝒓 =𝟑 ∗ 𝑬 ∗ 𝑰
𝒓𝟑 (Ec. 13)
Donde:
𝑟 = 𝑅𝑎𝑑𝑖𝑜 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑛𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑡𝑢𝑏𝑜 (𝑚).
𝐼 = 𝑀𝑜𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑑𝑒 𝐼𝑛𝑒𝑟𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑝𝑎𝑟𝑒𝑑 𝑑𝑒 𝑡𝑢𝑏𝑜 (𝑚4/𝑚).
𝐸 = 𝑀ó𝑑𝑢𝑙𝑜 𝑑𝑒 𝐸𝑙𝑎𝑠𝑡𝑖𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒𝑙 𝑚𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎𝑙 𝑑𝑒𝑙 𝑡𝑢𝑏𝑜 (𝑘𝑔/𝑚2).
27
𝑃𝑐𝑟 = 𝑃𝑟𝑒𝑠𝑖ó𝑛 𝐶𝑟í𝑡𝑖𝑐𝑎 𝑑𝑒 𝑎𝑝𝑙𝑎𝑠𝑡𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 (𝑘𝑔/𝑚2).
Para tubos largos el valor de E se reemplaza por (E / (1-v²)) entonces la presión
crítica se expresa de la siguiente manera:
𝑷𝒄𝒓 =𝟑 ∗ 𝑬 ∗ 𝑰
(𝟏 − 𝒗𝟐) ∗ 𝒓𝟑 (Ec. 14)
𝑣 = 𝑟𝑒𝑙𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑒 𝑃𝑜𝑖𝑠𝑠𝑜𝑛𝑐𝑜𝑛𝑡𝑟𝑎𝑐𝑐𝑖ó𝑛 𝑢𝑛𝑖𝑡𝑎𝑟𝑖𝑎 𝑙𝑎𝑡𝑒𝑟𝑎𝑙
𝑒𝑙𝑜𝑛𝑔𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑢𝑛𝑖𝑡𝑎𝑟𝑖𝑎 𝑎𝑥𝑖𝑎𝑙= 0.38 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑃𝑉𝐶.
En el caso de tuberías flexibles que al instalarse presentan deflexión, tienen un
factor de reducción de tal forma que poseen menos resistencia al abolsamiento, por
lo tanto la presión crítica quedará expresada de la siguiente manera:
𝑷𝒄𝒓 = 𝑪 ∗𝟑 ∗ 𝑬 ∗ 𝑰
(𝟏 − 𝒗𝟐) ∗ 𝒓𝟑 (Ec. 15)
Figura 20: Factor de reducción (C) para el cálculo de la presión crítica de
aplastamiento.
Fuente: Manual Técnico Rib Loc y Rib Steel, (2007).
La tensión de abolsamiento cuando las tuberías flexibles se encuentran rodeadas de
un material que provea alguna resistencia a las deformaciones del tubo es la
propuesta en Escandinavia (Suecia, Noruega y Dinamarca).
𝑷𝒃 = 𝟏. 𝟏𝟓 ∗ √𝑷𝒄𝒓 ∗ 𝑬′ (Ec. 16)
28
Donde:
𝑃𝑏 = 𝑃𝑟𝑒𝑠𝑖ó𝑛 𝑑𝑒 𝑎𝑏𝑜𝑙𝑠𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑒𝑛 𝑢𝑛 𝑠𝑢𝑒𝑙𝑜 𝑑𝑎𝑑𝑜.
𝐸′ = 𝑀ó𝑑𝑢𝑙𝑜 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑎𝑐𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑒𝑙 𝑠𝑢𝑒𝑙𝑜.
𝑃𝑐𝑟 = 𝑃𝑟𝑒𝑠𝑖ó𝑛 𝐶𝑟í𝑡𝑖𝑐𝑎 𝑑𝑒 𝑎𝑝𝑙𝑎𝑠𝑡𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 (𝑘𝑔/𝑚2).
Por lo tanto el factor de seguridad contra el abolsamiento será:
𝒏𝒃𝒖 =𝑷𝒃
𝑾𝑻 (Ec. 17)
Donde:
𝑃𝑏 = 𝑃𝑟𝑒𝑠𝑖ó𝑛 𝑑𝑒 𝑎𝑏𝑜𝑙𝑠𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑒𝑛 𝑢𝑛 𝑠𝑢𝑒𝑙𝑜 𝑑𝑎𝑑𝑜.
𝑊𝑇 = 𝐶𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 (𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑑𝑒 𝑀𝑎𝑟𝑠𝑡𝑜𝑛 𝑚á𝑠 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑣𝑖𝑣𝑎).
𝑛𝑏𝑢 = 𝐹𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑠𝑒𝑔𝑢𝑟𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑐𝑜𝑛𝑡𝑟𝑎 𝑒𝑙 𝑎𝑝𝑙𝑎𝑠𝑡𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜.
2.5.2 Acción del nivel freático en tuberías flexibles enterradas
La acción del agua sobre una tubería enterrada se encuentra generalmente en las
excavaciones de las zonas cercanas al nivel del mar o bien cuando el nivel freático
es muy alto. En este caso la carga que actúa sobre la tubería enterrada será la carga
muerta, la carga viva y la carga debido al peso del agua. Una vez que el suelo
alcance su humedad óptima reduce su peso volumétrico por lo tanto se toma en
cuenta el factor de flotabilidad dado por:
𝑹 = 𝟏 − 𝟎. 𝟑𝟑 ∗𝑯𝒘 + 𝑫
𝑯𝑹 ; 𝐻𝑤, 𝐻𝑅, 𝐷 (𝑚) (Ec. 18)
La presión crítica de abollamiento cuando la tubería está sumergida bajo el agua es:
(𝑷𝒘 − 𝒄𝒓𝒊𝒕. ) = 𝛂𝑫 ∗ 𝑺𝑹𝑻 (Ec. 19)
Donde:
α𝐷 = 𝐶𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑝𝑒𝑛𝑒𝑡𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑒𝑙 𝑃𝑉𝐶.
29
𝑆𝑅𝑇 = 𝑅𝑖𝑔𝑖𝑑𝑒𝑧 𝑎𝑛𝑢𝑙𝑎𝑟 (𝐾𝑁/𝑚2).
El valor α𝐷 depende de la relación de rigidez que existe entre el tubo y el medio
que lo circula, para obtenerlo se define V𝑅𝐵 por lo tanto:
𝐕𝑹𝑩 =𝑺𝑹𝑻
𝐒𝑩𝑯 (Ec. 20)
S𝐵𝐻 = 610 ∗ E2 ∗ 𝑧𝑒𝑡𝑎 (Ec. 21)
Donde:
S𝑆𝐵 = 𝑅𝑖𝑔𝑖𝑑𝑒𝑧 𝑑𝑒𝑙 𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜 𝑞𝑢𝑒 𝑐𝑖𝑟𝑐𝑢𝑙𝑎 𝑒𝑙 𝑡𝑢𝑏𝑜 (𝑘𝑔/𝑚2).
E2 = 𝑀ó𝑑𝑢𝑙𝑜 𝑑𝑒 𝑟𝑖𝑔𝑖𝑑𝑒𝑧 𝑑𝑒𝑙 𝑚𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎𝑙 𝑎𝑙𝑟𝑒𝑑𝑒𝑑𝑜𝑟 𝑑𝑒𝑙 𝑡𝑢𝑏𝑜 (𝑘𝑔/𝑚2).
𝑧𝑒𝑡𝑎 = 𝐹𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑟𝑟𝑒𝑙𝑎𝑐𝑖ó𝑛 (𝑑𝑒𝑓𝑖𝑛𝑖𝑑𝑜 𝑎𝑛𝑡𝑒𝑟𝑖𝑜𝑟𝑚𝑒𝑛𝑡𝑒).
Figura 21: Tubo enterrado bajo la acción del agua subterránea.
Fuente: Manual Técnico Rib Loc y Rib Steel, (2007).
30
Figura 22: Coeficiente de penetración (presión externa del agua).
Fuente: Manual Técnico Rib Loc y Rib Steel, (2007).
Otra forma de calcular el valor de (α𝐷) es:
α𝐷 = 2.903 ∗ (V𝑅𝐵)−0.279 (Ec. 22)
Entonces el coeficiente de seguridad de aplastamiento será:
𝐧𝑹𝑩 =(𝑷𝒘 − 𝒄𝒓𝒊𝒕. )
𝐏𝒘 ; 𝒔𝒊𝒆𝒏𝒅𝒐 𝐏𝒘 𝒍𝒂 𝒑𝒓𝒆𝒔𝒊ó𝒏 𝒆𝒙𝒕𝒆𝒓𝒏𝒂 𝒅𝒆𝒍 𝒂𝒈𝒖𝒂. (Ec. 23)
𝐏𝒘 = 𝚼𝒘 ∗ (𝑯𝒘 +𝑫
𝟐) ; Υ𝑤 = 𝑝𝑒𝑠𝑜 𝑒𝑠𝑝𝑒𝑐í𝑓𝑖𝑐𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑔𝑢𝑎 1000 𝑘𝑔/𝑚3 (Ec. 24)
2.5.3 Acción simultánea de presión del suelo y agua externa
Si el nivel freático es muy alto, se tendrá una sobrepresión en la tubería enterrada,
por lo tanto se deberá considerar la carga de agua, más la carga total del relleno
(carga de Marston o carga de prisma) y carga viva.
A la carga total ya sea calculada por el método de Marston o carga de prisma, se
deberá multiplicar por el factor de flotabilidad (R).
𝑊𝑐 = (𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑑𝑒 𝑀𝑎𝑟𝑠𝑡𝑜𝑛 𝑜 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑑𝑒 𝑝𝑟𝑖𝑚𝑎 ) ∗ 𝑅
𝑊𝑐𝑇 = 𝑊𝑐 + 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑣𝑖𝑣𝑎
31
𝒏𝒘 =𝟏
𝑾𝒄𝑻𝑷𝒃
+𝑷𝒘
(𝑷𝒘 − 𝑪𝒓𝒊𝒕. )
(Ec. 25)
2.6 Rotura de la pared
Los esfuerzos en el material de la pared del tubo pasan su límite de proporcionalidad
hasta llegar a la fluencia, provocando la falla.
Figura 23: Falla de la pared en una tubería.
Fuente: Manual Técnico Rib Loc y Rib Steel, (2007).
La rotura de la pared se produce por la carga de relleno y cargas externas que actúan
sobre la tubería, para ello es necesario analizar la compresión anular que se expresa
en la siguiente fórmula que fue propuesta por H.L White y J.P. Layer.
𝐶𝑜𝑚𝑝𝑟𝑒𝑠𝑖ó𝑛 𝐴𝑛𝑢𝑙𝑎𝑟 =𝑊𝑐𝑇 ∗ 𝐷
2 ∗ 𝐴 (Ec. 26)
Donde:
𝑊𝑐𝑇 = 𝐶𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑠𝑜𝑏𝑟𝑒 𝑙𝑎 𝑡𝑢𝑏𝑒𝑟í𝑎.
𝐷 = 𝐷𝑖á𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑒𝑥𝑡𝑒𝑟𝑛𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑡𝑢𝑏𝑜 .
𝐴 = Á𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒 𝑠𝑒𝑐𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑝𝑎𝑟𝑒𝑑 𝑑𝑒𝑙 𝑡𝑢𝑏𝑜/𝑢𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑙𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑 .
32
Utilizando la fórmula para calcular la presión máxima del prisma de suelo, se
obtiene la expresión:
𝝈𝒄 =𝜰 ∗ 𝑯𝑹 ∗ 𝑫
𝟐 ∗ 𝑨 (Ec. 27)
Donde:
𝜎 = 𝐸𝑠𝑓𝑢𝑒𝑟𝑧𝑜 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑟𝑒𝑠𝑖ó𝑛 𝑒𝑛 𝑙𝑎 𝑝𝑎𝑟𝑒𝑑 𝑒𝑙 𝑡𝑢𝑏𝑜 (𝑘𝑔/𝑚2/𝑚) .
𝐻𝑅 = 𝐴𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑟𝑒𝑙𝑙𝑒𝑛𝑜 (𝑚) .
𝛶 = 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚é𝑡𝑟𝑖𝑐𝑜 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒𝑙 𝑠𝑢𝑒𝑙𝑜 (𝑘𝑔/𝑚3) .
𝐴 = Á𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒 𝑠𝑒𝑐𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑝𝑎𝑟𝑒𝑑 𝑑𝑒𝑙 𝑝𝑒𝑟𝑓𝑖𝑙 𝑝𝑜𝑟 𝑢𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑙𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑 .
El esfuerzo de compresión no debe sobrepasar el esfuerzo máximo (𝜎𝑚á𝑥) del tubo
plástico en compresión, por lo tanto el factor de seguridad al límite de este esfuerzo
en la pared es:
𝒏𝒄𝒓𝒖 =𝝈𝒎á𝒙
𝝈𝒄 (Ec. 28)
Generalmente este fenómeno de pared del tubo ocurre cuando la tubería instalada
en una zanja presenta cargas muertas extremas en rellenos altamente compactados.
2.7 Rigidez Anular del tubo
Para el diseño geométrico de tubos plásticos es importante el cálculo de la rigidez
anular que se calcula mediante la norma (NORMA TÉCNICA ECUATORIANA
NTE INEN 2360, TUBOS DE POLIETILENO (PE) DE PARED
ESTRUCTURADA E INTERIOR LISA PARA ALCANTARILLADO.
REQUISITO E INSPECCIÓN, 2004, pág. 2).
2.7.1 Método de carga variable ISO 9969
Este método consiste en aplicar una carga variable a los tubos termoplásticos de
sección transversal circular.
33
Simbología:
𝐷𝑁 = 𝐷𝑖á𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑡𝑢𝑏𝑜 𝑚𝑚.
𝑑𝑖 = 𝐷𝑖á𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑖𝑜𝑟 𝑑𝑒𝑙 𝑡𝑢𝑏𝑜 𝑎 𝑒𝑛𝑠𝑎𝑦𝑎𝑟𝑠𝑒 𝑚𝑚.
𝐹 = 𝐹𝑢𝑒𝑟𝑧𝑎 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑘𝑁.
𝑙 = 𝐿𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑝𝑖𝑒𝑧𝑎 𝑑𝑒 𝑒𝑛𝑠𝑎𝑦𝑜 𝑚.
𝑅𝐴 = 𝑅𝑖𝑔𝑖𝑑𝑒𝑧 𝑎𝑛𝑢𝑙𝑎𝑟 𝑘𝑁/𝑚².
𝑦 = 𝐷𝑒𝑓𝑙𝑒𝑥𝑖ó𝑛 𝑣𝑒𝑟𝑡𝑖𝑐𝑎𝑙 𝑚.
SEGÚN LA NORMA TÉCNICA ECUATORIANA NTE INEN 2360, TUBOS DE
POLIETILENO (PE) DE PARED ESTRUCTURADA E INTERIOR LISA PARA
ALCANTARILLADO, ESTABLECE QUE:
La rigidez anular está determinada por la medición de la fuerza y la deflexión,
mientras se defleja el tubo a velocidad constante y controlada. Una determinada
longitud de tubo apoyada horizontalmente es comprimida verticalmente entre dos
placas planas paralelas movidas a velocidad constante, de acuerdo con el diámetro
del tubo. Se genera una curva de fuerza vs deflexión. La rigidez anular es el valor
de la fuerza diametral necesaria para producir la deflexión de 0,03 diámetro interno
en la sección transversal de la tubería (NORMA TÉCNICA ECUATORIANA NTE
INEN 2360, TUBOS DE POLIETILENO (PE) DE PARED ESTRUCTURADA E
INTERIOR LISA PARA ALCANTARILLADO. REQUISITO E INSPECCIÓN,
2004, pág. 15).
El tubo para el que se va a determinar la rigidez anular (RA), debe ser marcado con
una línea a través de la generatriz exterior. Tres piezas de ensayo a, b y c,
respectivamente, deben ser tomadas de este tubo marcado de forma tal, que los
extremos de las piezas de ensayo sean perpendiculares al eje del tubo y sus
34
longitudes sean conformes con la siguiente tabla (NORMA TÉCNICA
ECUATORIANA NTE INEN 2360, TUBOS DE POLIETILENO (PE) DE PARED
ESTRUCTURADA E INTERIOR LISA PARA ALCANTARILLADO.
REQUISITO E INSPECCIÓN, 2004, pág. 16):
Tabla 6: Número de medida de la longitud.
Diámetro nominal DN
del tubo mm
Número de medidas de
longitud
DN ≤ 200 3
200 < DN < 500 4
DN > 500 6
Fuente: NTE INEN 2360 (2004).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
Cada una de las tres a seis mediciones de longitud serán hechas dentro de 1 mm.
Para cada pieza de ensayo individual, la más pequeña de las tres ó seis mediciones
de longitud, no debe ser menor que 0,9 veces la medición más grande. Para tubos
que tienen diámetros nominales (DN) menores o iguales a 1500 mm, la longitud
promedio de cada pieza de ensayo debe ser de 300 mm ± 10 mm. Para tubos que
tienen diámetros nominales (DN), mayores a 1500 mm, la longitud promedio en
milímetros de cada pieza de ensayo debe ser por lo menos 0,2 DN (NORMA
TÉCNICA ECUATORIANA NTE INEN 2360, TUBOS DE POLIETILENO (PE)
DE PARED ESTRUCTURADA E INTERIOR LISA PARA
ALCANTARILLADO. REQUISITO E INSPECCIÓN, 2004, pág. 16).
Valor promedio del diámetro de las muestras a, b y c.
𝒅𝒊 =𝒅𝒊𝒂 + 𝒅𝒊𝒃 + 𝒅𝒊𝒄
𝟑 (Ec. 29)
Rigidez anular:
𝑹𝑨𝒂 = (𝟎. 𝟎𝟏𝟖𝟔 + 𝟎. 𝟎𝟐𝟓𝒚𝒂
𝒅𝒊) ∗
𝑭𝒂
𝒍𝒂 ∗ 𝒚𝒂 (Ec. 30)
35
Donde:
𝐹 = 𝐹𝑢𝑒𝑟𝑧𝑎 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑘𝑁, 𝑎 3% 𝑑𝑒 𝑑𝑒𝑓𝑙𝑒𝑥𝑖ó𝑛 𝑑𝑒𝑙 𝑡𝑢𝑏𝑜.
𝐼 = 𝐿𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑝𝑖𝑒𝑧𝑎 𝑑𝑒 𝑒𝑛𝑠𝑎𝑦𝑜 𝑚.
𝑦 = 𝐷𝑒𝑓𝑙𝑒𝑥𝑖ó𝑛 𝑣𝑒𝑟𝑡𝑖𝑐𝑎𝑙 𝑚.
