Esta
vez Prontubeam vuelve para hablaros de la cimentación de los tanques de
almacenamiento. En este caso, particularmente, se trata de la cimentación anular de un tanque. Voy a
contar una experiencia real de un cálculo de una cimentación de este tipo que
podía haber terminado “regular”, es decir, con una fisuración de campeonato,
por no decir fallo de la cimentación.
Para
aquellos que no estéis muy familiarizados con este tipo de cimentación, os
pongo en contexto rápidamente. La cimentacion de tipo anular de tanques se trata
de un anillo de hormigón armado que se rellena en su interior con un terreno
bien compactado que permita que parte del tanque repose sobre el mismo de forma
uniforme. La siguiente imagen nos da una idea de cómo es esta cimentación.
El peso
del tanque se reparte parcialmente sobre el anillo de hormigón y el terreno de
debajo del tanque. En el caso ocurrido, el ingeniero/a que llevó a cabo del
cálculo decidió realizar una simplificación para facilitar el cálculo. Pensó en
asemejar el anillo de hormigón a una viga recta apoyada sobre muelles (terreno
winkler) para ver cómo se comportaba bajo distintas acciones, incluso teniendo
en cuenta una posible torsión ya que el tanque no apoya justo en la directriz
de la viga. ¿Qué paso? Que el efecto del terreno en este caso prima por encima
de todo, y más aún con la sobrepresión del agua de llenado y… no lo consideró.
Nos
vamos a centrar en que ocurre con la parte del terreno y su efecto en el anillo
de hormigón. Como sabemos, cuando se aplica una presión sobre un terreno que se
encuentra sujetado por un muro, esta presión se traduce en un empuje horizontal
en el muro:
Algo semejante
pasa con las presiones que ejerce el peso tanque sobre el terreno: Se traducen
en un empuje de dirección radial sobre las paredes del anillo.
Y si
resolvemos el equilibrio en el anillo debido a estas presiones radiales,
aparecen unos esfuerzos de tracción como se ve en la figura de arriba y que se
muestra a continuación (fuerza N y F respectivamente):
Es
decir aparecen unos esfuerzos proporcionales a la presión radial que no debemos
olvidad. Para que nos hagamos una idea os dejo unos números que muestran la
magnitud de este efecto y lo comparamos con la armadura que nos habría salido
por mínimos según normativa:
Supongamos
un tanque de 15 metros de alto y 10 metros de diámetro, esto hace un peso
total:
Si
traducimos a fuerzas radiales dividimos por el el perímetro del anillo, que
para simplificar lo hacemos del mismo diámetro del tanque (10m), lo que hace
367.8kN/m y aplicando la fórmula de arriba se traduce en una tracción:
F = 1839kN (nada despreciable eh)
A esto
tenemos que sumarle el peso del terreno y además aplicar a ambos el coeficiente
de empuje, pero como aquí trato de mostrar un ejemplo simplificado, supondremos
3t/m^2 adicionales por el efecto del terreno y aplicaremos el coeficiente de
empuje, que supondremos 0.3 ya que no es objeto del artículo el cálculo del
coeficiente. Luego
Vemos
qué armado nos saldría por cálculo para aguantar estos 665kN de tracción y lo
comparamos con el mínimo requerido por normativa para una viga de 1m de canto y 300mm de ancho (no podemos
poner un ancho menor de 300mm por normativa). Es decir, basándonos en la
sección siguiente, Df=1m y t=0.3m.
Este
infra dimensionamiento de la armadura nos llevaría a unas segurísimas fisuras
en la cimentación que podrían acaban o bien en el “colapso” de la cimentación o
al menos en una importante corrosión del armado.
Este
artículo es un caso de cálculo real que se quedó en el papel, es decir, el
ingeniero dudó de la simplificación realizada y realizó el cálculo completo del
anillo, por lo que se construyó con el armado adecuado. Espero que os haya
gustado o que sirva para que no se le pase a más gente este “efectillo” de las
tierras en el interior de los anillos de cimentación para tanques.
Referencias:
http://www.argudoyasociados.com
http://aim-andalucia.com/muros_HA_calc_empuje_y_proyec.htm
http://catedra.ing.unlp.edu.ar
http://www.tesisenred.net/bitstream/handle/10803/6739/12EAsm12de13.pdf?sequence=12
http://diegomallof.blogspot.com.es/2012_09_01_archive.html