Tipificación.- Los hormigones se tipifican, de acuerdo con su resistencia de proyecto a compresión, a los 28 días, en probetas cilíndricas normales, en la CBH 87, según la siguiente serie:
Esta indica que los tipos H12.5 a H25 se emplean en estructuras de edificación, y los restantes de la serie encuentran su principal aplicación en obras importantes de ingeniería y en prefabricación.
La Norma EHE recomienda utilizar la siguiente serie:
20, 25, 30, 35, 40, 45, 50
En la cual las cifras indican la resistencia característica especificada del hormigón a compresión a 28 días, expresada en MPa; La resistencia de 20 MPa se limita en su utilización a hormigones en masa.
Las distintas normas definen, resistencias nominales, con las que se realizan los cálculos y los controles de calidad de los hormigones. En la tabla 7.4 se hace una comparación entre la diferente nomenclatura que tienen las 3 normas nombradas en este texto.
TABLA 7.4 DEFINICIONES DE RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN SEGÚN LA CBH 87, EHE Y LA ACI.
Las bombas helicoidales constituyen una modernización del llamado
tornillo de Arquimedes. En los últimos años, su uso se ha intensificado principalmente
en Europa. Su funcionamiento es al aire libre, y por tanto a presión atmosférica.
La altura que se puede vencer, equivale al desnivel existente entre las extremidades
del tornillo, colocado en su posición de funcionamiento.
La capacidad de bombeo, en términos de caudal, es definida de
modo general por el diámetro del tornillo y la velocidad de retención. La potencia
absorbida es calculada por la fórmula general utilizada en bombas centrifugas.
El rendimiento es relativamente bajo, debido principalmente a
fugas que se verifican el la separación existente entre la hélice y la canaleta
que la contiene.
Las bombas centrifugas, accionadas por motores eléctricos o de combustión interna, son dispositivos de uso más frecuente y son fabricadas distintas varias capacidades. Desde el punto de vista técnico, hay ciertas peculiaridades que caracterizan a las bombas para aguas residuales. Por el hecho de impulsar liquidos sucios que contienen materias en suspensión deben poseer un tipo especial de rotor (impulsor).
Las bombas deben generalmente trabajar ahogadas, esto es con carga en la entrada, de manera que el funcionamiento, en su inicio, se produzca sin la necesidad de la operación previa de cebado. De ésta manera se obtienen las siguientes ventajas:
1.- Prescindir de la válvula de pié, cuyo funcionamiento seria deficiente, con liquidos que contienen sólidos.
2.- Se facilitan las condiciones para la automatización del funcionamiento del equipo de bombeo.
En la mayoria de los casos, las bombas centrifugas para aguas residuales utilizadas en estaciones de bombeo, trabajan en forma intermitente, debido a la oscilación de los caudales de llegada, es por esto que es recomendable lograr que la operación sea totalmente automatizada.
Entre los tipos de bombas centrifugas para aguas residuales que se utilizan en estaciones de bombeo, se destacan las siguientes:
a) De eje horizontal
b) De eje vertical para instalación en pozo húmedo, esto es, dentro del pozo de bombeo.
c) De eje vertical para instalación en pozo seco.
d) Conjunto moto – bomba sumergible.
Las bombas de eje vertical de los tipos b y c ofrecen, frente a los otros tipos, la ventaja de poder ser operadas por motores instalados en niveles superiores libres de posibles inundaciones. La longitud del eje de accionamiento, que no debe ser exagerado, y los problemas de su mantenimiento, son aspectos que deben ser examinados convenientemente en la fase de Proyecto.
Para determinar la capacidad de una bomba centrifuga y seleccionar el modelo correspondiente, es necesario como en el caso de agua limpia, conocer fundamentalmente el caudal de bombeo y la altura dinámica total.
Los eyectores tienen la ventaja de poder recibir las aguas residuales
sin cribado previo lo que no causa daño al sistema, están construidos por una cámara
metálica a la cual el agua residual es conducida directamente desde un
colector alimentador. Cuando el
nivel alcanza una altura
determinada, automáticamente un comando eléctrico acciona un compresor que inyecta
aire en la cámara con lo que el agua residual es impulsada a la tubería de salida.
Las válvulas de entrada y salida también funcionan automáticamente no requiriéndose
de operación manual alguna.
Debido a que los eyectores funcionan con aire a presión es obvio
que juntamente con la cámara receptora se debe instalar un compresor y eventualmente
un recipiente de aire comprimido. El conjunto se debe complementar con la instalación
de un tablero eléctrico de control.