𝒚
𝒅𝒊= 𝟎. 𝟎𝟑 (Ec. 31)
2.7.2 Método de carga constante ISO 9969
De cada serie y diámetro de tubo sometido a ensayo, tomar 3 secciones con una
longitud l igual o mayor a 2 veces el dímetro interno pero no mayor a 1 m, cuidando
de no cortar los perfiles de los extremos. Esto puede asegurarse, por ejemplo,
cortando la sección por un perfil más largo en el extremo que la longitud requerida.
La fuerza de ensayo debe aplicarse perpendicularmente al eje del tubo. El ensayo
debe efectuarse a una temperatura ambiente de 23°C ± 2°C. El diámetro interno del
tubo debe ser medido a la mitad de la longitud y a una distancia de 0,2 di de los
extremos, pero no a más de 50mm de cada extremo. Los puntos de medida deben
marcarse antes de efectuar las medidas y debe tomarse el promedio de las tres
medidas (NORMA TÉCNICA ECUATORIANA NTE INEN 2360, TUBOS DE
POLIETILENO (PE) DE PARED ESTRUCTURADA E INTERIOR LISA PARA
ALCANTARILLADO. REQUISITO E INSPECCIÓN, 2004, pág. 20).
𝑭 =(𝑹𝑨𝟐𝟒) ∗ 𝟎. 𝟎𝟑𝒅𝒊 ∗ 𝒍
𝝃= 𝟎. 𝟎𝟑 (Ec. 32)
Donde:
𝐹 = 𝐹𝑢𝑒𝑟𝑧𝑎 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑘𝑁.
𝑅𝐴24 = 𝑅𝑖𝑔𝑖𝑑𝑒𝑧 𝑎𝑛𝑢𝑙𝑎𝑟 𝑘𝑁/𝑚².
36
𝑑𝑖 = 𝐷𝑖á𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑖𝑜𝑟 𝑒𝑓𝑒𝑐𝑡𝑖𝑣𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑡𝑢𝑏𝑜, 𝑒𝑛 𝑚.
𝐼 = 𝐿𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑝𝑖𝑒𝑧𝑎 𝑑𝑒 𝑒𝑛𝑠𝑎𝑦𝑜 𝑚.
𝑅𝐴 = 𝑅𝑖𝑔𝑖𝑑𝑒𝑧 𝑎𝑛𝑢𝑙𝑎𝑟 𝑘𝑁/𝑚².
𝜉 = 𝐶𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑑𝑒𝑓𝑜𝑟𝑚𝑎𝑐𝑖ó𝑛. 𝐸𝑛 𝑒𝑡𝑒 𝑐𝑎𝑠𝑜 𝜉 = 0.1548 𝑝𝑎𝑟𝑎 Δ div/di
semejante a 0.03.
Tabla 7: Coeficiente de deformación.
Deflexión en porcentaje
Δdi/di en % ξ
0 0.1488
1 0.1508
2 0.1528
3 0.1548
4 0.1568
5 0.1588
6 0.1608
7 0.1628
8 0.1648
9 0.1668
10 0.1688
11 0.1708
12 0.1728
13 0.1748
14 0.1768
15 0.1788
Fuente: NTE INEN 2360 (2004).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
Lo valores intermedios se obtiene mediante la siguiente ecuación:
𝜉 = (𝛥 𝑑𝑖𝑣/𝑑𝑖) ∗ 0.002 + 0.1488 (Ec. 33)
37
La rigidez anular como un parámetro estático de los tubos plásticos está dada por
la fórmula:
𝑹𝑨 =𝑬 ∗ 𝑰
𝒓𝟑 (Ec. 34)
Donde:
𝐸 = 𝐸𝑠 𝑒𝑙 𝑚ó𝑑𝑢𝑙𝑜 𝑑𝑒 𝑒𝑙𝑎𝑠𝑡𝑖𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑, 𝑒𝑛 𝑘𝑁/𝑐𝑚².
𝐼 = 𝑀𝑜𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑑𝑒 𝑖𝑛𝑒𝑟𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑝𝑎𝑟𝑒𝑑 𝑑𝑒𝑙 𝑡𝑢𝑏𝑜, 𝑚4/𝑚.
𝑟 = 𝐸𝑠 𝑒𝑙 𝑟𝑎𝑑𝑖𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑒𝑗𝑒 𝑛𝑒𝑢𝑡𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑝𝑎𝑟𝑒𝑑 𝑑𝑒𝑙 𝑡𝑢𝑏𝑜, 𝑒𝑛 𝑚.
Cuando la carga y el apoyo están alineados, R.A. puede ser expresada en la siguiente
fórmula:
𝑹𝑨 =𝑭
𝜟 ∗ 𝒅𝒊𝒗 ∗ 𝒍∗ 𝝃 (Ec. 35)
Donde:
𝐹 = 𝐹𝑢𝑒𝑟𝑧𝑎 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑘𝑁.
𝛥𝑑𝑖𝑣 = 𝐸𝑠 𝑙𝑎 𝑑𝑒𝑓𝑙𝑒𝑥𝑖ó𝑛 𝑣𝑒𝑟𝑡𝑖𝑐𝑎𝑙 𝑚𝑒𝑑𝑖𝑑𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑒𝑠𝑝é𝑐𝑖𝑚𝑒𝑛, 𝑒𝑛 𝑚.
𝐼 = 𝐿𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑝𝑖𝑒𝑧𝑎 𝑑𝑒 𝑒𝑛𝑠𝑎𝑦𝑜 𝑚.
𝜉 = 𝐶𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑑𝑒𝑓𝑜𝑟𝑚𝑎𝑐𝑖ó𝑛.
38
2.8 Control de Calidad
2.8.1 NORMA TÉCNICA ECUATORIANA NTE INEN 2059, (2015),
TUBOS PERFILADOS DE PVC RÍGIDO DE PARED
ESTRUCTURADA E INTERIOR LISA Y ACCESORIOS PARA
ALCANTARILLADO. REQUISITOS.
La profundidad a la que está instalada una tubería constituye uno de los principales
factores a las deflexiones que sufren las mismas, por lo tanto hay que tomar en
cuenta en las especificaciones de su instalación el tipo de material de la
cimentación, el grado de compactación del suelo y la rigidez anular de la tubería, el
cual constituye parámetros importantes que se deben cumplir para una correcta
instalación. A continuación se citan algunas de las acciones que sufren las tuberías
plásticas al ser sometidas a cargas vivas y cargas muertas ya citadas anteriormente:
Estado tensional debido a la presión interna.
Estado tensional y deformación debido a las acciones externas.
Estado tensional y deformación debido a un conjunto de acciones externas
y de la presión interna.
Colapso debido a la combinación de acciones externas y de la presión
interna negativa, además se produce pandeo.
-Según la NORMA TÉCNICA ECUATORIANA (NTE INEN 2059, 2015)
menciona: que los tubos de pared estructura y flexibles se clasifican de acuerdo a
su rigidez anular en la siguiente tabla con una escala basada en series de 1 al 7.
Tabla 8: Rigidez anular.
Serie del tubo
1 2 3 4 5 6 7
Rigidez anular mínima (kN/m²) "método de ensayo ISO 9969"
0.25 0.5 1 2 4 8 16
Fuente: NORMA TÉCNICA ECUATORIANA NTE INEN 2059 (2015).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
39
-Según la NORMA TÉCNICA ECUATORIANA (NTE INEN 2059) menciona:
que los tubos de pared estructura y flexibles de acuerdo a su diseño tanto sus
accesorios como tubo deben ser rectos, tener una sección transversal circular y sus
planos de corte deben ser perpendiculares al eje del tubo, lo antes mencionado se
puede ilustrar en las siguientes figuras:
Pared estructurada con superficies exterior perfilada e interior lisa, formados con
bandas de perfil abierto nervado que se ensambla en circunferencia o en espiral.
Figura 24: Tubo tipo A1 perfil abierto.
Fuente: NORMA TÉCNICA ECUATORIANA NTE INEN 2059 (2015).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
Tubos de pared estructurada con superficies exterior e interior lisas formadas con
bandas de perfil cerrado que se ensambla en circunferencia o en espiral.
40
Figura 25: Tubo tipo A2 perfil cerrado.
Fuente: NORMA TÉCNICA ECUATORIANA NTE INEN 2059 (2015).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
Tubos de pared estructurada con superficies exterior corrugada e interior lisa.
Figura 26: Tubo tipo B Perfil de extrusión continua.
Fuente: NORMA TÉCNICA ECUATORIANA NTE INEN 2059 (2015).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
41
En cuanto a la superficie esta debe estar libre de hundimientos, grietas, fisuras,
perforaciones, protuberancias o alguna incrustación de algún material extraño tanto
en su interior como exterior del tubo. Con el fin de incrementar su rigidez esta puede
ser de tipo metálico u otros materiales que cumplan los requisitos de la norma, de
la misma forma las especificaciones del fabricante deben cumplir con las
características y propiedades físicas, mecánicas y químicas que cumplan un buen
funcionamiento sobre o bajo la tierra.
-Según la NORMA TÉCNICA ECUATORIANA (NTE INEN 2059, 2015) las
tuberías de PVC debe cumplir los siguientes requisitos:
Requisitos de cumplimiento
2.8.1.1 La rigidez anular
Debe cumplir con todos los requisitos y cálculos ya mencionado anteriormente en
este capítulo.
2.8.1.2 Aspecto superficial
El producto terminado, tubo o accesorio, interior y exteriormente debe estar libre
de hundimientos, grietas, fisuras, perforaciones, protuberancias o incrustaciones de
material extraño.
2.8.1.3 Materiales
Se permite el uso de material reprocesado propio y limpio, hecho a base de la misma
fórmula de elaboración de los tubos. El material del producto, será homogéneo a
través de la pared y uniforme en color, opacidad y densidad. Los elementos de
refuerzo estructural adicionales usados para la tubería perfilada con el fin de
incrementar su rigidez anular original pueden ser metálicos o de otros materiales
siempre y cuando la tubería perfilada a ser reforzada cumpla con todos los requisitos
de esta norma. Las características y propiedades físicas, mecánicas y químicas de
los tubos perfilados y accesorios deben permitir su uso sobre o bajo tierra, según
las especificaciones del fabricante. Para aplicaciones especiales, los requisitos
especificados en esta norma pueden ser complementados por acuerdo entre el
42
fabricante y el comprador (NORMA TÉCNICA ECUATORIANA NTE INEN
2059 , TUBOS PERFILADOS DE PVC RÍGIDO DE PARED ESTRUCTURADA,
2015, pág. 5).
2.8.1.4 Sellante y tipo de unión
Las uniones entre tubos o entre tubos y accesorios deben realizarse por medio de
sellos de caucho o elastómeros, cemento solvente o adhesivo especial que
garanticen la hermeticidad de la unión. Para adhesivos especiales, éstos deben ser
recomendados por el fabricante los cuales deben garantizar la durabilidad y buen
comportamiento de la unión. El diseño del tipo de unión será responsabilidad del
fabricante y debe cumplir con los requisitos aplicables y establecidos en la norma
(NORMA TÉCNICA ECUATORIANA NTE INEN 2059 , TUBOS PERFILADOS
DE PVC RÍGIDO DE PARED ESTRUCTURADA, 2015, pág. 5).
Los tubos deben tener una campana y una espiga terminal o dos espigas terminales
como se indica a continuación y se detalla en las figuras:
Figura 27: Tubo con extremos campana y espiga terminal.
Fuente: NORMA TÉCNICA ECUATORIANA NTE INEN 2059 (2015).
43
Figura 28: Tubo con dos espiga terminales.
Fuente: NORMA TÉCNICA ECUATORIANA NTE INEN 2059 (2015).
Leyenda:
𝑑𝑙 = 𝑒𝑠 𝑒𝑙 𝑑𝑖á𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑛𝑜 𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑡𝑢𝑏𝑜.
𝑑1 = 𝑒𝑠 𝑒𝑙 𝑑𝑖á𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑛𝑜 𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑐𝑎𝑚𝑝𝑎𝑛𝑎.
𝑑2 = 𝑒𝑠 𝑒𝑙 𝑑𝑖á𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑒𝑥𝑡𝑒𝑟𝑖𝑜𝑟 𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑒𝑠𝑝𝑖𝑔𝑎 𝑡𝑒𝑟𝑚𝑖𝑛𝑎𝑙.
𝑙1 = 𝑒𝑠 𝑙𝑎 𝑙𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑐𝑎𝑚𝑝𝑎𝑛𝑎.
𝑙2 = 𝑒𝑠 𝑙𝑎 𝑙𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑒𝑝𝑖𝑔𝑎 𝑡𝑒𝑟𝑚𝑖𝑛𝑎𝑙.
Las dimensiones de la campana d1 y l₁ y de la espiga terminal d₂ y l₂, son
responsabilidad del fabricante y deben asegurar la hermeticidad de la unión. Pueden
diseñarse otras formas de unión bajo responsabilidad del fabricante siempre y
cuando cumplan con los requisitos de hermeticidad de la unión fijada en esta norma.
Las bandas perfiladas utilizadas en la fabricación de los tubos tipo A1 y tipo A2 se
ensamblan en circunferencia o en espiral y se fijan entre sí por medio de una unión
mecánica, la cual se asegura utilizando cemento solvente, caucho o elastómeros u
otro tipo de acople que ofrezca adecuada hermeticidad (NORMA TÉCNICA
ECUATORIANA NTE INEN 2059 , TUBOS PERFILADOS DE PVC RÍGIDO
DE PARED ESTRUCTURADA, 2015, pág. 6).
Los tubos tipo B de extrusión continua son fabricados por extrusión simultánea de
las paredes lisa y corrugada, fusionando la pared lisa interna con la exterior
corrugada.
44
2.8.1.5 Requisitos dimensionales
Longitud
Los tubos deben suministrarse en longitudes fijas de 3, 5, 6, 10 ó 12 m. Otras
longitudes podrán ser suministradas mediante acuerdo entre fabricante y
comprador. Los extremos del tubo deben cortarse en ángulo recto con su eje. La
tolerancia para longitud está dada en la tabla 29.
Tabla 9: Tolerancia para la longitud del tubo.
Longitud del tubo Tolerancia (a 23ºC ± 2 ºC)
Fija hasta 12m + 50 mm
Otra longitudes + 100 mm
Fuente: NORMA TÉCNICA ECUATORIANA NTE INEN 2059 (2015).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
Perfilado
El perfilado queda a criterio del fabricante.
Tubo A1
-Diámetro interior
El diámetro nominal del tubo tipo A1 que se determina sobre la base del diámetro
nominal interior (DNI), debe cumplir con los requisitos dados en la tabla 30. Para
DNI < 1 000 mm: 4 mediciones y Para DNI ≥ 1 000 mm: 8 mediciones
respectivamente.
45
Tabla 10: Tolerancia sobre el diámetro interior del tubo.
Diámetro
nominal
DN mm
Diámetro
interior del
tubo di
Desviaciones límite ²
Desviación
negativa para
series 1 a 7
Desviación positiva
Para series
1 a 4
Para series
5 a 7
100 100 -3 +1 +2
125 125 -3 +2 +2
150 150 ¹ -4 +2 +3
200 200 -5 +3 +4
250 250 -6 +4 +5
300 300 ¹ -8 +4 +6
315 315 -8 +5 +6
350 350 ¹ -9 +5 +7
400 400 -10 +6 +8
450 450 ¹ -11 +7 +9
500 500 -13 +7 +10
600 600 ¹ -15 +9 +12
630 630 -16 +9 +13
700 700 ¹ -18 +10 +14
800 800 -20 +12 +16
900 900 -23 +13 +18
1000 1000 -25 +15 +20
1200 1200 ¹ -30 +18 +24
1400 1400 -35 +21 +28
1500 1500 ¹ -38 +22 +30
1600 1600 -40 +24 +32
1800 1800 -45 +27 +36
2000 2000 -50 +30 +40
2200 2200 ¹ -55 +33 +44
2240 2240 -56 +34 +45
2400 2400 ¹ -60 +36 +48
2500 2500 -63 +37 +50
2600 2600 ¹ -65 +39 +52
2800 2800 -70 +42 -
3000 3000 ¹ -75 +45 +60
(1) Estos diámetros no cumplen con la serie R10 o R20 de la NTE INEN 328.
(2) Las tolerancias han sido calculadas usando las siguientes fórmulas:
Para tubos de series 1 a 4 : d=0.025 di hasta d + 0.015 d
Para tubos de series 1 a 4 : d=0.025 di hasta d + 0.015 d
Fuente: NORMA TÉCNICA ECUATORIANA NTE INEN 2059 (2015).
46
-Espesor de pared
El espesor mínimo de la pared de la cara interior lisa del tubo y de los accesorios
fabricados con éste, debe cumplir los requisitos dados en la tabla 31. Para DNI <
1000 mm: 8 mediciones y Para DNI ≥ 1000 mm: 16 mediciones.
Tabla 11: Espesores mínimos de pared interior (e1) en mm, tubos tipo A1.
Diámetro
nominal
Interior DN
mm ¹
Serie del tubo
1 2 3 4 5 6 7
Rigidez anular mínima (kN/m²) ISO 9969
0.25 0.5 1 2 4 5 16
100 0.79
125 0.78 0.99
150 0.75 0.94 1.19
160 0.80 0.80 1.00 1.27
175 0.80 0.90 1.12 1.39
200 0.80 0.80 1.00 1.25 1.59
220 0.80 0.88 1.10 1.37 1.75
250 0.75 0.80 1.00 1.25 1.56 1.98
280 0.75 0.88 1.12 1.40 1.75 2.22
300 0.75 0.94 1.20 1.50 1.88 2.38
315 0.79 0.98 1.26 1.58 1.97 2.50
335 0.84 1.04 1.34 1.68 2.10 2.66
350 0.70 0.88 1.09 1.40 1.75 2.19 2.78
400 0.80 1.00 1.25 1.60 2.00 2.50 3.17
450 0.90 1.13 1.41 1.80 2.25 2.81 3.57
475 0.95 1.19 1.49 1.90 2.38 2.97 3.77
500 1.00 1.25 1.56 2.00 2.50 3.13 3.97
530 1.06 1.33 1.66 2.12 2.65 3.32 4.21
550 1.10 1.38 1.72 2.20 2.75 3.44 4.37
580 1.16 1.45 1.82 2.32 2.90 3.63 4.60
600 1.20 1.50 1.88 2.40 3.00 3.75 4.76
630 1.26 1.58 1.97 2.52 3.15 3.94 5.00
650 1.30 1.63 2.03 2.60 3.25 4.07 5.16
670 1.34 1.68 2.09 2.64 3.35 4.19 5.32
700 1.40 1.75 2.19 2.80 3.50 4.38 5.56
710 1.42 1.78 2.22 2.84 3.55 4.44 5.63
750 1.50 1.88 2.34 3.00 3.75 4.69 5.95
775 1.55 1.94 2.42 3.10 3.88 4.85 6.15
800 1.60 2.00 2.50 3.20 4.00 5.00 6.35
850 1.70 2.13 2.15 3.40 4.25 5.32 6.74
47
Continuación tabla 11.
