Ficha Técnica 2.115Ficha Técnica 2.115Ficha Técnica 2.115Ficha Técnica 2.115Ficha Técnica 2.115Re:Re:Re:Re:Re: Rigidez Comparativa del TuboFecha: Marzo 1, 1995.

Tubo Corrugado de Polietileno Comparadocon Tubos Corrugados de Aluminio y Tubos Corrugados de Acero

Desde 1965, el método convencional para determinar la rigidez o resistencia a la deflexión de tubos plásticos sinsoporte ha sido la prueba de carga entre placas paralelas de acuerdo a la norma ASTM D2412, “Propiedades decarga externa de tubos plásticos mediante carga por placas paralelas”. Este procedimiento permite realizar deuna manera sencilla y repetible una prueba de rigidez relativa, por lo tanto, la calidad de los resultadosobservados se puede comparar con los valores mínimos estándares y con otros tipos de tubería flexible. Aunquela rigidez del tubo no influye significativamente en el desempeño general de la tubería una vez instalada, nosproporciona una idea sobre las características de manejo e instalación de la tubería durante la construcción enlas etapas iniciales de los asentamientos del suelo.

Cuando se determinan las propiedades de rigidez de la tubería corrugada de polietileno de acuerdo a lasnormas ASTM F667, AASHTO M252, y/o la norma AASHTO M294, una muestra de tubo con una longitud de 12”o una vez el diámetro del tubo, lo que resulte mayor, se coloca dentro dos placas paralelas y se aplica carga arazón de 0.5 pulgadas por minuto. A medida que el tubo se deflecta, el porcentaje de deflexión es graficadocontra los incrementos de carga de esta manera se obtiene la gráfica carga-deflexión (ver fotografía).

Tubo corrugado de polietileno ADS 24”durante el proceso de aplicación de cargaen una máquina de pruebas Instron conregistro continuo en forma gráfica (a laderecha). Los valores de carga puedenleerse directamente de la gráfica a nivelesde deflexión del 5% y 10%.

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No se requiere ninguna prueba similar en las especificaciones para tubos corrugados de acero o tubos corrugadosde aluminio. Para determinar la rigidez del tubo corrugado de polietileno ADS comparado a la de los tubos corrugadosde acero y de aluminio, se efectuaron pruebas idénticas, de acuerdo a las normas ASTM D2412, ASTM F667,AASHTO M252 y AASHTO M294 en tubos corrugados de aluminio de 15”, 18”, y 24” de diámetro, en tubos de acerocorrugados de 18”, 24” y 36” de diámetro y en tubos corrugados de polietileno ADS de 15”, 18”, 24”, 30” y 36” dediámetro. Los resultados se muestran en la Tabla 1.

TABLA 1 – COMPARACIÓN DE LA RIGIDEZ DEL TUBO

Rigidez de Tubo, PII Punto de FallaMaterial de Tubo Diámetro 5% 10% Porcentaje Carga

Deflexión Deflexión de Deflexión (libras)

Acero Corrugado 36” 25.0 17.0 15% 2,300Calibre 16 24” 49.5 33.1 17.8% 1,980(2 2/3” x ½”) 18” 73.0 49.5 10.1% 1,600(Spiral Rib) 36” 26.0 17.0 15% 2,300

24” 67.0 39.0 15% 2,500

Aluminio 24” 14.8 11.1 16.7 670Corrugado 18” 18.7 14.9 15.1 560Calibre 16 15” 26.7 22.2 24.0 570

Polietileno 36” 31.0 22.0 45 4,400Corrugado 30” 46.0 28.0 50 4,140ADS, Inc. 24” 44.0 32.8 60* 2,000

18” 45.8 34.6 55 1,98015” 49.5 41.1 21.4 1,040

* La prueba se detuvo cuando la deflexión alcanzaba 60% sin que se llegara a la falla. El criterio de fallaconsiderado es el pandeo de la pared y la incapacidad del tubo para seguir soportando incrementos de carga.

Para mostrar la forma en que se comparan las curvas reales de carga/deflexión, éstas se presentan en las Figuras1 y 2.

Las curvas fueron desarrolladas de datos reales obtenidos a partir de pruebas y son representativas de cada unade las diez (10) muestras probadas.

Pandeo de la Pared

En conclusión, los resultados de estas pruebas indican claramente lo siguiente:

1. La rigidez relativa de la tubería corrugada de polietileno ADS para alcantarillas es competitiva contubería estándar corrugada de acero calibre 16.

2. La rigidez relativa de la tubería corrugada de polietileno ADS para alcantarillas es considerablementemas rígida que la del tubo estándar de aluminio corrugado calibre 16.

3. El tubo corrugado de polietileno ADS en diámetros de 18 a 36” puede soportar deflexionesconsiderablemente mayores sin que se produzca el pandeo de sus paredes. La carga requerida paraproducir pandeo en los tubos ADS es mayor que la carga máxima soportada por un tubo de acerocorrugado o un tubo de aluminio corrugado del mismo diámetro.

4. Sin importar el material del tubo, la carga registrada a una deflexión del 10% estuvo regularmentecomprendida entre el 65% a 75% de la carga requerida para lograr una deflexión del 5%. Basándoseen esta información, se deduce que un valor de carga de placa paralela para una deflexión ya seadel 5% o 10% es todo lo que se requiere para especificar la rigidez del tubo. Generalmente unadeflexión del 10% se considera como el valor máximo para cuestiones de diseño.

5. Basándose en la comparación con tubos de metal, se justifica reducir los requisitos de rigidez detubo a medida que aumenta el diámetro del mismo. Tanto las pruebas de laboratorio y los cálculosrealizados muestran que a medida que aumenta el diámetro del tubo, en el caso de tubos de aceroy aluminio, la rigidez del tubo disminuye. Se tiene contemplado realizar más estudios.

REFERENCIAS

1. AASHTO Designation M-36-811, “Interim Specifications for Metallic (Zinc or Aluminum) Coated Corru-gated Iron or Steel Culverts and Underdrains, “American Association of State Highway and Transporta-tion Officials, 1981.

2. AASHTO Designation M-196-801 “Interim Specification for Corrugated Aluminum Alloy Culverts andUnderdrains, “ American Association of State Highway and Transportation Officials, 1981.

3. AASHTO Designation M-252-811, “Interim Specification for Corrugated Polyethylene tubing”, Ameri-can Association of State Highway and Transportation Officials, 1981.

4. AASHTO Designation M-294-831, “Interim Specification for Corrugated Polyethylene Pipe, 12 to 24 in.Diameter”, American Association of State Highway and Transportation Officials, 1983.

5. ASTM D-2412-77, “Standard Test Method for External Loading Properties of Plastic Pipe by Parallel-Plate Loading”, November, 1977.

6. American Iron and Steel Institute, Handbook of Steel Drainage and Highway Construction Products,American Iron and Steel institute, New York, 1971, pp. 85-137.

7. Custer, Jack L., “Pipe Test Run in Accordance to ASTM D-2412-77”, Wadsworth Testing Laboratories,Inc., Canton, Ohio, February, 1982.

8. Custer, Jack L., “Compression Testing of Large Diameter Polyethylene Steel, and Aluminum Pipe”,Wadsworth Testing Laboratories, Inc., Canton, Ohio, February, 1982.

9. Kaiser Aluminum, “Aluminum Storm Sewers”, Kaiser Aluminum and Chemical Sales, Inc., 1978, pp. 19-25.