Los principales dispositivos, actualmente en uso, para la elevación
de las aguas residuales, son bombas eyectoras, bombas centrifugas y bombas helicoidales.
Para el diseño de los espesores de una sección estructural
del pavimento flexible, el método del Instituto del Asfalto considera
importante caracterizar los materiales mediante la determinación del Módulo de
Resiliencia (MR).
En orden de facilitar el uso de los ábacos de diseño con
otros ensayos ampliamente usados, se han establecido correlaciones con el
Índice de Soporte California (CBR).
El módulo de resiliencia puede ser aproximado de los valores
de los ensayos CBR según la relación:
MR
(MPa) = 10.3 CBR o
MR (psi) = 1500 CBR.
Las correlaciones anteriores solo se aplican a materiales de
la subrasante, no así a materiales granulares utilizados en las capas de sub-bases
o base.
Para la caracterización de los materiales se recomienda el
uso de métodos de ensayos establecidos por las normas AASHTO y ASTM:
TABLA VI.7. Ensayos de Suelos de la Subrasante y Tamaños de Pruebas
El módulo de resiliencia de la subrasante de diseño está definido como
el valor del módulo de resiliencia de la subrasante que es menor del 60, 75, ó
87,5 por ciento de todos los
valores del ensayo en la sección. Estos porcentajes se
relacionan a los niveles de tráfico como se muestra en la Tabla VI.8.
Tabla VI.8. Valor Percentil del MR para Diseño de la Subrasante, de acuerdo al
nivel del Tránsito.
El procedimiento gráfico para determinar el Módulo de Resiliencia de la
Subrasante de Diseño, MR,
es el siguiente:
(1)Seleccione el Tráfico de Diseño EAL.
(2)Pruebe seis a ocho muestras de subrasante. Convierta
los datos de ensayo del CBR al valor del módulo de resiliencia de la
subrasante.
(3)Coloque todos los valores en forma descendiente al
orden numérico.
(4)Para cada cambio en el valor del ensayo, empezando con
el valor más bajo, calcule el porcentaje del número total de valores al que son
iguales, o mayor que el valor del ensayo.
(5)Trace los resultados en el papel de sección de cruz.
(6)Dibuje una curva lisa que mejor se ajuste a través de
los puntos trazados. (Nota: si los datos del ensayo están bien distribuidos, la
curva debe tener una forma de “S” y el valor del 50 por ciento debe caerse
cerca del promedio de los datos.)
(7)Lea de la curva el valor de resistencia de la
subrasante en el valor del porcentaje apropiado mostrado en la Tabla VI.8. Éste
es el valor de resistencia de la subrasante de diseño.
El procedimiento para determinar el EAL de Diseño es el
siguiente:
(1)Determine el número promedio de cada tipo de vehículo
esperado en el Carril de Diseño durante el primer año de tráfico.
(2)Seleccione de la Tabla VI.5, un Factor de Camión para
cada tipo del vehículo encontrado en el paso (1).
(3)Seleccione, de la Tabla VI.2, un Factor de Crecimiento
para todos los vehículos, o Factores de Crecimiento separados para cada tipo
del vehículo, apropiado para el período de diseño.
(4)Multiplique el número de vehículos por el Factor de
Camión y por el Factor de Crecimiento (o Factores) determinados en los pasos
(2) y (3).
(5)Sume los valores determinados para obtener el EAL de
Diseño.
La Tabla VI.6 es un ejemplo de hoja de cálculo que muestra
el cálculo de EAL de Diseño para una carretera rural de cuatro carriles.
Tabla VI.6. Ejemplo de Hoja de cálculo para el análisis de
tráfico.
Otro factor que podría ser considerado en la determinación
del EAL de Diseño es el efecto perjudicial de presiones de contacto de
neumático superiores. Si las medidas de neumático de camión reales indican que
presiones de inflación son significativamente anteriores a la condición de
carga normal (70 psi), entonces los factores de ajuste de la Figura VI.5 puede
usarse para modificar el tráfico del diseño para esta tensión adicional. Este
ajuste es hecho multiplicando el EAL de diseño inicial por el Factor de Ajuste
de EAL (de la línea de espesor de concreto asfalto apropiada) para cada tipo
del vehículo individual o para la condición del camión promedio. Típicamente,
las presiones de contacto de neumático de camión son iguales al 90 % de la
presión de inflación de neumático aproximadamente.
Figura VI.5. Factor de Ajuste EAL para Presión del Neumático.*
El procedimiento de análisis de tráfico recomendado
determina el número de aplicaciones de carga equivalente de eje simple de 80 kN
(18000 lb) (EAL) a ser usado en la determinación del espesor del pavimento. Estas
condiciones son:
·Factor de Camión.- El número de
aplicaciones de carga equivalente de eje simple de 80 kN (18000 lb)
contribuidas por una pasada de un vehículo.