875 1.75 2.19 2.48 3.50 4.38 5.48 6.94
900 1.80 2.25 2.81 3.60 4.50 5.63 7.14
950 1.90 2.38 2.97 3.80 4.75 5.94 7.54
975 1.95 2.44 3.15 3.90 4.88 6.10 7.74
1000 2.00 2.50 3.13 4.00 5.00 6.25 7.94
1060 2.12 2.65 3.32 4.24 5.30 6.62 8.41
1100 2.20 2.75 3.44 4.40 5.50 6.88 8.73
1150 2.30 2.88 3.60 4.60 5.75 7.19 9.13
1200 2.40 3.00 3.75 4.80 6.00 7.50 9.52
1250 2.50 3.13 3.91 5.00 6.25 7.81 9.92
1320 2.64 3.30 4.13 5.28 6.60 8.25 10.48
1360 2.72 3.40 4.25 5.44 6.80 8.50 10.79
1400 2.80 3.50 4.38 5.60 7.00 8.75 11.11
1450 2.80 3.63 4.54 5.80 7.25 9.07 11.51
1500 2.90 3.75 4.69 6.00 7.50 9.38 11.90
1600 3.00 4.00 5.00 6.40 8.00 10.00 12.70
1700 3.20 4.25 5.32 6.80 8.50 10.63 13.50
1800 3.40 4.50 5.63 7.20 9.00 11.25 14.29
1900 3.60 4.75 5.94 7.60 9.50 11.88 15.08
2000 3.80 5.00 6.25 8.00 10.00 12.50 15.87
2200 4.00 5.50 6.88 8.80 11.00 13.75 17.46
2240 4.40 5.60 7.00 8.96 11.20 14.00 17.78
2400 4.48 6.00 7.50 9.60 12.00 15.00 19.05
2500 5.00 6.25 7.81 10.00 12.50 15.63 19.84
2600 5.20 6.50 8.13 10.40 13.00 16.25 20.63
2800 5.60 7.00 8.75 11.20 14.00 17.50 22.22
3000 6.00 7.50 9.38 12.00 15.00 18.75 23.81
Fuente: NORMA TÉCNICA ECUATORIANA NTE INEN 2059 (2015).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
Tubo A2
-Diámetro exterior
El diámetro nominal del tubo tipo A2 que se determina sobre la base del diámetro
nominal exterior (DNE) debe cumplir con los valores indicados en la tabla 32. Para
DNE < 1000 mm: 4 mediciones y Para DNE ≥ 1000 mm: 8 mediciones.
48
-Diámetro interior
El diámetro interior medio mínimo del tubo tipo A2 debe cumplir con los requisitos
dados en la tabla 32. Para DNE < 1000 mm: 4 mediciones y Para DNE ≥ 1000 mm:
8 mediciones.
-Espesor de pared (e1)
El espesor mínimo de la pared de la cara interior lisa del tubo y de los accesorios
fabricados con éste, debe cumplir los requisitos dados en la tabla 33. Para DNE <
1000 mm: 8 mediciones y Para DNE ≥ 1000 mm: 16 mediciones.
Tabla 12: Diámetros exteriores e internos de tubos tipo A2.
Diámetro
nominal
DNE (mm)
Diámetro exterior medio Diámetro Inferior
medio mínimo di min
(mm) de min (mm) de máx (mm)
315 315 319 275
335 335 339 300
355 355 359 320
400 400 405 355
450 450 455 401
475 475 480 427
500 500 506 455
530 530 536 486
545 545 551 501
560 560 567 516
580 580 587 532
600 600 607 548
630 630 637 572
640 640 648 580
660 660 668 600
670 670 678 630
690 690 698 650
730 730 739 664
750 750 759 680
775 775 784 700
800 800 809 725
825 825 835 750
850 850 560 775
875 875 885 800
900 900 911 841
920 920 931 860
950 950 961 890
49
Continuación tabla 12.
960 960 971 900
1000 1000 1011 923
1035 1035 1047 944
1060 1060 1072 969
1090 1090 1103 1000
1100 1100 1113 1012
1130 1130 1143 1050
1150 1150 1163 1065
1200 1200 1213 1102
1245 1245 1259 1140
1255 1255 1275 1150
1320 1320 1340 1218
1360 1360 1380 1260
1400 1400 1420 1300
1450 1450 1470 1350
1500 1500 1525 1400
1550 1550 1575 1450
1600 1600 1625 1500
1700 1700 1725 1600
1800 1800 1825 1700
1900 1900 1925 1800
2000 2000 2025 1900
2100 2100 2125 2000
2200 2200 2225 2100
2300 2300 2325 2200
2400 2400 2525 2300
2500 2500 2525 2400
2600 2600 2625 2500
Fuente: NORMA TÉCNICA ECUATORIANA NTE INEN 2059 (2015).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
Tabla 13: Espesores mínimos de pared interior (e1) en mm, de tubos tipo A2.
Diámetro
nominal
exterior
DNE
(mm)
Serie del tubo
1 2 3 4 5 6 7
Rigidez anular mínima (kN/m²) ISO 9699
0.25 0.5 1 2 4 8 16
315 1.78 1.78 1.78
335 1.78 1.78 1.78 1.78
355 1.78 1.78 1.78 1.78
400 1.78 1.78 1.78 1.78
450 1.78 1.78 1.78 1.78 1.78
475 1.78 1.78 1.78 1.78 1.78
500 1.78 1.78 1.79 1.81 1.86 1.95
50
Continuación tabla 13.
530 1.78 1.78 1.80 1.86 1.98 2.21
545 1.78 1.78 1.80 1.88 2.04 2.34
560 1.78 1.78 1.81 1.91 2.10 2.47
580 1.78 1.78 1.78 1.82 1.97 2.26 2.82
600 1.78 1.78 1.78 1.84 2.04 2.42 3.16
630 1.78 1.78 1.78 1.86 2.13 2.65 3.69
640 1.78 1.78 1.78 1.87 2.16 2.73 3.86
660 1.78 1.78 1.78 1.89 2.23 2.92 4.27
670 1.78 1.78 1.78 1.90 2.26 3.01 4.47
690 1.78 1.78 1.78 1.91 2.30 3.10 4.66
730 1.78 1.78 1.78 1.92 2.37 3.27 5.05
750 1.78 1.78 1.78 2.00 2.45 3.33 5.05
775 1.78 1.78 1.78 2.11 2.54 3.41 5.05
800 1.78 1.78 1.78 2.22 2.64 3.48 5.12
825 1.78 1.78 1.78 2.32 2.73 3.56 5.20
850 1.78 1.78 1.78 2.44 2.86 3.72 5.42
875 1.78 1.78 1.78 2.55 2.99 3.88 5.63
900 1.78 1.78 1.95 2.67 3.12 4.04 5.84
920 1.78 1.78 2.00 2.75 3.34 4.15 5.95
950 1.78 1.78 2.00 2.75 3.46 4.26 6.09
960 1.78 1.78 2.00 2.75 3.50 4.30 6.14
1000 1.83 1.93 2.15 2.94 3.52 4.38 6.19
1035 1.88 2.06 2.29 3.10 3.54 4.45 6.24
1060 1.96 2.15 2.39 3.23 3.69 4.63 6.49
1090 2.05 2.25 2.50 3.38 3.86 4.85 0.68
1100 2.12 2.32 2.58 3.48 3.98 5.00 6.99
1130 2.31 2.53 2.81 3.79 4.34 5.45 7.62
1150 2.36 2.58 2.86 3.85 4.38 5.47 7.65
1200 2.48 2.70 2.99 3.99 4.49 5.51 7.71
1245 2.66 2.90 3.20 4.25 4.75 5.77 7.76
1255 2.67 2.91 3.21 4.26 4.76 5.78 7.77
1320 2.77 3.01 3.32 4.38 4.87 5.87 7.82
1360 2.80 3.04 3.35 4.43 4.92 5.92 7.89
1400 2.82 3.07 3.38 4.47 4.97 5.98 7.96
1450 2.84 3.08 3.40 4.50 5.00 6.02 8.01
1500 2.85 3.10 3.42 4.52 5.03 6.05 8.06
1550 2.87 3.12 3.44 4.55 5.06 6.09 8.11
1600 2.89 3.14 3.46 4.58 5.09 6.13 8.16
1700 2.92 3.18 3.50 4.63 5.15 6.20 8.25
1800 2.96 3.22 3.54 4.69 5.21 6.27 8.35
1900 2.99 3.26 3.59 4.74 5.27 6.35 8.45
2000 3.03 3.29 3.63 4.80 5.34 6.43 8.55
2100 3.06 3.33 3.67 4.86 5.40 6.50 8.66
2200 3.10 3.37 3.72 4.92 5.46 6.58 8.76
2300 3.14 3.41 3.76 4.98 5.53 6.66 8.87
51
Continuación tabla 13.
2400 3.18 3.46 3.81 5.04 5.60 6.74 8.97
2500 3.21 3.50 3.85 5.10 5.66 6.82 9.08
2600 3.25 3.54 3.90 5.16 5.73 6.90 9.19
Fuente: NORMA TÉCNICA ECUATORIANA NTE INEN 2059 (2015).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
Tubo tipo B
-Diámetro exterior
El diámetro nominal del tubo Tipo B que se determina sobre la base del diámetro
nominal exterior (DNE), debe cumplir con los valores indicados en la tabla 34. Para
DNE < 1000 mm: 4 mediciones y Para DNE ≥ 1000 mm: 8 mediciones.
-Diámetro interior
El diámetro interior medio mínimo del tubo tipo B debe cumplir con los requisitos
dados en la tabla 34. Para DNE < 1000 mm: 4 mediciones y Para DNE ≥ 1000 mm:
8 mediciones.
Tabla 14: Diámetro exterior e interior de tubos tipo B.
Diámetro
nominal DNE
(mm)
Diámetro exterior medio Diámetro Inferior medio
mínimo di min (mm) de min (mm) de máx (mm)
110 109.4 110.4 97
125 124.3 125.4 107
160 159.1 160.5 135
175 174.0 175.5 149
200 198.8 200.6 172
220 218.7 220.7 190
250 248.5 250.8 216
280 278.4 280.9 241
315 313.2 316.0 270
335 333.0 336.0 290
355 352.9 356.1 310
400 397.6 401.2 340
440 437.4 441.4 374
450 447.3 451.4 383
500 497.0 501.5 432
540 536.8 541.6 465
630 626.3 631.9 540
52
Continuación tabla 14.
650 646.3 652.0 558
710 705.8 712.1 614
760 755.5 762.3 651
800 795.2 802.4 680
875 869.8 877.6 744
900 894.6 902.7 766
975 969.2 977.9 840
1000 994.00 1003.0 864
1090 1083.5 1093.3 942
1200 1192.8 1203.6 1037
Fuente: NORMA TÉCNICA ECUATORIANA NTE INEN 2059 (2015).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
-Espesor de pared (e1), (e2) y (e3)
Los espesores mínimos de las paredes interior y exterior en correspondencia con la
cresta de la corrugación y en el valle, deben cumplir con los valores indicados en la
tabla 35. Para DNE < 1000 mm: 8 mediciones y Para DNE ≥ 1000 mm: 16
mediciones.
Tabla 15: Espesores mínimos de pared de tubos tipo B.
Diámetro
nominal DNE
(mm)
Espesor mínimo de
pared interior
Espesor mínimo de
pared exterior Espesor mínimo en
el valle e₃ (mm) e₁ (mm) e₂ (mm)
110 0.70 0.46 0.71
125 0.70 0.49 0.74
160 0.70 0.55 0.81
175 0.74 0.60 0.89
200 0.80 0.69 1.03
220 0.89 0.75 1.13
250 1.03 0.85 1.29
280 1.18 1.00 1.50
315 1.35 1.18 1.75
335 1.49 1.24 1.90
355 1.63 1.31 2.04
400 1.96 1.40 2.34
440 2.04 1.54 2.47
450 2.06 1.58 2.50
53
Continuación tabla 15.
500 2.18 1.73 2.65
540 2.34 1.84 2.77
630 2.69 2.09 3.04
650 2.76 2.14 3.13
710 2.99 2.27 3.39
760 3.13 2.45 3.56
800 3.25 2.60 3.69
875 3.48 2.84 3.95
900 3.56 2.92 4.04
975 3.79 3.16 4.31
1000 3.87 3.24 4.40
1090 4.15 3.53 4.72
1200 4.49 3.88 5.12
Fuente: NORMA TÉCNICA ECUATORIANA NTE INEN 2059 (2015).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
2.8.1.6 Accesorios
Tubo tipo A1
Los accesorios deben ser fabricados uniendo segmentos de tubos con una rigidez
anular que se ubique en la serie de los tubos que se van a acoplar, (Para mayor
detalle de los accesorios se deberá revisar las figuras 5, 6, 7, 8, 9, 14 y las tablas 9,
10, 11, 12 de la NORMA NTE INEN 2059, 2015).
a) Codos recortados CR
b) Ramales a 45° R45
c) Reducciones de tubo RT
d) Adaptadores A
e) Anillo de unión U
f) Silletas o monturas de derivación con ángulo α de 45° ó de 90° S
Tubo tipo A2, B
Los diámetros de las espigas terminadas de los accesorios corresponderán a lo
señalado para los tubos tipo A2 y B.
54
El diámetro interior medio mínimo (di mín.) de los accesorios para tubos tipo A2 y
B, no será menor que el 98% del diámetro interior medio mínimo de los tubos, para
los que son designados.
Para tubos tipo A2 y B son aplicables los siguientes tipos de accesorios:
a) Codos. Codos de curvatura lisa, de espiga-campana y campana-campana de los
siguientes ángulos nominales preferidos: 11,25°, 15°, 22,5°, 30°, 45° y entre 87,5°
y 90°.
b) Uniones con tope o deslizante.
c) Reductores.
d) Derivación y derivación reducida. Los ángulos nominales preferidos: 45° y entre
87,5° y 90°.
e) Silleta o montura de derivación.
- El ángulo nominal α puede ser 45° y 90° cuando de2/de1 ≤ 2/3. El ángulo nominal
preferido es 45°.
- El mínimo cubrimiento axial L, en mm debe cumplir la siguiente especificación:
Tabla 16: Cubrimiento axial.
Lmín de₂≤110 mm 110<de₂≤125 mm 125<de₂≤160 mm 160<de₂≤200 mm
50 mm 60 mm 70 mm 80 mm
Fuente: NORMA TÉCNICA ECUATORIANA NTE INEN 2059 (2015).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
- Para monturas que tienen de1 < 315 mm, el cubrimiento circunferencial, a, será
no menor que la mitad de la circunferencia.
- Para monturas que tienen de1 ≥ 315 mm, el cubrimiento circunferencial, a, será
no menor de 80 mm.
55
f) Tapones.
- La mínima longitud de la espiga “L” será (C máx + 10) mm, siendo C máx la
profundidad de la zona de sellado.
Los valores Z1, Z2 y Z3 en las figuras 10, 11, 13, 14 y 15 serán determinados de
acuerdo con la fórmula correspondiente al tipo de accesorio especificado en la ISO
265–1.
2.8.2 NORMA TÉCNICA ECUATORIANA NTE INEN 2360, (2004),
TUBOS DE POLIETILENO (PE) DE PARED ETRUCTURADA E
INTERIOR LISA PARA ALCANTARILLADO. REQUISITO E
INSPECCIÓN.
Los tubos de polietileno se clasifican en una escala de series del 1 al 7 tal como se
indica en la siguiente tabla:
Tabla 17: Rigidez anular, serie del tubo.
Serie del tubo
1 2 3 4 5 6 7
Rigidez anular mínima (kN/m²) "método de ensayo ISO 9969"
0.25 0.5 1 2 3.94 7.88 15.63
Rigidez anular mínima (kN/m²) "método de ensayo DIN 16961"
2 4 8 16 31.5 63 125
Fuente: NORMA TÉCNICA ECUATORIANA NTE INEN 2360 (2004).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
Los tipos de tubos son los siguientes:
56
Figura 29: Tubos de perfil abierto (PA), tipo A1.
Fuente: NORMA TÉCNICA ECUATORIANA NTE INEN 2360 (2004).
Figura 30: Tubos de perfil cerrado (PC), tipo A2.
Fuente: NORMA TÉCNICA ECUATORIANA NTE INEN 2360 (2004).
Figura 31: Tubos de perfil abierto (PA), tipo B.
Fuente: NORMA TÉCNICA ECUATORIANA NTE INEN 2360 (2004).
57
Figura 32: Construcción típica de tuberías de PE de pared estructurada, perfil
abierto.
Fuente: NORMA TÉCNICA ECUATORIANA NTE INEN 2360 (2004).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
Figura 33: Construcción típica de tuberías de PE de pared estructurada, perfil
cerrado.
Fuente: NORMA TÉCNICA ECUATORIANA NTE INEN 2360 (2004).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
-Según la NORMA TÉCNICA ECUATORIANA (NTE INEN 2360, 2004)
menciona que para tuberías de polietileno (PE) debe cumplir los siguientes
requisitos:
Longitud útilLongitud útil
Longitud útil
Espiga corrugada
Espiga lisa
PERFIL ABIERTO
Campana y espiga terminal Una espiga terminal
Dos espigas terminales
Longitud útilLongitud útil
PERFIL CERRADO
Campana y espiga terminal Extremos planos
58
Requisitos de cumplimiento
2.8.2.1 Materiales
Material base.- El tubo debe hacerse de un compuesto plástico de polietileno (PE).
El material debe tener establecida una base de diseño hidrostático (HDB) no menor
de 8,6 MPa para agua a 23° C, determinada de acuerdo con el método de ensayo
ASTM D 2837.
Otros materiales.- Diferentes de aquellos especificados como material base
pueden usarse como parte de la construcción del perfil, como por ejemplo:
polietileno, polipropileno y otros.
Densidad e índice de fluidez.- Los plásticos de polietileno se identifican
primariamente sobre la base de las dos características llamadas densidad e índice
de fluidez. La densidad de la resina utilizada debe ser mayor a 0,941 g/cm³ (Alta
densidad) y será determinada conforme a la NTE INEN 1742 (NORMA TÉCNICA
ECUATORIANA NTE INEN 2360, TUBOS DE POLIETILENO (PE) DE PARED
ESTRUCTURADA E INTERIOR LISA PARA ALCANTARILLADO.
REQUISITO E INSPECCIÓN, 2004, pág. 3).
Negro de humo.- El contenido de negro de humo no debe ser menor al 2 % en
masa.
