Empuje del terreno sobre tubería

[AdrianMQ]

Buenas tardes compañeros, me llamo Adrian, soy nuevo en este foro y ahora mismo estoy terminando mi carrera de ingeniero de obras publicas especialidad en hidrologia en la universidad de la laguna, tenerife, veran ahora mismo estoy haciendo el proyecto fin de carrera y me vienen a la cabeza una serie de dudas a ver si ustedes me pueden echar una mano. En principio os comento como es mi proyecto; en primer lugar se trata de diseñar un sistema de aduccion por bombeo para llevar un caudal de agua de unos 48 m3/h desde un pozo hasta un deposito, con una diferencia de cota de unos 195 m de altura. La altura manometrica es de unos 215 metros, y la carga por sobrepresion por golpe de ariete es de unos 160m, haciendo una altura total de unos 375 m desde el punto mas bajo y a mas presion. Mi tuberia es de acero de 125 mm y 5,4 mm de espesor y con una longitud de 2119 metros (con codos en el plano horizontal como en el vertical), la primera mitad del trayecto de la tuberia de impulsion va al aire libre recorriendo el cauce de un barranco y la mitad restante va enterrada en una zanja. Mi duda es la siguiente; el tramo inicial de la tuberia de impulsion es la zona que mas presion hidrostatica sufre los codos; pues bien como metodo de seguridad debo de colocar unos anclajes sobredimensionados en cada desviacion de la tuberia para si en algun momento falla el sistema anti-golpeariete los anclajes puedan soportar la fuerzas hidrostaticas, pues bien como sabran los empujes debido a las fuerzas que actuan en las tuberias se dividen en 3 componentes, Fx, Fy, Fz (3 dimensiones) donde x y z son las componentes en el plano vertical y las componentes x e y son del plano horizontal, pues mi problema sucede durante la primera desviacion tengo una fuerza resultante horizontal x/y de un valor de 5700 kg de fuerza (altura homogenea + sobrepresion golpeariete), casi 6 toneladas, para una tuberia de acero de 125 mm de diametro y 5,4 mm de espesor, entonces he decidido colocar dicho anclaje empotrado contra el terreno (ya que el trayecto de ese tramo de tuberia va recorriendo el cauce de un barranco) entonces para ahorrar volumen de hormigon contra vuelco y deslizamiento he decidido colocar el bloque de anclaje de hormigon contra la ladera del barranco y con ello conseguir que el terreno absorva toda la fuerza horizontal de empuje de la presion hidrostatica de la tuberia. Mi duda es la siguiente, ¿para determinar el volumen o las dimensiones del anclaje solo tengo que tener presente la tension admisible del terreno?, poniendo un ejemplo, imaginense que tengo un terreno con 2 Kp/cm2 de tension adimisible, entonces aplicando esta formula At=b*h=T*1.5/σ , obtengo las dimensiones del bloque de anclaje no?, donde; At=area del bloque de anclaje en contacto con el terreno, b=ancho del bloque, h=altura del bloque, T=empuje de la presion contra el terreno, 1.5=coef. de seguridad, y σ=tension admisible del terreno (en este caso 2 kp/cm2). Ya con esta superficie (b*h) el terreno absorve el empuje horizontal provocado no? con ello, tambien se cumple mis condiciones de vuelco y deslizamiento verdad?, bueno les agredeciria mucho su respuestas compañeros. Saludos.

[Ruben]

Hola Adrián: Si interpreté correctamente tu situación (un croquis ayudaría) , es de una carga  horizontal aplicada sobre un terreno.
De ser así, si la tensión admisible que citas es la deducida para cargas verticales no te vá a servir.
El enfoque debería pasar el mecanismo de empuje pasivo, el que le provoca la estructura al suelo.
Imagino que también tendrás limitaciones para los desplazamientos de la tubería y entonces habría que hacer una estimación de los mismos.

[AdrianMQ]

Gracias por tu respuesta Ruben, efectivamente a la tension admisible del terreno le he aplicado un coeficiente reductor de 0.5 con ello me queda que la tension admisible del terreno sobre los empujes horizontales es de 1 Kp/cm2, intentare realizar un croquis sencillo para que puedas apreciarlo con la mayor brevedad posible el diseño del anclaje.