·Factor de Equivalencia de Carga.- El
número de aplicaciones de carga equivalente de eje simple de 80 kN (18000 lb)
contribuidas por una pasada de un eje.
·Número de Vehículos.- El número total de
vehículos involucrados.
EAL es calculado multiplicando el número de vehículos en
cada clase de peso por el Factor del Camión apropiado y obteniendo la suma del
producto:
EAL = Σ (número de vehículos en cada clase del peso x Factor de Camión)
El Factor de Camión es determinado de los datos de
distribución de eje de peso usando los Factores de Equivalencia de Carga (Tabla
VI.3). Un Factor del Camión promedio es calculado multiplicando el número de
ejes en cada clase de peso por el Factor de Equivalencia de Carga apropiado y
dividiendo la suma de los productos por el número total de vehículos
involucrados:
El Factor de Equivalencia de carga puede obtenerse de la Tabla VI.3. La figura
VI.4(a) muestra ejemplos de EAL para varios pesos de ejes, y la Figura IV-1(b) ilustra
el cálculo de un factor del camión para un camión simple usando el factor de
equivalencia de carga de la
Tabla VI.3. El procedimiento para el cálculo de Factores del
Camión se ilustra en la Tabla
VI.4.
Figura VI.4. Factores de Equivalencia de Carga.
Pueden determinarse los Factores del camión para camiones
individuales de cualquier tipo o para combinaciones de tipos de camiones (por
ejemplo, unidades simples de 2 ejes, unidades simples de 3 ejes, unidades
trailers-tractor de 5 ejes).
Se dan los Factores del Camión típicos en la Tabla VI.5 para
una variedad de camiones y clasificaciones de carretera.
El Factor de Camión promedio más grande en la Tabla VI.5 es 2,21.
Pero, un Factor de Camión en exceso ha sido reportado para caminos sujetados a
los volúmenes sumamente altos de camiones muy cargados. Bajo ciertas
circunstancias, como caminos de entrada para operaciones comerciales pesadas,
operaciones mineras, o caminos de extracción de madera de los bosques, los
Factores de Camión para los camiones cargados pueden exceder 5.0. Los datos
limitados indican que en algunos casos un grupo de tractores semi-remolques de
5 ejes sumamente cargados puede consistir de tantos como dos tercios de peso
bruto excediendo 329 kN (74000
lb). Varias combinaciones de mezcla de tráfico normal
más ciertos porcentajes de estos vehículos muy cargados pueden usarse
fácilmente para determinar los Factores del Camión Promedio que excedan 2,0
para propósitos de diseño.
TABLA VI.3. Factor
de Equivalencia de Carga*
Tabla IV.4. Ejemplo
de distribución de cargas por eje (basado en el aforo del camión y datos de peso
para carreteras rurales Interestatales típicas de EE.UU.).
Al inicio del proyecto se define un Periodo de Análisis, de
acuerdo a la importancia de la carretera, la confiabilidad de las proyecciones
de tráfico y la disponibilidad de recursos. La vida del pavimento o periodo de
análisis puede extenderse indefinidamente, a través de obras de rehabilitación,
hasta que la carretera quede por cambios en su geometría.
Periodo de Diseño
Un pavimento puede diseñarse para soportar los efectos
acumulativos del tráfico para cualquier periodo de tiempo. El periodo
seleccionado, en años, se llama Periodo de Diseño, al término de éste, se
espera que el pavimento requiera alguna acción de rehabilitación mayor, como
por ejemplo una sobre-carpeta de refuerzo para restaurar su condición.
Carril de Diseño
Para calles y carreteras de dos carriles, el Carril de
Diseño puede ser cualquier carril de la facilidad del pavimento. Para las
calles y carreteras de carriles múltiples es generalmente el carril externo.
Bajo algunas condiciones los camiones pueden viajar más en una dirección que en
la otra. En muchos lugares, camiones cargados viajarán en una dirección y
camiones vacíos en la otra dirección. En la ausencia de datos específicos, la Tabla
VI.1 puede usarse para determinar la proporción relativa de camiones a ser
esperados para el Carril del Diseño.
Crecimiento de Tráfico
El crecimiento puede ser estimado para el diseño usando el
Factor de Crecimiento dado en la Tabla VI.2. Estos factores multiplicados por
la estimación de tráfico del primer año (EAL) dará el número total de repeticiones
de carga esperado durante el Período del Diseño.