Material de reuso.- Se puede reusar material de PE limpio, generado en la
producción del mismo fabricante, siempre que el tubo producido cumpla con todos
los requisitos de esta norma.
Empaques.- Los empaques elastoméricos deben cumplir con los requisitos
especificados en la norma ASTM F 477, para baja presión, de acuerdo con las tablas
1 y 2 de dicha norma; deben moldearse en una forma circular o extruirse de acuerdo
con la tecnología del fabricante; luego deben empalmarse en forma circular y deben
hacerse de un compuesto elastomérico vulcanizado de alta calidad (NORMA
TÉCNICA ECUATORIANA NTE INEN 2360, TUBOS DE POLIETILENO (PE)
DE PARED ESTRUCTURADA E INTERIOR LISA PARA
ALCANTARILLADO. REQUISITO E INSPECCIÓN, 2004, pág. 3).
59
Lubricantes.- El lubricante usado para el ensamble de los empaques no debe tener
efecto perjudicial en el empaque o en el tubo.
Material de suelda en caliente.- El material utilizado para suelda en caliente de
los tubos debe cumplir los requisitos del material base.
Elementos de inserción.- Se pueden usar elementos exteriores con el objeto de
aumentar la rigidez anular del tubo. Estos elementos pueden ser de otros materiales,
pero deben cumplir con los requisitos especificados para otros materiales.
2.8.2.2 Requisitos dimensionales
Diámetro nominal.- El diámetro interno promedio de la tubería, incluido el
diámetro en la sección de la espiga, debe cumplir los requisitos de la tabla 38.
Espesor de pared (e).- Los mínimos espesores de las paredes interiores (e1) para
el perfil abierto Tipo A1 y perfil cerrado Tipo A2 deben cumplir con los valores
señalados en las tablas 39 y 40, respectivamente, y los mínimos espesores de las
paredes interiores, en concordancia con la cresta de corrugación (e1) y en el valle
(e3), respectivamente, para los tubos Tipo B (Ver figura 39).
Espesor de pared para campanas y espigas.- El mínimo espesor de pared en la
campana de la tubería debe cumplir los requisitos especificados.
Longitud.- La longitud estándar de un tubo debe ser la longitud útil, medida desde
el final de la campana hasta el final de la espiga. Puede ser de 5, 6, 10 o 12 m,
cuando se mida de acuerdo con la NTE INEN 499. Otras longitudes pueden
acordarse entre el comprador y el fabricante. La tolerancia de la longitud debe ser
de + 50 mm.
Tabla 18: Diámetros mínimos y máximos, tubería de perfil abierto y cerrado tipo
A1, A2 y B.
Diámetro nominal
DN (mm)
Diámetro interior medio,
mínimo (mm)
Diámetro interior
medio, máximo (mm)
100 97 105
150 145 155
200 195 206
250 244 256
60
Continuación tabla 18.
300 292 309
350 341 360
400 390 412
450 439 462
500 487 510
600 585 612
700 682 724
800 780 816
900 877 918
1000 975 1020
1100 1089 1112
1200 1170 1224
1300 1287 1326
1400 1365 1428
1500 1462 1530
1600 1560 1632
1700 1683 1745
1800 1755 1836
1900 1881 1934
2000 1950 2040
2100 2051 2121
2300 2240 2342
2500 2437 2550
2700 2632 2753
2800 2730 2856
3000 2925 3060
NOTA: Los diámetros internos mínimos y máximos de la tabla son iguales para las
clases 1 a 7.
Fuente: NORMA TÉCNICA ECUATORIANA NTE INEN 2360 (2004).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
Tabla 19: Espesores mínimos de pared interior e1 en mm de tubos de perfil
abierto tipo A1.
Diámetro
nominal
DNI
(mm)
Serie del tubo
1 2 3 4 5 6 7
Rigidez anular mínima (kN/m²) "método de ensayo ISO 9969"
0.25 0.5 1 2 3.94 7.88 15.63
Rigidez anular mínima (kN/m²) "método de ensayo DIN 16961"
2 4 8 16 31.5 63 125
100 0.80 0.80
125 0.80 0.80 0.99
150 0.80 0.94 1.19
160 0.80 0.80 1.00 1.27
200 0.80 0.80 1.00 1.25 1.59
61
Continuación tabla 19.
250 0.80 0.80 1.00 1.25 1.56 1.98
300 0.80 0.94 1.20 1.50 1.88 2.38
315 0.80 0.80 0.98 1.26 1.58 1.97 2.50
350 0.80 0.88 1.09 1.40 1.75 2.19 2.78
400 0.80 1.00 1.25 1.60 2.00 2.50 3.17
450 0.90 1.13 1.41 1.80 2.25 2.81 3.57
500 1.00 1.25 1.56 2.00 2.50 3.13 3.97
600 1.20 1.50 1.88 2.40 3.00 3.75 4.76
630 1.26 1.58 1.97 2.52 3.15 3.94 5.00
700 1.40 1.75 2.19 2.80 3.50 4.38 5.56
710 1.42 1.78 2.22 2.84 3.55 4.44 5.63
800 1.60 2.00 2.50 3.20 4.00 5.00 6.35
900 1.80 2.25 2.81 3.60 4.50 5.63 7.14
1000 2.00 2.50 3.13 4.00 5.00 6.25 7.94
1200 2.40 3.00 3.75 4.80 6.00 7.50 9.52
1250 2.50 3.13 3.91 5.00 6.25 7.81 9.92
1400 2.80 3.50 4.38 5.60 7.00 8.75 11.11
1500 3.00 3.75 4.69 6.00 7.50 9.38 11.90
1600 3.20 4.00 5.00 6.40 8.00 10.00 12.70
1800 3.60 4.50 5.63 7.20 9.00 11.25 14.29
2000 4.00 5.00 6.25 8.00 10.00 12.50 15.87
2200 4.40 5.50 6.88 8.80 11.00 13.75 17.46
2240 4.48 5.60 7.00 8.96 11.20 14.00 17.78
2400 4.80 6.00 7.50 9.60 12.00 15.00 19.05
2500 5.00 6.25 7.81 10.00 12.50 15.63 19.84
2600 5.20 6.50 8.13 10.40 13.00 16.25 20.63
2800 5.60 7.00 8.75 11.20 14.00 17.50 22.22
3000 6.00 7.50 9.38 12.00 15.00 18.75 23.81
NOTA: Por acuerdo entre fabricante y comprador se podrá fabricar tubos con diámetros
nominales, espesores y series que no correspondan a la tabla, siempre y cuando
cumplan con los demás requisitos de esta norma.
Fuente: NORMA TÉCNICA ECUATORIANA NTE INEN 2360 (2004).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
62
Tabla 20: Espesores mínimos de pared e1 en mm en tubos de perfil cerrado tipo
A2.
Diámetro
nominal
DNI
(mm)
Serie del tubo
Espesor
Mínimo
Campana
(mm)
1 2 3 4 5 6 7
Rigidez anular mínima (kN/m²) "método de
ensayo ISO 9969"
0.25 0.5 1 2 3.94 7.88 15.63
Rigidez anular mínima (kN/m²) "método de
ensayo DIN 16961"
2 4 8 16 31.5 125
e₁ e₁ e₁ e₁ e₁ e₁ e₁
100 1.20 7.60
150 2.00 2.50 7.60
200 3.00 3.50 7.60
250 4.00 4.50 12.70
300 4.00 4.57 4.57 12.70
350 4.57 4.57 4.57 12.70
400 4.57 4.57 4.57 4.57 12.70
450 4.57 4.57 4.57 4.57 12.70
500 4.57 4.57 4.57 4.57 12.70
550 4.57 4.57 4.57 4.57 12.70
600 4.57 4.57 4.57 4.57 4.57 12.70
700 4.57 4.57 4.57 4.57 4.57 12.70
800 4.57 4.57 4.57 4.57 4.57 12.70
900 4.57 4.57 4.57 4.57 4.57 12.70
1000 4.57 4.57 4.57 4.57 4.57 12.70
1100 4.57 4.57 4.57 4.57 4.57 12.70
1200 4.57 4.57 4.57 4.57 4.57 4.57 12.70
1300 4.57 4.57 4.57 4.57 4.57 4.57 12.70
1400 4.57 4.57 4.57 4.57 4.57 4.57 12.70
1500 4.57 4.57 4.57 4.57 4.57 4.57 15.20
1600 4.57 4.57 4.57 4.57 4.57 4.57 15.20
1700 4.57 4.57 4.57 4.57 4.57 4.57 15.20
1800 4.57 4.57 4.57 4.57 4.57 4.57 15.20
1900 4.57 4.57 4.57 4.57 4.57 4.57 15.20
2000 4.57 4.57 4.57 4.57 4.57 4.57 4.57 15.20
2100 4.57 4.57 4.57 4.57 4.57 4.57 4.57 17.80
2300 4.57 4.57 4.57 4.57 4.57 4.57 4.57 17.80
2500 4.57 4.57 4.57 4.57 4.57 4.57 4.57 17.80
2700 4.57 4.57 4.57 4.57 4.57 4.57 4.57 17.80
2800 4.57 4.57 4.57 4.57 4.57 4.57 4.57 17.80
3000 4.57 4.57 4.57 4.57 4.57 4.57 4.57 20.30
Fuente: NORMA TÉCNICA ECUATORIANA NTE INEN 2360 (2004).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
63
Tabla 21: Espesores mínimos de pared e1 y e3 en mm en tubos de perfil abierto
tipo B.
Fuente: NORMA TÉCNICA ECUATORIANA NTE INEN 2360 (2004).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
2.8.2.3 Requisitos mecánicos
Resistencia al impacto.- Los tubos deben tener una resistencia mínima al impacto
de acuerdo con lo requerido en la NORMA TÉCNICA ECUATORIANA (NTE
INEN 2360, 2004). Cualquier grieta, fisura, rotura o fractura se considerará como
falla del espécimen de ensayo.
64
Rigidez anular.- La rigidez anular (RA), para las secciones de la tubería entre la
campana y la espiga, debe cumplir con los valores mínimos, cuando se ensaye de
acuerdo con lo requerido en la NORMA TÉCNICA ECUATORIANA (NTE INEN
2360, 2004).
Aplastamiento.- No deben presentarse evidencias de fisuras, grietas, roturas o
desprendimiento de nervaduras o costuras.
Adhesión.- En los tubos tipo B se debe ensayar la adhesión entre las paredes interna
y externa mediante un probador o punta de cuchillo. De separarse las dos paredes
en el valle de la corrugación, no deben generarse superficies lisas. Las muestras
deben ser sometidas a ensayos en ocho puntos igualmente distribuidos en torno a la
circunferencia.
Elongación hasta la rotura.- El ensayo se realizará de acuerdo con la norma ISO
6259-3 y el resultado no debe ser menor del 350 %. La probeta debe extraerse de
una placa plana elaborada de un perfil de la tubería.
Resistencia a la rotura por tensión medioambiental.- El ensayo debe realizarse
de acuerdo con la norma ASTM D 1693 con la condición de prueba C, duración de
la prueba de 192 horas y con una falla máxima del 20 % , de acuerdo con lo
requerido en la norma ASTM D 3350.
2.8.2.4 Hermeticidad de juntas
Juntas de campana o espiga.- Las juntas con empaque elastomérico o suelda
térmica, cuando se unen de acuerdo con las recomendaciones del fabricante, no
deben mostrar señales de goteo o fugas, según lo especificado.
Juntas por fusión en caliente.- Estas juntas deben probarse de acuerdo con la
norma ASTM D 2657. Técnica II: Fusión en caliente; y no deben mostrar señales
de goteo o fugas, cuando se ensayen como se dispone en NORMA TÉCNICA
ECUATORIANA (NTE INEN 2360, 2004).
Juntas con suelda de extrusión.- En las uniones con suelda de extrusión no debe
haber goteo o fugas.
65
Juntas con uniones mecánicas.- Estas uniones con empaque elastomérico, cuando
se usen bajo las recomendaciones del fabricante, deben ser hechas del mismo
material base y cumplir con los requisitos de la norma.
Juntas con unión elastomérica.- En las uniones con empaques, todas las
superficies de la junta que están en contacto con el empaque deben ser de textura
lisa y libre de cualquier imperfección, protuberancia, fracturas o fisuras que puedan
perjudicar el sellado de la junta. Los empaques deben cumplir con los requisitos de
la norma
2.9 Relación suelo-tubo (MARSTON Y IOWA)
La relación entre el suelo y la tubería se desarrolla a partir del estudio de Marston,
que desarrolló un método útil y práctico para calcular la magnitud de la carga de
tierra que inciden sobre una tubería instalada y en servicio, el cual involucra el
módulo de reacción del suelo sobre la tubería.
Para el cálculo de las cargas que actúan sobre una tubería plástica enterrada, se
aplicó la fórmula de Marston para obtener la carga del relleno, siendo esta una carga
donde presenta deflexiones a largo plazo mediante la ecuación modificada de
IOWA.
Aplicando la ecuación de Marston ya explicada anteriormente se procede a utilizar
la ecuación de IOWA para determinar el cálculo de la deflexión en tuberías plásticas
enterradas.
𝐶𝑑 =1 − 𝑒−2∗𝑘∗𝜇∗(
𝐻𝑅𝐵𝑑
)
2 ∗ 𝑘 ∗ 𝜇 (Ec. 36)
𝑾𝒄 =𝑪𝒅 ∗ 𝜸 ∗ 𝑩𝒅𝟐 ∗ 𝑫
𝑩𝒅= 𝑪𝒅 ∗ 𝜸 ∗ 𝑫 ∗ 𝑩𝒅 (Ec. 37)
La ecuación de IOWA modificada no involucra directamente el valor de la rigidez
anular del tubo, pero si involucra el valor del módulo y la inercia, por lo tanto para
dejarle en función de la rigidez se divide para el radio al cubo quedando de la
siguiente manera:
66
Ecuación de IOWA modificada.
𝛥𝑥 =𝐷𝐿𝑘𝑊𝑐𝑟3
𝐸𝐼 + 0.061𝐸2𝑟3
𝛥𝑥 =𝐷𝐿𝑘𝑊𝑐𝑟3
𝐸𝐼 + 0.061𝐸2𝑟3∗
1
𝑟3
𝛥𝑥 =𝐷𝐿𝑘𝑊𝑐𝑟3/𝑟3
𝐸𝐼/𝑟3 + 0.061𝐸2𝑟4/𝑟3 (Ec. 38)
Por lo tanto la ecuación que se utilizará para el cálculo de la deflexión en
función de la rigidez es la siguiente:
𝜟𝒙 =𝑫𝑳𝒌𝑾𝒄𝑻
𝑬 ∗ 𝑰𝒓𝟑 + 𝟎. 𝟎𝟔𝟏𝑬𝟐
(Ec. 39)
𝐸 ∗ 𝐼
𝑟3= 𝐸𝑠 𝑙𝑎 𝑟𝑖𝑔𝑖𝑑𝑒𝑧 𝑎𝑛𝑢𝑙𝑎𝑟 𝑑𝑒𝑙 𝑑𝑒𝑙 𝑡𝑢𝑏𝑜.
67
CAPÍTULO III
CLASIFICACIÓN DE LOS SUELOS Y DETERMINACIÓN DE LOS
MÓDULOS DE REACCIÓN.
3.1 Clasificación general de los suelos del Ecuador
En el país no existe una buena información de los suelos pero el Ministerio de
Agricultura, Ganadería, Acuacultura y Pesca (MAGAP), respecto al sector
agropecuario tiene información de forma general sobre los tipos de suelos que
existe en cada provincia del país (SOCIEDAD ECUATORIANA DE LA CIENCIA
DEL SUELO SECS, 1986).
La Sociedad Ecuatoriana de la Ciencia del Suelo (SECS) a través de sus
conocimientos ha realizado un mapa de suelos que se presenta a continuación:
68
Figura 34: Mapa general de los suelos del Ecuador.
Fuente: Sociedad Ecuatoriana de la Ciencia del Suelo SECS (1986).
69
A continuación se presenta un resumen general de los suelos del Ecuador:
Tabla 22: Resumen general de los suelos del Ecuador.
CARACTERISTICAS DE LOS SUELOS SIMBOLO S
ever
amen
te e
rosi
onad
os,
super
fici
ales
, dom
inan
cia
de
mat
eria
les
pri
mar
ios
gru
esos.
Arenosos o arcillo arenoso mezclado con
gravas y/o piedras. Es1
Arenosos mezclado con cantos rodados,
gravas y/o piedras. Es2
Arcillosos; con afloramientos rocosos
frecuentes. Es3
Arenosos cuarcíticos, poco alterados. Es4
Afloramientos de cangahua. Ec
Afloramientos de capas de pómez con
cenizas y/o gravas; lavas. Es5
Arenas mezcladas con gravas y/o piedras. Es6
Arcillo arenosos con gravas, piedras y/o
cantos rodados. Es7
Are
noso
s, p
rofu
ndos;
M.O
. <
i%
en t
odo e
l
per
fil.
A veces con CO3Ca; pH neutro a
ligeramente alcalino; pardo claros. Ej1
Con presencia de conchas marinas,
carbonatos y sal. Ej2
Tex
tura
var
iable
,
dis
trib
uci
ón i
rreg
ula
r de
M.O
.; f
érti
les.
Arenosos con o sin presencia de gravas;
generalmente profundos. Et1
Franco arenosos, limosos y/o arcillo
limosos; profundos; inundables. Et2
70
Continuación tabla 22.
Mal drenados, saturados con agua todo el año; con sales; colores
obscuros; limo arcillosos; profundos. Ei
Alo
fánic
os;
lim
oso
s a
fran
co l
imoso
s; p
rofu
ndos;
ric
os
en M
.O.;
des
atura
dos
en b
ases
; pH
áci
do.
Retención de humedad > 100%, negros en
zonas frías y pardos amarillos en
templadas o cálidas; lixiviados;
esponjosos; baja fertilidad.
Id1
Muy negros a negros (frío), amarillos en
profundidad (templado cálido). Retención
de humedad de 20-100%.
Id2
Pardos; limos y arenas estratificados;
Id1/Id2. Retención de humedad de 20-
100%.
Id3
Francos o limosos con arena muy fina; profundos; pH ligeramente
ácido a neutro; saturados en bases; ricos en M.O.; negros p pardos
(zonas frías o templadas) pardo rojizo (zonas cálidas); buena
fertilidad.
Id4
Pardo oscuros; arenosos; con alto contenido de vidrio volcánico; baja
retención de humedad (< 20%); > 1% de M.O. en el perfil; pH
ligeramente ácido a neutro.
Ij
71
Continuación tabla 22.
Cao
linit
icos;
arc
illo
sos;
com
pac
tos;
poco
per
mea
ble
s; m
al
dre
nad
os;
muy d
esat
ura
dos
en b
ases
y l
ixiv
iados;
baj
a
fert
ilid
ad;
pH
áci
do.
