Vulnerabilidad de tapas circulares y cuadradas de cámaras y cajas de inspección en redes de acueducto y alcantarillado (2001)
El estudio de vulnerabilidad de tapas circulares y cuadradas de cámaras y cajas de inspección cumplió con los objetivos propuestos donde se estudiaron los diferentes mecanismos de fallas, y donde por la teoría de elasticidad, Timoshenko en su libro Placas y Cáscaras demuestra que los esfuerzos y la deformada cuando las aberturas son pequeñas, tienen el mismo comportamiento de placas sin aberturas en el centro. Como estas tapas están sometidas a cargas móviles, se considera que el camión de diseño, para este tipo elementos debe ser el H-20, el cual cuenta con 15 t por eje, y que por experiencia tomadas de un Supervisor de Aguas y Aguas de Pereira, cuando estos elementos están sometidas a tráfico pesado se deben cambiar continuamente, y el desespero le a llevado a utilizar varillas de 3/4" porque con refuerzo de 5/8" los resultados fueron negativos. En el desarrollo de la solución del problema se recogió información de las diferentes especificaciones de Empresas Publicas de la región, se hizo un muestreo de estado de las tapas en el centro de Pereira, se recogió información del comportamiento de estos elementos en Aguas y Aguas de Pereira, y se hizo un muestreo del flujo vehicular en el centro de Pereira. Con esta información obtenida se analizan las tapas en estudio por el método de la banda finita, y la teoría de la elasticidad; para obtener los momentos de servicio según el camión H-20. Con las especificaciones obtenemos los momentos resistentes de esto elementos, que aplicando de nuevo el método de la banda finita y la teoría de elasticidad por tanteos logramos conocer la carga que estos elementos puedan resistir en el centro. Me parece que para este trabajo se debe resaltar la información obtenida en el muestreo del estado de las tapas, y las experiencias del supervisor de Aguas y Aguas, porque sin esta información el método de la banda finita o la teoría de la elasticidad no hubieran sido suficientes para la solución de problema y las recomendaciones finales de este trabajo final. La problemática de las tapas en estudio radica principalmente en los mecanismos de falla en estudio como son: la resistencia del concreto, estados limites de servicio y estados limites últimos. · Resistencia del concreto. Estos elementos esta sujetos a la intemperie, a la abrasión, a la corrosión del refuerzo, por lo tanto se debe bajar la relación de agua/cemento, para ello y por lo expuesto en capítulos siguientes se recomienda que la resistencia del hormigón debe ser de 350 Kg./cm2. · Estados limites de servicio. En cuanto a la deflexión permisible por el NSR-98, el espesor de los elementos cumple con la norma, inclusive para el camión de diseño H-20, pero por criterios expuestos en el análisis de estados últimos se sugiere, para estos tipos de elementos tanto circulares como cuadrado con y sin aberturas, con una longitud que varíe entre 50 y 90 cm tengan un espesor de mínimo 12 cm · Estados limites últimos. Para el camión de diseño H-20, estos elementos no cumplen a flexión y a cortante; reflejándose un problema en la adherencia del concreto con el refuerzo y en el bloque de esfuerzo a compresión, como resultado final se recomienda un espesor mínimo de 12 cm, refuerzo y hormigón con una resistencia de 4200 kg/cm2 y 350 kg/cm2 respectivamente; además se debe colocar un anillo perimetral soldado del mismo espesor de las varillas de la tapa. Esta recomendación del anillo perimetral debe ser estudiada en laboratorio y me parece que es el motivo de otro trabajo final. En mi concepto el problema de las tapas circulares y cuadradas de cámaras y cajas de inspección, radica en tres criterios fundamentales los cuales son: el camión de diseño, la resistencia del hormigón y la adherencia entre el refuerzo y el hormigón. Solucionados estos tres criterios de diseño, la vulnerabilidad de estos tipos de elementos, es mucho menor. En este documento se da claridad a los ingenieros para la formulación del problema y toma de decisiones, en cuanto a diseño de estos elementos, basados en los conceptos aquí expuestos.