Ficha Técnica 2.115 Re: Rigidez Comparativa del Tubo Fecha: Marzo 1, 1995. Tubo Corrugado de Polietileno Comparado con 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 sin soporte ha sido la prueba de carga entre placas paralelas de acuerdo a la norma ASTM D2412, Propiedades de carga externa de tubos plásticos mediante carga por placas paralelas. Este procedimiento permite realizar de una manera sencilla y repetible una prueba de rigidez relativa, por lo tanto, la calidad de los resultados observados se puede comparar con los valores mínimos estándares y con otros tipos de tubería flexible. Aunque la rigidez del tubo no influye significativamente en el desempeño general de la tubería una vez instalada, nos proporciona una idea sobre las características de manejo e instalación de la tubería durante la construcción en las etapas iniciales de los asentamientos del suelo. Cuando se determinan las propiedades de rigidez de la tubería corrugada de polietileno de acuerdo a las normas 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 a razón de 0.5 pulgadas por minuto. A medida que el tubo se deflecta, el porcentaje de deflexión es graficado contra 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 carga en una máquina de pruebas Instron con registro continuo en forma gráfica (a la derecha). Los valores de carga pueden leerse directamente de la gráfica a niveles de deflexión del 5% y 10%. Carr. a Villa de García Km 0.800, C.P. 66360, Santa Catarina, N.L., México Tel. 01 (81) 8625-4500 al 05 www.adsmexicana.com www.ads-pipe.com
No se requiere ninguna prueba similar en las especificaciones para tubos corrugados de acero o tubos corrugados de aluminio. Para determinar la rigidez del tubo corrugado de polietileno ADS comparado a la de los tubos corrugados de 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 acero corrugados de 18, 24 y 36 de diámetro y en tubos corrugados de polietileno ADS de 15, 18, 24, 30 y 36 de diámetro. Los resultados se muestran en la Tabla 1. TABLA 1 COMPARACIÓN DE LA RIGIDEZ DEL TUBO Rigidez de Tubo, PII Punto de Falla Material de Tubo Diámetro 5% 10% Porcentaje Carga Deflexión Deflexión de Deflexión (libras) Acero Corrugado 36 25.0 17.0 15% 2,300 Calibre 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 16.7 670 Corrugado 18 18.7 14.9 15.1 560 Calibre 16 15 26.7 22.2 24.0 570 Polietileno 36 31.0 22.0 45 4,400 Corrugado 30 46.0 28.0 50 4,140 ADS, Inc. 24 44.0 32.8 60* 2,000 18 45.8 34.6 55 1,980 15 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 falla considerado 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 Figuras 1 y 2. Las curvas fueron desarrolladas de datos reales obtenidos a partir de pruebas y son representativas de cada una de 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 con tubería estándar corrugada de acero calibre 16. 2. La rigidez relativa de la tubería corrugada de polietileno ADS para alcantarillas es considerablemente mas 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 deflexiones considerablemente mayores sin que se produzca el pandeo de sus paredes. La carga requerida para producir pandeo en los tubos ADS es mayor que la carga máxima soportada por un tubo de acero corrugado 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 regularmente comprendida entre el 65% a 75% de la carga requerida para lograr una deflexión del 5%. Basándose en esta información, se deduce que un valor de carga de placa paralela para una deflexión ya sea del 5% o 10% es todo lo que se requiere para especificar la rigidez del tubo. Generalmente una deflexión 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 de tubo a medida que aumenta el diámetro del mismo. Tanto las pruebas de laboratorio y los cálculos realizados muestran que a medida que aumenta el diámetro del tubo, en el caso de tubos de acero y 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 Corrugated Iron or Steel Culverts and Underdrains, American Association of State Highway and Transportation Officials, 1981. 2. AASHTO Designation M-196-801 Interim Specification for Corrugated Aluminum Alloy Culverts and Underdrains, American Association of State Highway and Transportation Officials, 1981. 3. AASHTO Designation M-252-811, Interim Specification for Corrugated Polyethylene tubing, American 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.