Erosionados; pardo rojizos o amarillos
rojizos; poco profundos; lixiviados;
compactos.
If1
Rojos; poco profundos; arcillosos;
lixiviados; alto contenido de aluminio
tóxico.
If2
Pardos; muy profundos; muy arcillosos;
muy lixiviados; muy alto contenido de
aluminio tóxico.
If3
Pardo rojizos o amarillo rojizos;
profundos; lixiviados; con aluminio
tóxico.
If4
Pardos a pardo rojizos; profundos; a veces
mal drenados; distribución irregular de
M.O.
If5
Cao
linit
icos
y/o
montm
ori
llon
itic
os;
moder
adam
ente
sat
ura
do
s en
bas
es;
pH
lig
eram
ente
áci
do.
Pardo rojizos a amarillos; arcillosos;
profundidad variable. Ig1
Pardos; texturas finas diversas y
estratificadas (arcillosas, limosas,
arenosas); profundidad variable; a veces
saturados con agua.
Ig2
Amarillo o pardo amarillos; arcillosos; a
veces vérticos; posibilidad de piedras. Ig3
Montm
ori
llonit
icos,
vér
tico
s;
pes
ados
y d
uro
s; s
atura
dos
en
bas
es;
pH
neu
tro a
lig
eram
ente
alca
lino.
Pardo oscuros; arcillosos; posibilidad de
piedras. Iv1
Pardos; texturas finas diversas y
estratificadas (arcillosas a arenosas);
profundidad variable.
Iv2
72
Continuación tabla 22.
Sat
ura
dos
con a
gu
a per
man
ente
men
te;
gle
izad
os
(colo
res
gri
ses)
; pH
áci
do.
Horizonte orgánico (material fibroso)
sobre arcillas; rojizos a amarillos y grises
en profundidad.
Ia1
Arcillosos o arcillo arenosos; pardos a
grises; vérticos; profundos. Ia2
Horizonte superior rico en M.O.
meteorizada sobre suelo alofánico (Id2);
pardos a negros.
Ia3
Osc
uro
s; a
rcil
loso
s; d
uro
s en
sec
o y
pes
ados
en h
úm
edo;
pH
lig
eram
ente
alca
lino.
Profundidad variable; con CO3Ca. Vw
Medianamente Profundos; con rocas y/o
piedras; poco CO3Ca. Vv
Profundos; poco CO3Ca; a veces
saturados con agua (hidromórficos). Vt
Con horizonte argilico dentro de 50 y 100 cm; pardo claros;
arcillosos o arcillo arenosos; vérticos (se agrietan en seco);
profundidad variable; pH ligeramente alcalino.
Rv
Sin
hori
zonte
arg
ilic
o.
Amarillos; limosos o franco limosos; pH
ligeramente alcalino a alcalino. Rq
Oscuros; arcillo limosos; con abundancia
de sales. Sin horizonte argilico. Ri
Duripán (cangahua) a menos de 1m de profundidad; negros a pardo
oscuros; arcillo arenosos; pH ligeramente ácido a neutro. Mc1
73
Continuación tabla 22.
Sin
hori
zonte
arg
ilic
o, p
H l
iger
amen
te
ácid
o a
neu
tro.
Negros; profundos; arenosos finos con
limo o limosos con arena; incremento de
arcilla en profundidad.
Mh1
Negros; arcillo arenosos con piedras y/o
gravas e incremento de arcilla en
profundidad.
Mn1
Pardo rojizos; arcillosos o arcillo limosos;
presencia de piedras; profundidad
variable.
Mx1
Pardos oscuros; texturas variables en
distribución irregular (franco arcillosos a
arcillosos).
Mt
Con horizonte argilico entre 50 y 100 cm; negros; arcillo arenosos a
arcillosos; a veces sobre cangahua a más de 1m; pH ligeramente
ácido.
Mm1
Duripán (cangahua) a menos de 1m de profundidad; pardos; arcillo a
arenosos; pH neutro a ligeramente alcalino con CO3Ca. Mc2
Sin
hori
zonte
argil
ico;
pH
neu
tro a
liger
amen
te
alca
lino.
Pardos; profundos; arenosos finos con
limo o limosos con arena e incremento de
arcilla en profundidad.
Mh2
Pardo a pardo rojizo; arcillosos; presencia
de rocas y/o piedras; profundidad
variable.
Mx2
Con h
ori
zonte
argil
ico;
pH
neu
tro
a li
ger
amen
te
alca
lino.
Negros a pardo oscuros; arcillo arenosos,
con acumulación de arcilla (50-100cm); a
veces sobre cangahua a mas de 1m.
Mm2
Pardo oscuros; arcillo arenosos; con
piedras y/o gravas; con acumulación de
arcilla (50-100cm).
Mn2
Cao
linit
icos;
arc
illo
sos;
moder
ada
satu
raci
ón d
e bas
es;
pH
lig
eram
ente
áci
do.
Rojizos, pardo rojizos o amarillos;
profundidad variable; posibilidad de
piedra.
Ak1
Pardo rojizos; rojos a pardos amarillos;
profundidad variable. Ak2
Amarillo rojizos; con piedras y
escombros; profundidad variable. Ak3
Rojizos; muy pedregosos; profundidad
variable. Ak4
74
Continuación tabla 22.
Cao
linit
icos
y/o
montm
ori
llonit
icos;
arci
lloso
s; a
lta
S.B
.;
vér
tico
s; p
H n
eutr
o.
Amarillo claro, rojizos o pardos; con
piedras y arena; profundidad variable. Al1
Pardo a pardo rojizo; friables;
profundidad variable. Al2
Pardo rojizo; con piedras escombros;
profundidad variable; con CO3Ca. Al3
Montm
ori
llonit
icos;
arci
lloso
s; m
uy a
lta
S.B
.;
vér
tico
s; p
H l
iger
amen
te
alca
lino.
Rojos, profundidad variable, con CO3Ca. Av1
Pardo claros; profundidad variable; sin
CO3Ca. Av2
Rojos o pardo rojizo oscuros;
erosionados. Ae
Cao
linit
icos;
arci
lloso
s; m
uy
fria
ble
s; p
rofu
ndos;
baj
a fe
rtil
idad
. Amarillo rojizo a pardo rojizo; humíferos
en superficie; muy desaturados en bases;
pH ácido.
Of
Rojizos; poco humíferos en superficie;
desaturados en bases; pH ácido a
ligeramente ácido.
Og
Con horizonte orgánico fibroso poca meteorización (>2m) sumergido
en agua, sobre materiales arcillosos; muy baja densidad aparente. Ho
Afloramientos rocosos. AR
Fuente: Sociedad Ecuatoriana de la Ciencia del Suelo SECS (1986).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
3.2 Clasificación de los suelos según la provincia
La clasificación de los suelos propuesto por la Sociedad Ecuatoriana de la Ciencia
del Suelo (SECS), considera el sistema Norteamericano SOIL TAXONOMY
(USDA, 1975). Este sistema se basa en la morfología de los suelos, descrita en
términos de sus horizontes (HORIZONTES DIAGNÓSTICOS).
El estudio se realizó mediante calicatas de hasta un metro de profundidad, por lo
que no es un dato muy confiable, obligando así al consultor o diseñador a realizar
el estudio de suelos en el proyecto de alcantarillado a construir.
75
Existen dos tipos de horizontes propuestos por la SECS:
a) Los epipedones
Epipedón Móllico.- Ez un horizonte mineral con espesor mayor a 18cm, coloración
obscura, más del 50% de saturación de bases, más del 1% de materia orgánica, más
de 0.60% de carbón orgánico, agua disponible sin riego por 2 meses.
Epipedón Umbrico.- Horizonte mineral que tiene todos los requisitos para
epipedón móllico con la excepción que la saturación base es menor al 50%.
Epipedón Hístico.- Materiales orgánicos y que está saturado con agua por lo menos
30 días consecutivos en la mayoría de los años.
Epipedón Ocrico.- Muy claro en color, muy bajo en materia orgánica < 1% o muy
delgado para ser móllico, úmbrico o hístico.
b) Horizontes subsuperficiales
Horizonte Argílico.- Contiene arcilla iluvial, formado debajo del horizonte eluvial.
Debe tener por lo menos un 3% más de arcilla total en la tierra fina que el horizonte
superior.
Horizonte Cámbico.- Producto de alteración que no tiene el color oscuro ni el
contenido de materia orgánica.
Horizonte Sálico.- Es la acumulación de sales más solubles que el yeso, con un
espesor mayor a 15cm.
Horizonte Oxico.- Espesor de 30cm y alto contenido de arcilla y sesquióxidos, está
muy intemperizado.
Horizonte Duripán.- Es un horizonte subsuperficial cementado por sílice hasta el
punto que los fragmentos del horizonte, secos al aire, no se desmoronan por
sumersión prolongada en agua o en HCL. Los duripanes varían en el grado de
cementación por sílice y en adicción contienen generalmente cementantes
accesorios, principalmente óxidos de hierro y carbono de calcio.
76
Del resumen general de los suelos del Ecuador y utilizando el programa ArcGis se
clasificó a los suelos de acuerdo a su provincia.
El programa ArcGis, es un sistema de información geográfica (SIG) que es una
herramienta de captura, almacenamiento y administración de datos y atributos
asociados espacial y geográficamente referenciados. ArcGIS es utilizada por
personas de todo el mundo para poner el conocimiento geográfico al servicio de los
sectores del gobierno, la empresa, la ciencia, la educación y los medios. Además
permite publicar la información geográfica para que esté accesible para cualquier
usuario.
Los mapas constituyen una forma muy efectiva de organizar, comprender y
proporcionar grandes cantidades de información de un modo comprensible
universalmente. ArcGIS permite crear una amplia variedad de mapas, entre ellos,
mapas Web accesibles en navegadores y dispositivos móviles, diseños de mapa
impresos de gran formato, mapas incluidos en informes y presentaciones, libros de
mapa, atlas, mapas integrados en aplicaciones, etc.
Para la clasificación en cada provincia, en el programa ArcGIS se crea una base de
datos que será el mapa de las provincias del país denominado shapes, una vez
creado el mapa provincial, se limita las provincias y se crea un nuevo shapes
transcribiendo los suelos según la clasificación de la SECS y se coloca colores y las
simbologías respectivas. Creado los dos shapes y utilizando el comando
intersección, se los interseca a los dos shapes y automáticamente se recorta según
la provincia elegida, se abre una tabla de atributos donde se puede observar cada
provincia y el tipo de suelo que le corresponde. Para cada provincia se corta la
intersección y se añade formatos según la conveniencia.
77
Figura 35: Suelos de la provincia de Esmeraldas.
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
78
Figura 36: Suelos de la provincia de Manabí.
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
79
Figura 37: Suelos de la provincia del Guayas.
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
80
Figura 38: Suelos de la provincia de Santa Elena.
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
81
Figura 39: Suelos de la provincia de los Ríos.
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
82
Figura 40: Suelos de la provincia de Santo Domingo de los Tsáchilas.
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
83
Figura 41: Suelos de la provincia de el Oro.
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
84
Figura 42: Suelos de la provincia del Carchi.
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
85
Figura 43: Suelos de la provincia de Imbabura.
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
86
Figura 44: Suelos de la provincia de Pichincha.
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
87
Figura 45: Suelos de la provincia de Cotopaxi.
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
88
Figura 46: Suelos de la provincia de Zamora Chinchipe.
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
89
Figura 47: Suelos de la provincia de Tungurahua.
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
90
Figura 48: Suelos de la provincia de Bolívar.
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
91
Figura 49: Suelos de la provincia de Chimborazo.
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
92
Figura 50: Suelos de la provincia del Cañar.
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
93
Figura 51: Suelos de la provincia del Azuay.
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
94
Figura 52: Suelos de la provincia de Loja.
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
95
Figura 53: Suelos de la provincia de Sucumbíos.
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
96
Figura 54: Suelos de la provincia de Napo.
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
97
Figura 55: Suelos de la provincia de Orellana.
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
98
Figura 56: Suelos de la provincia de Pastaza.
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
99
Figura 57: Suelos de la provincia de Morona Santiago.
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
100
Figura 58: Suelos de la provincia de Galápagos.
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
101
3.3 Clasificación de los suelos según las zonas de Quito
3.3.1 Clasificación de los suelos Escuela Politécnica Nacional 1994
En las diferentes provincias del país no existen a detalle estudios de suelos, pero
para el desarrollo de la investigación se toma como ejemplo la ciudad de Quito, de
la cual se obtuvo algunos parámetros de diseño para el cálculo de los gráficos
propuestos. La EPN (ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL), realizó estudios
sismológicos, geológico y de mecánica de suelos donde dividen a Quito en 20 zonas
de acuerdo al tipo de suelo, tomando como punto de referencia el Panecillo, el
parque Ejido, el parque de la Carolina y el antiguo aeropuerto de Quito tal como se
ilustra en la figura.
Figura 59: Zonificación de los suelos de Quito.
Fuente: ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL (1994).
102
En la figura 47 se aprecian tres depósitos de suelos y son: i) Los Flancos orientales
del Pichincha (F); depósitos lacustres en la depresión central de la ciudad (L) y
ceniza volcánica con formaciones de cangahua (Q) al lado este de Quito. Se tienen
7 zonas de tipo F, 6 zonas de tipo L y 6 zonas de tipo Q y la zona donde se encuentra
el Panecillo que es de origen volcánico. El Ejido que se halla en la zona L3S; La
Carolina que se encuentra en las zonas L4 y L3N. El antiguo Aeropuerto de Quito
que se encuentra en la zona L3N.
Las zonas tipo F están formada por depósitos de cangahua, ceniza volcánica y
pueden haber depósitos aluviales en los extremos. La mayor concentración de la
población se tiene en la zona L que está cubierta por ceniza volcánica y suelos
lacustres asentados sobre depósitos de la formación Cangahua. Las zonas tipo Q
están formadas por depósitos de Cangahua y ceniza volcánica, en esta zona se hallan
las lomas de Ilumbisi, Puengasi, Guanguiltahua y San Isidro (ESCUELA
POLITÉCNICA NACIONAL, 1994).
Figura 60: Zona de suelo similares.
Fuente: ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL (1994).
103
En la figura 48 se presentan las zonas de suelo con colores, de acuerdo a la similitud
de suelos que tienen. Es así como las características de suelos de las zonas: q1, q2,
q3 y q5 son muy similares. En la zona q4 es una cangahua recubierta con arena
volcánica de poca resistencia (ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL, 1994).
Con relación a los suelos lacustres se debe mencionar que las zonas l4, l5 presentan
características similares; la zona l4 corresponde al sector del Parque la Carolina,
donde el nivel freático es alto y los primeros estratos de suelo son de gran espesor
y de poca resistencia; algunos especialistas de suelos manifiestan que en la Carolina
existía un gran lago, otros descartan esta hipótesis en función del suelo encontrado
en la zona. Muy cerca al parque de la Carolina se encuentra el Colegio Benalcazar
(que al 2017, sigue en dicho lugar) y los resultados de los estudios de suelos que se
hicieron en la cancha de futbol demostraron que es un suelo muy resistente
(ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL, 1994).
Se destaca que la zona l5 está cubierta por material aluvional de la zona f5.
Con respecto a los flancos del Pichincha, la EPN (1994) observó que las zonas f2,
f3, presentan características similares y que las zonas f5, f6 y f7 pueden ser
compatibles (ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL, 1994).
Tabla 23: Columna de suelo zona f1.
Zona de suelo (f1)
Espesor de
capa (m)
Profundidad
(m) SUCS
Densidad
(g/cm3)
2.00 2.00 SM 1.9
3.00 5.00 SM 1.9
3.00 8.00 ML 1.9
3.00 11.00 ML 2.1
0.50 11.50 ML 2.0
2.50 14.00 ML 2.3
2.50 16.50 ML 2.3
Fuente: Proyecto del Manejo del Riesgo Sísmico de Quito-Ecuador (1994).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
104
Tabla 24: Columna de suelo zona f2.
Zona de suelo (f2)
Espesor de
capa (m)
Profundidad
(m) SUCS
Densidad
(g/cm3)
3.00 3.00 SM 1.8
3.00 6.00 SM 1.8
3.00 9.00 SM 1.8
3.00 12.00 ML 1.8
2.00 14.00 ML 1.8
2.00 16.00 ML 1.8
3.00 19.00 SM 2.3
3.00 22.00 SM 2.3
4.00 26.00 SM 2.3
Fuente: Proyecto del Manejo del Riesgo Sísmico de Quito-Ecuador (1994).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
Tabla 25: Columna de suelo zona f3.
Zona de suelo (f3)
Espesor de
capa (m)
Profundidad
(m) SUCS
Densidad
(g/cm3)
3.00 3.00 SM 1.6
3.00 6.00 ML 1.6
2.00 8.00 CL 1.6
2.00 10.00 CL 1.9
3.00 13.00 CL 1.9
3.00 16.00 CL 1.9
4.00 20.00 CL 2.0
Fuente: Proyecto del Manejo del Riesgo Sísmico de Quito-Ecuador (1994).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
105
Tabla 26: Columna de suelo zona f4.
Zona de suelo (f4)
Espesor de
capa (m)
Profundidad
(m) SUCS
Densidad
(g/cm3)
2.00 2.00 ML 1.8
3.00 5.00 ML 1.8
3.00 8.00 ML 2.0
3.00 11.00 ML 2.0
3.00 14.00 ML 2.0
Fuente: Proyecto del Manejo del Riesgo Sísmico de Quito-Ecuador (1994).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
Tabla 27: Columna de suelo zona f5.
Zona de suelo (f5)
Espesor de
capa (m)
Profundidad
(m) SUCS
Densidad
(g/cm3)
2.00 2.00 OL 2.0
1.00 3.00 SM 1.8
2.00 5.00 ML 2.0
1.00 6.00 SC-GW 1.9
2.00 8.00 GW 2.2
2.00 10.00 GW 2.2
Fuente: Proyecto del Manejo del Riesgo Sísmico de Quito-Ecuador (1994).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
Tabla 28: Columna de suelo zona f7.
Zona de suelo (f7)
Espesor de
capa (m)
Profundidad
(m) SUCS
Densidad
(g/cm3)
2.00 2.00 SM 1.9
2.00 4.00 ML 1.9
2.00 6.00 ML 2.0
Fuente: Proyecto del Manejo del Riesgo Sísmico de Quito-Ecuador (1994).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
106
Tabla 29: Columna de suelo zona f6.
Zona de suelo (f6)
Espesor de
capa (m)
Profundidad
(m) SUCS
Densidad
(g/cm3)
1.00 1.00 SM 1.8
2.00 3.00 ML 1.9
3.00 6.00 ML 1.9
2.00 8.00 CL 1.8
2.00 10.00 CL 1.8
3.00 13.00 CL 1.8
2.00 15.00 SM 2.0
Fuente: Proyecto del Manejo del Riesgo Sísmico de Quito-Ecuador (1994).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
Tabla 30: Columna de suelo zona l1.
Zona de suelo (l1)
Espesor de
capa (m)
Profundidad
(m) SUCS
Densidad
(g/cm3)
2.00 2.00 OL 1.7
3.00 5.00 OL 1.7
2.00 7.00 SM 2.0
3.00 10.00 SM 2.0
2.00 12.00 Pt 1.6
3.00 15.00 ML 2.0
2.00 17.00 SM-ML 2.1
2.00 19.00 SM-ML 2.1
6.00 25.00 SM 2.3
Fuente: Proyecto del Manejo del Riesgo Sísmico de Quito-Ecuador (1994).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
107
Tabla 31: Columna de suelo zona l2.
Zona de suelo (l2)
Espesor de
capa (m)
Profundidad
(m) SUCS
Densidad
(g/cm3)
2.00 2.00 ML 1.7
2.00 4.00 SM 1.9
2.00 6.00 SM 1.9
3.00 9.00 SM 1.9
3.00 12.00 ML 1.9
3.00 15.00 ML 1.8
3.00 18.00 SM 2.3
3.00 21.00 SM 2.3
4.00 25.00 SM 2.3
Fuente: Proyecto del Manejo del Riesgo Sísmico de Quito-Ecuador (1994).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
Tabla 32: Columna de suelo zona l3.
Zona de suelo (l3)
Espesor de
capa (m)
Profundidad
(m) SUCS
Densidad
(g/cm3)
2.00 2.00 ML 1.6
2.00 4.00 ML 1.6
2.00 6.00 SC 1.9
3.00 9.00 SC 1.9
2.00 11.00 ML 2.0
3.00 14.00 ML 2.0
2.00 16.00 SM 2.2
3.00 19.00 SM 2.2
3.00 22.00 ML 2.3
3.00 25.00 ML 2.3
4.00 29.00 ML 2.3
Fuente: Proyecto del Manejo del Riesgo Sísmico de Quito-Ecuador (1994).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
108
Tabla 33: Columna de suelo zona l4.
Zona de suelo (l4)
Espesor de
capa (m)
Profundidad
(m) SUCS
Densidad
(g/cm3)
3.00 3.00 OL 1.7
3.00 6.00 OL 1.7
1.00 7.00 ML 2.0
3.00 10.00 SM 1.8
1.00 11.00 ML 2.2
4.00 15.00 ML 2.2
Fuente: Proyecto del Manejo del Riesgo Sísmico de Quito-Ecuador (1994).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
Tabla 34: Columna de suelo zona l5.
Zona de suelo (l5)
Espesor de
capa (m)
Profundidad
(m) SUCS
Densidad
(g/cm3)
1.00 1.00 ML 1.7
3.00 4.00 SM 1.8
2.00 6.00 ML 1.9
2.00 8.00 ML 1.9
2.00 10.00 SM-
GW 1.9
3.00 13.00 SM-
GW 1.9
Fuente: Proyecto del Manejo del Riesgo Sísmico de Quito-Ecuador (1994).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
Tabla 35: Columna de suelo zona q4.
Zona de suelo (q4)
Espesor de
capa (m)
Profundidad
(m) SUCS
Densidad
(g/cm3)
2.00 2.00 SM 1.6
3.00 5.00 ML 1.8
Fuente: Proyecto del Manejo del Riesgo Sísmico de Quito-Ecuador (1994).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
109
Tabla 36: Columna de suelo zona q1.
Zona de suelo (q1)
Espesor de
capa (m)
Profundidad
(m) SUCS
Densidad
(g/cm3)
2.00 2.00 SC 1.9
3.00 5.00 SC 1.9
2.00 7.00 ML 1.9
2.00 9.00 ML 1.9
3.00 12.00 ML 1.9
3.00 15.00 SM 1.9
3.00 18.00 SM 1.9
3.00 21.00 SM 2.3
3.00 24.00 SM 2.3
4.00 28.00 SM 2.3
Fuente: Proyecto del Manejo del Riesgo Sísmico de Quito-Ecuador (1994).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
Tabla 37: Columna de suelo zona q2n.
Zona de suelo (q2n)
Espesor de
capa (m)
Profundidad
(m) SUCS
Densidad
(g/cm3)
2.00 2.00 ML 1.8
2.00 4.00 ML 1.8
3.00 7.00 ML 1.6
3.00 10.00 ML 1.9
3.00 13.00 ML 2.2
Fuente: Proyecto del Manejo del Riesgo Sísmico de Quito-Ecuador (1994).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
110
Tabla 38: Columna de suelo zona q2s.
Zona de suelo (q2s)
Espesor de
capa (m)
Profundidad
(m) SUCS
Densidad
(g/cm3)
2.00 2.00 ML 1.8
2.00 4.00 ML 1.8
3.00 7.00 ML 1.6
3.00 10.00 ML 1.9
3.00 13.00 ML 2.2
3.00 16.00 ML 2.2
4.00 20.00 ML 2.2
Fuente: Proyecto del Manejo del Riesgo Sísmico de Quito-Ecuador (1994).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
Tabla 39: Columna de suelo zona q5.
Zona de suelo (q5)
Espesor de
capa (m)
Profundidad
(m) SUCS
Densidad
(g/cm3)
2.00 2.00 SC 1.9
3.00 5.00 SC 1.9
2.00 7.00 ML 1.9
2.00 9.00 ML 1.9
3.00 12.00 ML 1.9
3.00 15.00 SM 1.9
3.00 18.00 SM 1.9
3.00 21.00 SM 2.3
3.00 24.00 SM 2.3
4.00 28.00 SM 2.3
Fuente: Proyecto del Manejo del Riesgo Sísmico de Quito-Ecuador (1994).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
111
Tabla 40: Columna de suelo zona q3.
Zona de suelo (q3)
Espesor de
capa (m)
Profundidad
(m) SUCS
Densidad
(g/cm3)
3.00 3.00 ML 1.6
2.00 5.00 SM 1.8
3.00 8.00 SM 2.0
2.00 10.00 ML 1.9
2.00 12.00 SC 2.2
3.00 15.00 SC 2.2
Fuente: Proyecto del Manejo del Riesgo Sísmico de Quito-Ecuador (1994).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
3.3.2 Clasificación de los suelos Escuela Politécnica Nacional 2002
Para este nuevo estudio se basa en el trabajo realizado por la ESCUELA
POLITÉCNICA NACIONAL en 1994.
La clasificación de los suelos de Quito, se realizó de acuerdo a los perfiles de suelo
del CEC-2000 (Código Ecuatoriano de la Construcción del 2000) que considera
cuatro tipos de suelo identificados por S1, S2, S3 y S4. El primer tipo de suelo es
el más resistente y el último es un suelo muy malo. Esto tal vez se debe a que no
consideraron la presencia de las quebradas, las mismas que en su mayor parte no
fueron rellenadas en forma técnica y a lo mejor porque piensan que en Quito no hay
zonas de licuefacción (ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL, 2002).
Como se ha clasificado los suelos de acuerdo al Código Ecuatoriano de la
Construcción, CEC-2000, que ya no está vigente, conviene describir a que
corresponde cada perfil de suelo.
Perfil de suelo S1, son suelos cuya velocidad de la onda de corte, Vs es mayor a
750 m/s, con período de vibración menor a 0.2 s. Entre ellos se incluyen:
Roca sana o parcialmente alterada, con resistencia a la compresión no
confinada mayor o igual a 500 KPa = 5 Kg/cm2.
Gravas arenosas, limosas o arcillas densas o secas.
112
Suelos cohesivos duros con resistencia al corte en condiciones no drenadas
mayores a 100 KPa, con espesores menores a 20 m., y que se encuentran
sobre roca u otro material cuyo Vs es mayor a 750 m/s.
Arenas densas con número de golpes del SPT: N>50 con espesores menores
a 20m, y que se encuentren sobre roca u otro material cuyo Vs es mayor a
750 m/s.
Suelos y depósitos de origen volcánico firmemente cementados, tobas y
conglomerados con número de golpes del SPT: N>50.
Perfil de suelo S2, son suelos con características intermedias entre los suelos S1 y
S3. Estos suelos corresponden a cangahuas de poco espesor no muy consolidados,
depósitos lacustres y depósitos laharíticos sobreyacentes a potentes estratos de toba
y cangahuas.
Perfil de suelo S3, son aquellos cuyo período fundamental es mayor a 0.6 s.
Perfil de suelo S4, son suelos con condiciones especiales. En este grupo se incluyen
los siguientes:
Suelos con alto potencial de licuación, susceptibles de colapso y sensitivos.
Turbas, lodos y suelos orgánicos.
Rellenos colocados sin control técnico.
Arcillas y limos de alta plasticidad (IP > 75).
Arcillas suaves y medio duras con espesores mayor a 30 m.
Los perfiles de este grupo incluyen a suelos particulares altamente compresibles,
donde las condiciones geológicas y/o topográficas son especialmente desfavorables
y que requieran estudios geotécnicos no rutinarios para determinar sus
características mecánicas (ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL, 2002).
113
Figura 61: Clasificación de los suelos de Quito en área considerada en estudio de
1994.
Fuente: ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL (1994).
3.3.3 Estudios realizados por ERN 2012
En el 2011, un grupo de consultores de: Colombia (Omar Darío Cardona); México
(Mario Ordaz); España (Alex Barbat); Ecuador (Roberto Aguiar) se asocian y pasan
a formar parte de ERN (Evaluación del Riesgos Naturales) de Colombia, liderados
por Luis Yamin; para la realización de la Microzonificación Sísmica de Quito.
En la figura 62 se indica la ubicación de los sitios donde ERN realizó los estudios
de suelos, los mismos que cubren toda la ciudad de Quito desde Guamani Alto
114
(MSQ12) hasta Pomasqui (MSQ13) y los valles que están aledaños a la ciudad, de
esta forma se amplía en primer lugar la cobertura del estudio y se enriquece la base
de datos con puntos en los cuales no se tenía información y son muy importantes
para el desarrollo de la ciudad, como el punto (MSQ4) que se halla en el antiguo
Quito Tenis (ERN-EVALUACIÓN DE RIESGOS NATURALES, 2012).
Figura 62: Ubicación de los puntos de estudio de suelo.
Fuente: Evaluación del Riesgos Naturales ERN (2012).
115
En cada uno de estos sitios se realizó ensayos de: Penetración Estándar, Down Hole,
y Refracción sísmica. Con las muestras obtenidas, a más de los ensayos rutinarios
se realizaron ensayos de corte directo, triaxial cíclico y columna resonante de esta
forma se tiene importante información para determinar los factores de
amplificación dinámica de los suelos, para aportar con valores de velocidad de la
onda de corte, períodos de vibración de los suelos, etc. Información que es muy
importante para el diseño sísmico de las estructuras (ERN-EVALUACIÓN DE
RIESGOS NATURALES, 2012).
Nota:
-La ciudad de Quito consta de 20 zonas donde existe información del tipo de suelo
a una determinada profundidad (columnas de suelo), por lo tanto el diseñador puede
usar directamente dichos estudios sin la necesidad de realizar un nuevo análisis de
mecánica de suelos, tal es el estudio del ensayo SPT.
-Los estudios de suelos de la EPN-2002 y ERN-2012 en la ciudad Quito, no
proporcionan información de los ensayos SPT realizados, dicha información no se
pudo obtener por derechos de autor, pero es suficiente utilizar los ensayos SPT que
proporciona la EPN-1994, de los resultados proporcionados de ensayos se obtendrá
la densidad a dicha profundidad, que servirá como base para el diseño de sistemas
de tubos platicos con flujo gravedad.
3.4 Módulos de reacción para los diferentes tipos de suelos
Para los valores de los módulos de reacción (E2), se realizó una clasificación
tentativa con la ayuda de profesionales del área de suelos de la Universidad Central
del Ecuador, se utilizó las tablas de clasificación de suelos manual-visual y
clasificación SUCS de la Guía Académica de Prácticas de Laboratorio de
Mecánica de Suelos 1 de la Universidad Central del Ecuador (ver anexo 1 y
anexo 2). Hay que recalcar que no existen datos de tamizado ni un estudio de
mecánica de suelos en cada provincia del país, por lo tanto en la tabla siguiente se
resume dicha clasificación (Guía Académica de Prácticas de Laboratorio de
Mecánica de Suelos 1 de la Universidad Central del Ecuador, 2009).
116
Tabla 41: Clasificación de los suelos del Ecuador según el nombre típico.
TIPO DE SUELO
NOMBRE
DEL
GRUPO
NOMBRE TÍPICO
Mx1, Mt, Mm2, Ak1, Ak2,
Ak3, Og, Id4, If1, If2, If3, If4,
If5, Ig1, Ig2, Ig3, Iv1, Iv2,
Ia1, Ia2, Id4
CH Arcillas inorgánicas de alta
plasticidad, arcillas francas.
Es5, Ak4, Al1 GP
Gravas mal graduadas, mezclas
de grava y arena, con poco o
nada de finos.
Et1, Et2, lj, Mc1, Rv, Rq, Ri ML
Limos inorgánicos, polvo de
roca, limos arenosos o arcillosos
ligeramente plásticos.
Rv, Rq, Ri, Ei, Vw, Vv, Vt,
Al2, Al3, Av1, Av2, Ae, Of OL
Limos orgánicos y arcillas
limosas orgánicas de baja
plasticidad.
Id1, Id2, Id3, Ia3, Ho, Id4 Pt Turba y otros suelos altamente
orgánicos.
Es1, Es2, Es7, Ej1, Ej2, Mn1,
Mx2, If1, If2, If3, If4, If5,
Ig1, Ig2, Ig3, Iv1, Iv2, Ia1,
Ia2, Mm1, Mc2
SC Arenas Arcillosas, mezclas mal
gradadas de arena y arcilla.
Ec, Mh1, Mh2, Mm1, Mc2 SM Arenas limosas, mezclas mal
gradadas de arena y limo.
Es2, Es4, Es6, Mn2 SP
Arenas mal graduadas, arenas
con grava, con poco o nada de
finos.
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
117
CAPÍTULO IV
DISEÑO ESTRUCTURAL DE TUBOS PLÁSTICOS PARA FLUJO A
GRAVEDAD
4.1 Parámetros de diseño
El diseño de tubo plásticos se realizó para los suelos tipo Va, Vb, VIII, VII, I,
según la clasificación realizada por Amster K. Howard. A Los suelos tipo VI
no se realizó los gráficos debido a la falta de información de mecánica de suelos
para obtener el módulo de reacción de dicho suelo.
Lo valores de la densidad se consideró bajo el nivel freático y teniendo como
referencia las densidades de las zonas de la ciudad de Quito donde existe un
estudio de mecánica de suelos realizada por EPN (1994). A continuación se
presenta un cuadro de densidades según el tipo de suelo.
Tabla 42: Densidades según el tipo de suelo bajo el nivel freático.
Tipo de Suelo Densidad bajo el nivel
freático (kg/m3)
CH-MH 1700
CL-ML 1800
GM-GC-SM-SC 1900
GW-GP-SW-SP 2000
TRITURADO 1600
Fuente: Henry Vilatuña (2017).
Para la profundidad se tomó 1.20m como profundidad mínima recomendada por
la norma, hasta una profundidad de 6m.
Según las especificaciones técnicas del EPMAPS se considera un ancho de
zanja de (0.50m + el diámetro del tubo) por comodidad de instalación y trabajo.
Los valores del coeficiente de empuje activo de Rankine y el coeficiente de
fricción del relleno, 𝑘 = 0.37 suelo saturado y 𝜇 = 0.30 que se eligió en las
condiciones más críticas según la tabla 2.
Para la constante de cimentación es recomendable por los fabricante de tuberías
valores entre 90º y 120 º, por lo tanto K = 0.10 (ver tabla 3).
118
El factor de retardo en la deflexión es igual a 𝐷𝐿 = 1.50 recomendado por
Marston.
El módulo de reacción del suelo (E2) se considera y varía de acuerdo a la tabla
4 planteada por Amster K.
La carga viva se consideró un camión según la norma AASHTO LRFD 2012 y
una presión de inflado por llanta de 90 Psi equivalente a 6.33 kg/cm².
La rigidez anular de la tubería se consideró como 0.02 kg/cm², de una tubería
de serie 4.
En cuanto a los diámetros estos varían desde 100mm hasta 1200mm según las
normas establecidas (NTE INEN 2360 Y NTE INEN 2059), por lo tanto se
presenta una tabla de diámetros utilizados:
Tabla 43: Diámetros de tubería para el diseño de tubos plásticos.
Nº Diámetro
- (mm)
1 100
2 150
3 200
4 250
5 300
6 350
7 400
8 450
9 500
10 550
11 600
12 650
13 700
14 750
15 800
16 850
17 900
18 950
19 1000
20 1100
21 1200
Fuente: NTE INEN 2360 (2004) & NTE INEN 2059 (2015).
119
4.2 Cálculo tipo de diseño de tubos plásticos con flujo a gravedad
Ejemplo suelo clase III
Datos:
𝛾 = 0.0019 𝑘𝑔/𝑐𝑚³
𝐻𝑅 = 2.00 𝑚
𝐷 = 500𝑚𝑚 = 50𝑐𝑚
𝐵𝑑 = 𝐷 + 50𝑐𝑚 = 50𝑐𝑚 + 50𝑐𝑚 = 100𝑐𝑚
𝑘 = 0.37
𝜇 = 0.30
4.2.1 Cálculo de carga muerta según la teoría de Marston
𝐶𝑑 =1 − 𝑒−2∗𝑘∗𝜇∗(
𝐻𝑅𝐵𝑑
)
2 ∗ 𝑘 ∗ 𝜇
𝐶𝑑 =1 − 2.7182−2∗0.37∗0.30∗(
200100
)
2 ∗ 0.37 ∗ 0.30
𝑪𝒅 = 𝟏. 𝟔𝟏𝟓
𝑊𝑐 =𝐶𝑑 ∗ 𝛾 ∗ 𝐵𝑑2 ∗ 𝐷
𝐵𝑑= 𝐶𝑑 ∗ 𝛾 ∗ 𝐷 ∗ 𝐵𝑑
𝑊𝑐 = 1.615 ∗ 0.0019 ∗ 50 ∗ 100
𝑾𝒄 = 𝟏𝟓. 𝟑𝟒 𝒌𝒈/𝒄𝒎
4.2.2 Cálculo de carga viva
Datos:
𝐶𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑝𝑜𝑟 𝑒𝑗𝑒 𝑑𝑒 𝑣𝑒ℎí𝑐𝑢𝑙𝑜 (𝑒𝑗𝑒 𝑑𝑒 𝑑𝑖𝑠𝑒ñ𝑜) = 7270.00 𝑘𝑔
𝑃𝑟𝑒𝑠𝑖ó𝑛 𝑑𝑒 𝑖𝑛𝑓𝑙𝑎𝑑𝑜 = 6.33 𝑘𝑔/𝑐𝑚²
120
Cálculo de B y L
𝐵 = √𝑃
𝑃𝑡𝑖= √
7270.00 𝑘𝑔
6.33 𝐾𝑔/𝑐𝑚²= 𝟑𝟑. 𝟖𝟗 𝒄𝒎
𝐿 =𝐵
√2=
33.89 𝑐𝑚
√2= 𝟐𝟑. 𝟗𝟔 𝒄𝒎
𝑃𝑜𝑣 =𝑃/2
(𝐵 + 1.20𝐻𝑅)(𝐿 + 1.20𝐻𝑅)∗ 𝐷
𝑃𝑜𝑣 =7270.00 𝑘𝑔 /2
(33.89𝑐𝑚 + 1.20 ∗ 200 𝑐𝑚)(23.96𝑐𝑚 + 1.20 ∗ 200 𝑐𝑚)∗ 50𝑐𝑚
𝑷𝒐𝒗 = 𝟐. 𝟓𝟏 𝒌𝒈/𝒄𝒎
4.2.3 Cálculo de carga viva más impacto
El valor del impacto se calculará a la profundidad mínima para el diseño de
alcantarillado HR = 1.20m, donde el impacto será mayor, ya que mientras más
profundo esta se disipa.
IM = 33 ∗ (1 − 4.1x10−4 ∗ HR) > 0%
IM = 33 ∗ (1 − 4.1x10−4 ∗ 1.20 m) ; profundidad minima de diseño.
IM = 32.60 % = 1.33
𝑷𝒐𝒗 + 𝑰𝑴 = 𝟑. 𝟑𝟑 𝒌𝒈/𝒄𝒎
4.2.4 Cálculo de carga total (WcT)
𝑊𝑐𝑇 = 𝑊𝑐 + (𝑃𝑜𝑣 + 𝐼𝑀)
𝑊𝑐𝑇 = 15.34 𝑘𝑔/𝑐𝑚 + 3.33 𝑘𝑔/𝑐𝑚
𝑾𝒄𝑻 = 𝟏𝟖. 𝟔𝟖 𝒌𝒈/𝒄𝒎
121
4.2.5 Cálculo de la deflexión según el grado de compactación
-Suelto (E2 = 7 kg/cm²)
𝛥𝑥 =𝐷𝐿 ∗ 𝐾 ∗ 𝑊𝑐𝑇
𝐸 ∗ 𝐼𝑟3 + 0.061 ∗ 𝐸2
𝛥𝑥 =1.50 ∗ 0.10 ∗ 18.68𝑘𝑔/𝑐𝑚
0.02𝑘𝑔/𝑐𝑚² + 0.061 ∗ 7𝑘𝑔/𝑐𝑚²
𝜟𝒙 = 𝟔. 𝟐𝟕𝒄𝒎
𝛥% =𝛥𝑥
𝐷∗ 100
𝛥% =6.27 𝑐𝑚
50 𝑐𝑚∗ 100
𝜟% = 𝟏𝟐. 𝟓𝟑
-Compactación ligera < 85% (E2 = 28 kg/cm²)
𝛥𝑥 =𝐷𝐿 ∗ 𝐾 ∗ 𝑊𝑐𝑇
𝐸 ∗ 𝐼𝑟3 + 0.061 ∗ 𝐸2
𝛥𝑥 =1.50 ∗ 0.10 ∗ 18.68𝑘𝑔/𝑐𝑚
0.02𝑘𝑔/𝑐𝑚² + 0.061 ∗ 28𝑘𝑔/𝑐𝑚²
𝜟𝒙 = 𝟏. 𝟔𝟐 𝒄𝒎
𝛥% =𝛥𝑥
𝐷∗ 100
𝛥% =1.62 𝑐𝑚
50 𝑐𝑚∗ 100
𝜟% = 𝟑. 𝟐𝟒
122
-Compactación moderada 85-95 % (E2 = 70 kg/cm²)
𝛥𝑥 =𝐷𝐿 ∗ 𝐾 ∗ 𝑊𝑐𝑇
𝐸 ∗ 𝐼𝑟3 + 0.061 ∗ 𝐸2
𝛥𝑥 =1.50 ∗ 0.10 ∗ 18.68𝑘𝑔/𝑐𝑚
0.02𝑘𝑔/𝑐𝑚² + 0.061 ∗ 70𝑘𝑔/𝑐𝑚²
𝜟𝒙 = 𝟎. 𝟔𝟓𝒄𝒎
𝛥% =𝛥𝑥
𝐷∗ 100
𝛥% =0.65 𝑐𝑚
50 𝑐𝑚∗ 100
𝜟% = 𝟏. 𝟑𝟏
-Muy compacto > 95% (E2 = 140 kg/cm²)
𝛥𝑥 =𝐷𝐿 ∗ 𝐾 ∗ 𝑊𝑐𝑇
𝐸 ∗ 𝐼𝑟3 + 0.061 ∗ 𝐸2
𝛥𝑥 =1.50 ∗ 0.10 ∗ 18.68𝑘𝑔/𝑐𝑚
0.02𝑘𝑔/𝑐𝑚² + 0.061 ∗ 140𝑘𝑔/𝑐𝑚²
𝜟𝒙 = 𝟎. 𝟑𝟑 𝒄𝒎
𝛥% =𝛥𝑥
𝐷∗ 100
𝛥% =0.33 𝑐𝑚
50 𝑐𝑚∗ 100
𝜟% = 𝟎. 𝟔𝟓
123
CAPÍTULO V
PROPUESTA DE GRÁFICOS PARA SIMPLIFICAR EL CÁLCULO
ESTRUCTURAL DE TUBOS PLASTICOS.
5.1 Gráficos para simplificar el cálculo del diseño estructural de sistemas de
tubos plásticos para flujo a gravedad
Los gráficos que se plantean permiten simplificar el cálculo del diseño estructural
de sistemas de tubos plásticos para flujo a gravedad en condiciones específicas de
los suelos del Ecuador. El consultor o diseñador puede hacer uso de los gráficos
teniendo en cuenta la profundidad del proyecto (alcantarillado) y el tipo de suelo
de cualesquier parte del país.
Uso de los gráficos para simplificar el cálculo estructural de tubos plásticos:
Seleccionar el suelo de la provincia a considerar como zona de estudio del
proyecto de alcantarillado.
Con el suelo ya seleccionado se revisa la tabla y se escoge el nombre típico del
suelo.
Según la tabla Nº 4 elaborada por Amster K. Howard, se escoge la clase del
suelo tipo (VI, Va, Vb, III, II, I) y el grado de compactación respectivo.
Con la clase de suelo, la profundidad y el diámetro del proyecto, se elige el
grafico adecuado.
Una vez obtenido el grafico adecuado, en el sentido de las (x) se señala la
profundidad del proyecto y se proyecta una línea en el sentido de las (y) hacia
la curva de compactación. Finalmente se traza una línea horizontal hacia el
porcentaje de deflexión y se apunta el valor obtenido.
El valor obtenido de la deflexión se debe verificar con la norma NTE INEN
2360, donde señala que el valor máximo de la deflexión en tuberías plásticas no
debe ser mayor al 3%. Si el valor de la deflexión no supera el 3%, se considera
como un diseño adecuado y correcto, en caso que esto no ocurra se deberá elegir
la curva de compactación más adecuada.
124
Gráfico 1: Clase de suelo tipo Va, diámetro (100mm).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
Gráfico 2: Clase de suelo tipo Va, diámetro (150mm).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00
3.50
4.00
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85-95%
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lexiò
n (
%)
Profundidad (m)
Compactación
85-95%
Compactación
> 95%
125
Gráfico 3: Clase de suelo tipo Va, diámetro (200mm).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
Gráfico 4: Clase de suelo tipo Va, diámetro (250mm).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
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85-95%
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lexiò
n (
%)
Profundidad (m)
Compactación
85-95%
Compactación
> 95%
126
Gráfico 5: Clase de suelo tipo Va, diámetro (300mm).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
Gráfico 6: Clase de suelo tipo Va, diámetro (350mm).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
0.00
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1.50
2.00
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lexiò
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%)
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Compactación
85-95%
Compactación
> 95%
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Def
lexiò
n (
%)
Profundidad (m)
Compactación
85-95%
Compactación
> 95%
127
Gráfico 7: Clase de suelo tipo Va, diámetro (400mm).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
Gráfico 8: Clase de suelo tipo Va, diámetro (450mm).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00
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Def
lexiò
n (
%)
Profundidad (m)
Compactación
85-95%
Compactación
> 95%
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3.00
3.50
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0.50 1.50 2.50 3.50 4.50 5.50 6.50
Def
lexiò
n (
%)
Profundidad (m)
Compactación
85-95%
Compactación
> 95%
128
Gráfico 9: Clase de suelo tipo Va, diámetro (500mm).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
Gráfico 10: Clase de suelo tipo Va, diámetro (550mm).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00
3.50
4.00
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lexiò
n (
%)
Profundidad (m)
Compactación
85-95%
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ón > 95%
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2.50
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Def
lexiò
n (
%)
Profundidad (m)
Compactación
85-95%
Compactación
> 95%
129
Gráfico 11: Clase de suelo tipo Va, diámetro (600mm).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
Gráfico 12: Clase de suelo tipo Va, diámetro (650mm).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
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lexiò
n (
%)
Profundidad (m)
Compactación
85-95%
Compactación
> 95%
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Def
lexiò
n (
%)
Profundidad (m)
Compactación
85-95%
Compactación
> 95%
130
Gráfico 13: Clase de suelo tipo Va, diámetro (700mm).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
Gráfico 14: Clase de suelo tipo Va, diámetro (750mm).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
0.00
0.50
1.00
1.50
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lexiò
n (
%)
Profundidad (m)
Compactación
85-95%
Compactación
> 95%
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Def
lexiò
n (
%)
Profundidad (m)
Compactación
85-95%
Compactación
> 95%
131
Gráfico 15: Clase de suelo tipo Va, diámetro (800mm).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
Gráfico 16: Clase de suelo tipo Va, diámetro (850mm).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
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Def
lexiò
n (
%)
Profundidad (m)
Compactación
85-95%
Compactación
> 95%
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Def
lexiò
n (
%)
Profundidad (m)
Compactación
85-95%
Compactación
> 95%
132
Gráfico 17: Clase de suelo tipo Va, diámetro (900mm).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
Gráfico 18: Clase de suelo tipo Va, diámetro (950mm).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
0.00
0.50
1.00
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lexiò
n (
%)
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Compactación
85-95%
Compactación
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Def
lexiò
n (
%)
Profundidad (m)
Compactación
85-95%
Compactación
> 95%
133
Gráfico 19: Clase de suelo tipo Va, diámetro (1000mm).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
Gráfico 20: Clase de suelo tipo Va, diámetro (1100mm).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
0.00
0.50
1.00
1.50
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2.50
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lexiò
n (
%)
Profundidad (m)
Compactación
85-95%
Compactación
> 95%
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0.50 1.50 2.50 3.50 4.50 5.50 6.50
Def
lexiò
n (
%)
Profundidad (m)
Compactación
85-95%
Compactación
> 95%
134
Gráfico 21: Clase de suelo tipo Va, diámetro (1200mm).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
Gráfico 22: Clase de suelo tipo Vb, diámetro (100mm).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
0.00
0.50
1.00
1.50
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lexiò
n (
%)
Profundidad (m)
Compactación
85-95%
Compactación
> 95%
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0.50
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2.50
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0.50 1.50 2.50 3.50 4.50 5.50 6.50
Def
lexiò
n (
%)
Profundidad (m)
Compactación
85-95%
Compactación
> 95%
Compactación
< 85%
135
Gráfico 23: Clase de suelo tipo Vb, diámetro (150mm).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
Gráfico 24: Clase de suelo tipo Vb, diámetro (200mm).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
0.00
0.50
1.00
1.50
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lexiò
n (
%)
Profundidad (m)
Compactación
85-95%
Compactación
> 95%
Compactación
< 85%
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0.50 1.50 2.50 3.50 4.50 5.50 6.50
Def
lexiò
n (
%)
Profundidad (m)
Compactación
85-95%
Compactación
> 95%
Compactación
< 85%
136
Gráfico 25: Clase de suelo tipo Vb, diámetro (250mm).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
Gráfico 26: Clase de suelo tipo Vb, diámetro (300mm).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
0.00
0.50
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Def
lexiò
n (
%)
Profundidad (m)
Compactación
85-95%
Compactación
> 95%
Compactación
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Def
lexiò
n (
%)
Profundidad (m)
Compactación
85-95%
Compactación
> 95%
Compactación
< 85%
137
Gráfico 27: Clase de suelo tipo Vb, diámetro (350mm).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
Gráfico 28: Clase de suelo tipo Vb, diámetro (400mm).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00
3.50
4.00
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0.50 1.50 2.50 3.50 4.50 5.50 6.50
Def
lexiò
n (
%)
Profundidad (m)
Compactación
85-95%
Compactación
> 95%
Compactación
< 85%
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0.50
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0.50 1.50 2.50 3.50 4.50 5.50 6.50
Def
lexiò
n (
%)
Profundidad (m)
Compactación
85-95%
Compactación
> 95%
Compactación
< 85%
138
Gráfico 29: Clase de suelo tipo Vb, diámetro (450mm).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
Gráfico 30: Clase de suelo tipo Vb, diámetro (500mm).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
0.00
0.50
1.00
1.50
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0.50 1.50 2.50 3.50 4.50 5.50 6.50
Def
lexiò
n (
%)
Profundidad (m)
Compactación
85-95%
Compactación
> 95%
Compactación
< 85%
0.00
0.50
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2.50
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0.50 1.50 2.50 3.50 4.50 5.50 6.50
Def
lexiò
n (
%)
Profundidad (m)
Compactación
85-95%
Compactación
> 95%
Compactación
< 85%
139
Gráfico 31: Clase de suelo tipo Vb, diámetro (550mm).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
Gráfico 32: Clase de suelo tipo Vb, diámetro (600mm).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
0.00
0.50
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1.50
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Def
lexiò
n (
%)
Profundidad (m)
Compactación
85-95%
Compactación
> 95%
Compactación
< 85%
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00
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0.50 1.50 2.50 3.50 4.50 5.50 6.50
Def
lexiò
n (
%)
Profundidad (m)
Compactación
85-95%
Compactación
> 95%
Compactación
< 85%
140
Gráfico 33: Clase de suelo tipo Vb, diámetro (650mm).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
Gráfico 34: Clase de suelo tipo Vb, diámetro (700mm).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
0.00
0.50
1.00
1.50
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Def
lexiò
n (
%)
Profundidad (m)
Compactación
85-95%
Compactación
> 95%
Compactación
< 85%
0.00
0.50
1.00
1.50
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3.00
3.50
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0.50 1.50 2.50 3.50 4.50 5.50 6.50
Def
lexiò
n (
%)
Profundidad (m)
Compactación
85-95%
Compactación
> 95%
Compactación
< 85%
141
Gráfico 35: Clase de suelo tipo Vb, diámetro (750mm).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
Gráfico 36: Clase de suelo tipo Vb, diámetro (800mm).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
0.00
0.50
1.00
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Def
lexiò
n (
%)
Profundidad (m)
Compactación
85-95%
Compactación
> 95%
Compactación
< 85%
0.00
0.50
1.00
1.50
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3.50
4.00
0.50 1.50 2.50 3.50 4.50 5.50 6.50
Def
lexiò
n (
%)
Profundidad (m)
Compactación
85-95%
Compactación
> 95%
Compactación
< 85%
142
Gráfico 37: Clase de suelo tipo Vb, diámetro (850mm).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
Gráfico 38: Clase de suelo tipo Vb, diámetro (900mm).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
0.00
0.50
1.00
1.50
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Def
lexiò
n (
%)
Profundidad (m)
Compactación
85-95%
Compactación
> 95%
Compactación
< 85%
0.00
0.50
1.00
1.50
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2.50
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0.50 1.50 2.50 3.50 4.50 5.50 6.50
Def
lexiò
n (
%)
Profundidad (m)
Compactación
85-95%
Compactación
> 95%
Compactación
< 85%
143
Gráfico 39: Clase de suelo tipo Vb, diámetro (950mm).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
Gráfico 40: Clase de suelo tipo Vb, diámetro (1000mm).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
0.00
0.50
1.00
1.50
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2.50
3.00
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0.50 1.50 2.50 3.50 4.50 5.50 6.50
Def
lexiò
n (
%)
Profundidad (m)
Compactación
85-95%
Compactación
> 95%
Compactación
< 85%
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00
3.50
4.00
0.50 1.50 2.50 3.50 4.50 5.50 6.50
Def
lexiò
n (
%)
Profundidad (m)
Compactación
85-95%
Compactación
> 95%
Compactación
< 85%
144
Gráfico 41: Clase de suelo tipo Vb, diámetro (1100mm).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
Gráfico 42: Clase de suelo tipo Vb, diámetro (1200mm).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00
3.50
4.00
0.50 1.50 2.50 3.50 4.50 5.50 6.50
Def
lexiò
n (
%)
Profundidad (m)
Compactación
85-95%
Compactación
> 95%
Compactación
< 85%
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00
3.50
4.00
0.50 1.50 2.50 3.50 4.50 5.50 6.50
Def
lexiò
n (
%)
Profundidad (m)
Compactación
85-95%
Compactación
> 95%
Compactación
< 85%
145
Gráfico 43: Clase de suelo tipo III, diámetro (100mm).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
Gráfico 44: Clase de suelo tipo III, diámetro (150mm).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
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n (
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Profundidad (m)
Compactación
85-95%
Compactación
> 95%
Compactación
< 85%
146
Gráfico 45: Clase de suelo tipo III, diámetro (200mm).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
Gráfico 46: Clase de suelo tipo III, diámetro (250mm).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
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n (
%)
Profundidad (m)
Compactación
85-95%
Compactación
> 95%
Compactación
< 85%
147
Gráfico 47: Clase de suelo tipo III, diámetro (300mm).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
Gráfico 48: Clase de suelo tipo III, diámetro (350mm).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
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n (
%)
Profundidad (m)
Compactación
85-95%
Compactación
> 95%
Compactación
< 85%
148
Gráfico 49: Clase de suelo tipo III, diámetro (400mm).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
Gráfico 50: Clase de suelo tipo III, diámetro (450mm).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
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0.50
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n (
%)
Profundidad (m)
Compactación
85-95%
Compactación
> 95%
Compactación
< 85%
149
Gráfico 51: Clase de suelo tipo III, diámetro (500mm).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
Gráfico 52: Clase de suelo tipo III, diámetro (550mm).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
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%)
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Compactación
85-95%
Compactación
> 95%
Compactación
< 85%
150
Gráfico 53: Clase de suelo tipo III, diámetro (600mm).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
Gráfico 54: Clase de suelo tipo III, diámetro (650mm).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
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n (
%)
Profundidad (m)
Compactación
85-95%
Compactación
> 95%
Compactación
< 85%
151
Gráfico 55: Clase de suelo tipo III, diámetro (700mm).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
Gráfico 56: Clase de suelo tipo III, diámetro (750mm).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
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%)
Profundidad (m)
Compactación
85-95%
Compactación
> 95%
Compactación
< 85%
152
Gráfico 57: Clase de suelo tipo III, diámetro (800mm).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
Gráfico 58: Clase de suelo tipo III, diámetro (850mm).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
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%)
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Compactación
85-95%
Compactación
> 95%
Compactación
< 85%
153
Gráfico 59: Clase de suelo tipo III, diámetro (900mm).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
Gráfico 60: Clase de suelo tipo III, diámetro (950mm).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
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0.50
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Compactación
85-95%
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> 95%
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n (
%)
Profundidad (m)
Compactación
85-95%
Compactación
> 95%
Compactación
< 85%
154
Gráfico 61: Clase de suelo tipo III, diámetro (1000mm).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
Gráfico 62: Clase de suelo tipo III, diámetro (1100mm).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
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0.50
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85-95%
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lexiò
n (
%)
Profundidad (m)
Compactación
85-95%
Compactación
> 95%
Compactación
< 85%
155
Gráfico 63: Clase de suelo tipo III, diámetro (1200mm).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
Gráfico 64: Clase de suelo tipo II, diámetro (100mm).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
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1.00
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85-95%
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n (
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Profundidad (m)
Compactación
85-95%
Compactación
> 95%
Compactación
< 85%
156
Gráfico 65: Clase de suelo tipo II, diámetro (150mm).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
Gráfico 66: Clase de suelo tipo II, diámetro (200mm).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
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lexiò
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Compactación
85-95%
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> 95%
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n (
%)
Profundidad (m)
Compactación
85-95%
Compactación
> 95%
Compactación
< 85%
157
Gráfico 67: Clase de suelo tipo II, diámetro (250mm).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
Gráfico 68: Clase de suelo tipo II, diámetro (300mm).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
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0.50
1.00
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85-95%
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> 95%
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n (
%)
Profundidad (m)
Compactación
85-95%
Compactación
> 95%
Compactación
< 85%
158
Gráfico 69: Clase de suelo tipo II, diámetro (350mm).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
Gráfico 70: Clase de suelo tipo II, diámetro (400mm).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
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lexiò
n (
%)
Profundidad (m)
Compactación
85-95%
Compactación
> 95%
Compactación
< 85%
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lexiò
n (
%)
Profundidad (m)
Compactación
85-95%
Compactación
> 95%
Compactación
< 85%
159
Gráfico 71: Clase de suelo tipo II, diámetro (450mm).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
Gráfico 72: Clase de suelo tipo II, diámetro (500mm).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
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0.50 1.50 2.50 3.50 4.50 5.50 6.50
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lexiò
n (
%)
Profundidad (m)
Compactación
85-95%
Compactación
> 95%
Compactación
< 85%
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lexiò
n (
%)
Profundidad (m)
Compactación
85-95%
Compactación
> 95%
Compactación
< 85%
160
Gráfico 73: Clase de suelo tipo II, diámetro (550mm).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
Gráfico 74: Clase de suelo tipo II, diámetro (600mm).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
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%)
Profundidad (m)
Compactación
85-95%
Compactación
> 95%
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< 85%
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lexiò
n (
%)
Profundidad (m)
Compactación
85-95%
Compactación
> 95%
Compactación
< 85%
161
Gráfico 75: Clase de suelo tipo II, diámetro (650mm).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
Gráfico 76: Clase de suelo tipo II, diámetro (700mm).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
0.00
0.50
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n (
%)
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Compactación
85-95%
Compactación
> 95%
Compactación
< 85%
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n (
%)
Profundidad (m)
Compactación
85-95%
Compactación
> 95%
Compactación
< 85%
162
Gráfico 77: Clase de suelo tipo II, diámetro (750mm).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
Gráfico 78: Clase de suelo tipo II, diámetro (800mm).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
0.00
0.50
1.00
1.50
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0.50 1.50 2.50 3.50 4.50 5.50 6.50
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n (
%)
Profundidad (m)
Compactación
85-95%
Compactación
> 95%
Compactación
< 85%
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0.50
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Def
lexiò
n (
%)
Profundidad (m)
Compactación
85-95%
Compactación
> 95%
Compactación
< 85%
163
Gráfico 79: Clase de suelo tipo II, diámetro (850mm).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
Gráfico 80: Clase de suelo tipo II, diámetro (900mm).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00
0.50 1.50 2.50 3.50 4.50 5.50 6.50
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lexiò
n (
%)
Profundidad (m)
Compactación
85-95%
Compactación
> 95%
Compactación
< 85%
0.00
0.50
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1.50
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2.50
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0.50 1.50 2.50 3.50 4.50 5.50 6.50
Def
lexiò
n (
%)
Profundidad (m)
Compactación
85-95%
Compactación
> 95%
Compactación
< 85%
164
Gráfico 81: Clase de suelo tipo II, diámetro (950mm).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
Gráfico 82: Clase de suelo tipo II, diámetro (1000mm).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
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0.50 1.50 2.50 3.50 4.50 5.50 6.50
Def
lexiò
n (
%)
Profundidad (m)
Compactación
85-95%
Compactación
> 95%
Compactación
< 85%
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00
0.50 1.50 2.50 3.50 4.50 5.50 6.50
Def
lexiò
n (
%)
Profundidad (m)
Compactación
85-95%
Compactación
> 95%
Compactación
< 85%
165
Gráfico 83: Clase de suelo tipo II, diámetro (1100mm).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
Gráfico 84: Clase de suelo tipo II, diámetro (1200mm).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00
0.50 1.50 2.50 3.50 4.50 5.50 6.50
Def
lexiò
n (
%)
Profundidad (m)
Compactación
85-95%
Compactación
> 95%
Compactación
< 85%
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00
0.50 1.50 2.50 3.50 4.50 5.50 6.50
Def
lexiò
n (
%)
Profundidad (m)
Compactación
85-95%
Compactación
> 95%
Compactación
< 85%
166
Gráfico 85: Clase de suelo tipo I, diámetro (100mm).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
Gráfico 86: Clase de suelo tipo I, diámetro (150mm).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
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Def
lexiò
n (
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Profundidad (m)
Compactación 85-95%,
Compactación > 95%Compactación < 85%
Suelto
0.00
0.50
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0.50 1.50 2.50 3.50 4.50 5.50 6.50
Def
lexiò
n (
%)
Profundidad (m)
Compactación 85-95%,
Compactación > 95%Compactación < 85%
Suelto
167
Gráfico 87: Clase de suelo tipo I, diámetro (200mm).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
Gráfico 88: Clase de suelo tipo I, diámetro (250mm).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
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Def
lexiò
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%)
Profundidad (m)
Compactación 85-95%,
Compactación > 95%Compactación < 85%
Suelto
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Def
lexiò
n (
%)
Profundidad (m)
Compactación 85-95%,
Compactación > 95%Compactación < 85%
Suelto
168
Gráfico 89: Clase de suelo tipo I, diámetro (300mm).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
Gráfico 90: Clase de suelo tipo I, diámetro (350mm).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
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Def
lexiò
n (
%)
Profundidad (m)
Compactación 85-95%,
Compactación > 95%Compactación < 85%
Suelto
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Def
lexiò
n (
%)
Profundidad (m)
Compactación 85-95%,
Compactación > 95%Compactación < 85%
Suelto
169
Gráfico 91: Clase de suelo tipo I, diámetro (400mm).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
Gráfico 92: Clase de suelo tipo I, diámetro (450mm).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
0.00
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Def
lexiò
n (
%)
Profundidad (m)
Compactación 85-95%,
Compactación > 95%Compactación < 85%
Suelto
0.00
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Def
lexiò
n (
%)
Profundidad (m)
Compactación 85-95%,
Compactación > 95%Compactación < 85%
Suelto
170
Gráfico 93: Clase de suelo tipo I, diámetro (500mm).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
Gráfico 94: Clase de suelo tipo I, diámetro (550mm).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
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Def
lexiò
n (
%)
Profundidad (m)
Compactación 85-95%,
Compactación > 95%Compactación < 85%
Suelto
0.00
0.50
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Def
lexiò
n (
%)
Profundidad (m)
Compactación 85-95%,
Compactación > 95%Compactación < 85%
Suelto
171
Gráfico 95: Clase de suelo tipo I, diámetro (600mm).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
Gráfico 96: Clase de suelo tipo I, diámetro (650mm).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
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Def
lexiò
n (
%)
Profundidad (m)
Compactación 85-95%,
Compactación > 95%Compactación < 85%
Suelto
0.00
0.50
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0.50 1.50 2.50 3.50 4.50 5.50 6.50
Def
lexiò
n (
%)
Profundidad (m)
Compactación 85-95%,
Compactación > 95%Compactación < 85%
Suelto
172
Gráfico 97: Clase de suelo tipo I, diámetro (700mm).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
Gráfico 98: Clase de suelo tipo I, diámetro (750mm).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
0.00
0.50
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0.50 1.50 2.50 3.50 4.50 5.50 6.50
Def
lexiò
n (
%)
Profundidad (m)
Compactación 85-95%,
Compactación > 95%Compactación < 85%
Suelto
0.00
0.50
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0.50 1.50 2.50 3.50 4.50 5.50 6.50
Def
lexiò
n (
%)
Profundidad (m)
Compactación 85-95%,
Compactación > 95%Compactación < 85%
Suelto
173
Gráfico 99: Clase de suelo tipo I, diámetro (800mm).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
Gráfico 100: Clase de suelo tipo I, diámetro (850mm).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
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0.50 1.50 2.50 3.50 4.50 5.50 6.50
Def
lexiò
n (
%)
Profundidad (m)
Compactación 85-95%,
Compactación > 95%Compactación < 85%
Suelto
0.00
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0.50 1.50 2.50 3.50 4.50 5.50 6.50
Def
lexiò
n (
%)
Profundidad (m)
Compactación 85-95%,
Compactación > 95%Compactación < 85%
Suelto
174
Gráfico 101: Clase de suelo tipo I, diámetro (900mm).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
Gráfico 102: Clase de suelo tipo I, diámetro (950mm).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
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0.50
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lexiò
n (
%)
Profundidad (m)
Compactación 85-95%,
Compactación > 95%Compactación < 85%
Suelto
0.00
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Def
lexiò
n (
%)
Profundidad (m)
Compactación 85-95%,
Compactación > 95%Compactación < 85%
Suelto
175
Gráfico 103: Clase de suelo tipo I, diámetro (1000mm).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
Gráfico 104: Clase de suelo tipo I, diámetro (1100mm).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
0.00
0.50
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0.50 1.50 2.50 3.50 4.50 5.50 6.50
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Profundidad (m)
Compactación 85-95%,
Compactación > 95%Compactación < 85%
Suelto
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0.50
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0.50 1.50 2.50 3.50 4.50 5.50 6.50
Def
lexiò
n (
%)
Profundidad (m)
Compactación 85-95%,
Compactación > 95%Compactación < 85%
Suelto
176
Gráfico 105: Clase de suelo tipo I, diámetro (1200mm).
Elaborado por: Henry Vilatuña (2017).
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
0.50 1.50 2.50 3.50 4.50 5.50 6.50
Def
lexiò
n (
%)
Profundidad (m)
Compactación 85-95%,
Compactación > 95%Compactación < 85%
Suelto
177
CAPÍTULO VI
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
6.1 Conclusiones
Los suelos del Ecuador se los clasificó de acuerdo a su provincia y teniendo
como referencia la SOIL TAXONOMY (USDA, 1975), descrita en términos de
sus horizontes. Es muy difícil hacer una clasificación exacta debido a la
cantidad de parámetros que intervienen en un estudio de suelos, por otro lado,
la clasificación a nivel nacional está hecha con fines agrícolas, no constructivos.
El grado de compactación para una tubería enterrada es eficaz para los suelos
tipo I, II, II, Vb, con una compactación mayor al 95% del Próctor Standard,
debido a que dicha curva en los gráficos no sobrepasa el 3% de la NORMA
NTE INEN 2360, pero esto no sucede en el tipo de suelo (Va) donde la curva
más recomendada es la de compactación entre 85-95 % del Próctor Standard,
con un módulo de reacción del suelo alto de 70 kg/cm².
Los módulos de reacción se determinaron mediante la clasificación de los suelos
que presenta la Guía Académica de Prácticas de Laboratorio de Mecánica de
Suelos 1 de la Universidad Central del Ecuador, donde clasifican a los suelos
de forma manual-visual y la clasificación SUCS, misma clasificación se empleo
para determinar el módulo de reacción de cada suelo en cada provincia.
La carga muerta es calculable tanto por el método del prisma como la teoría de
Marston que es un aproximado del 70% de la carga de prisma con la diferencia
que esta presenta deflexiones a largo plazo mediante la aplicación de la fórmula
de IOWA.
La mayor incidencia en la resistencia o eficacia del sistema suelo-tubo es la del
suelo. Las variaciones de la deformación son mayores cuando cambia el suelo,
debido al módulo de reacción, que cuando cambian las características del tubo.
Para los suelos tipo VI (OL, OH), son suelos que contienen desechos orgánicos
y otros materiales extraños, por lo tanto no cuentan un módulo de reacción y no
se acepta como material de encamado o relleno de la zanja.
178
Los gráficos según el tipo de suelo ya sea Va, Vb, III, II, I, presentan deflexiones
máximas de hasta el 3%, esto permitirá no sobrepasar el valor de la norma NTE
INEN 2360 donde la deflexión máxima permitida es < al 3%.
De los tipos de suelos los más aptos para instalar sistemas de alcantarillado son
el suelo tipo II y suelo tipo I, presentando deflexiones menores al 3% en las
curvas según el Grado de compactación del Próctor Standard, ya que los valores
del módulo de reacción del suelo son muy altos. Este tipo de suelos brindan
mayor seguridad al enterrar un tubo plástico.
El suelo más desfavorable es el tipo Va, presentando solo una curva que no
sobrepasa el 3% de deflexión, esta curva es la compactación entre 85-95% del
Próctor Standard, en este caso la compactación > 95% no es favorable debido
a su bajo módulo de reacción.
179
6.2 Recomendaciones
Para el cálculo de la carga muerta es recomendable utilizar la teoría de Marston
ya que sus fórmulas involucran la relación suelo-tubo y que da una deflexión a
largo plazo.
La clasificación de los suelos es una tentativa más no un estudio a profundidad,
por lo que se recomienda antes de utilizar los gráficos que el consultor o
diseñador realice un estudio de suelos, lo contrario sucede para la clasificación
de los suelos en la zona de Quito donde ya existe estudios de suelos como el
ensayo SPT.
Para una correcta instalación de tuberías enterradas, se recomienda de los
gráficos propuestos utilizar la curva de grado de compactación > a 95% del
Próctor Standard, ya que esta brinda una mayor seguridad a no sobrepasar el
3% de deformación en la tubería.
En caso de tener suelos tipo VI, se recomienda que el encamado de la zanja sea
modificado por un nuevo material que cumpla con las características adecuadas
para el relleno, debido a que este tipo de suelo es material orgánico y otros
materiales extraños que no dan una buena compactación y que provocaría daños
a la tubería enterrada.
Durante la excavación de una zanja para enterrar tubos plásticos lo más
recomendable es realizar el relleno con el mismo material, siempre y cuando se
verifique que este en buenas condiciones y obteniendo una buena compactación
sin hacer daño a la tubería y sobre todo generando economía en el relleno.
180
BIBLIOGRAFÍA
1. AASHTO LRFD. (2012). American Association of State Highway and
Transportation Officials.
2. DANIEL GÁLVEZ. (2011). CÁLCULO ESTRUCTURAL DE TUBERÍAS
ENTERRADAS POR EL METODO DE ELEMENTO FINITOS. Obtenido
de http://oa.upm.es/7753/1/DANIEL_GALVEZ_CRUZ.pdf
3. DURMAN ESQUIVEL, D. E. (2001). TUBERIAS PERFILADAS DE PVC.
Obtenido de
https://www.coval.com.co/pdfs/manuales/man_durman_ribloc_diseno_estr
uctural.pdf
4. ERN-EVALUACIÓN DE RIESGOS NATURALES. (2012).
Microzonificación Sísmica del Distrito Metropolitano de Quito.
5. ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL. (1994). Proyecto de Manejo del
Riesgo Sìmico de Quito-Ecuador. Quito.
6. ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL. (2002). Clasificación de los
suelos de Quito. Quito.
7. Guía Académica de Prácticas de Laboratorio de Mecánica de Suelos 1 de la
Universidad Central del Ecuador. (2009). UNIVERSIDAD CENTRAL DEL
ECUADOR. Quito.
8. Ing. Sandra M, & Ing. Luis E. (2003). UNIVERIDAD DE BUENO AIRES.
Obtenido de Nociones Sobre Cálculo Estructural de Conducciones
Enetrrada: http://escuelas.fi.uba.ar/iis/Calculo%20Estructural.pdf
9. NORMA TÉCNICA ECUATORIANA NTE INEN 2059 , TUBOS
PERFILADOS DE PVC RÍGIDO DE PARED ESTRUCTURADA. (2015).
10. NORMA TÉCNICA ECUATORIANA NTE INEN 2360, TUBOS DE
POLIETILENO (PE) DE PARED ESTRUCTURADA E INTERIOR LISA
PARA ALCANTARILLADO. REQUISITO E INSPECCIÓN. (2004).
11. SOCIEDAD ECUATORIANA DE LA CIENCIA DEL SUELO SECS.
(1986). MEMORIA EXPLICATIVA DEL MAPA GENERAL DE SUELOS
DEL ECUADOR. Quito-Ecuador: Fertisa.
181
ANEXOS
Anexo 1: Sistema Unificado de Clasificación de Suelos procedimiento Manual-
Visual.
Fuente: (Guía Académica de Prácticas de Laboratorio de Mecánica de Suelos 1
de la Universidad Central del Ecuador, pág. 80).
182
Anexo 2: Criterio de Clasificación de Suelos en el laboratorio.
Fuente: (Guía Académica de Prácticas de Laboratorio de Mecánica de Suelos 1
de la Universidad Central del Ecuador, pág. 87).
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