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• Miguel Cespedes

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MEMORIA DE CALCULO

MC-EST-04-2017- POSTE

DISEÑO DE POSTE DE CONCRETO ARMADO L=28 Mts

PROYECTO: ANÁLISIS Y DISEÑO DE POSTE DE CONCRETO ARMADO L=28 Mts MEMORIA DE CALCULO

DISEÑO DE POSTE DE POSTE CONCRETO ARMADO L=28 Mts MC-EST-04-2017-

MEMORIA DE CALCULO MC-EST-04-2017- POSTE

CONSTRUCCIONES SEGURAS E.I.R.L. Jr. Las Caléndulas 1040 Urb. Las Flores Lima 36 l Perú Tel: (+511) 999-983476

Pag.

Rev. A I

MEMORIA DE CALCULO

MC-EST-04-2017- POSTE

ANÁLISIS Y DISEÑO DE POSTE DE CONCRETO ARMADO L=28 Mts 1.0

Pag.

Rev. A 1

MEMORIA DESCRIPTIVA 1.1

GENERALIDADES

TECNOLOGÍA EN CONCRETO TÉCNICOS S.A.C. (TECCONTEC S.A.C.) es una empresa industrial peruana dedicada a la fabricación de postes y accesorios de concreto armado centrifugado y vibrado respectivamente, de uso en redes eléctricas y telefónicas. Inició sus operaciones enprueba de calidad por lote, el año 1977 y desde entonces viene trabajando, ofreciendo cobertura nacional desde su sede principal en el Km. 24 Panamericana Norte, Av. Micaela Bastidas Lt. 9 - Comasen Lima. En sus casi 36 años en el mercado nacional TECCONTEC S.A.C., ha fabricado postes, crucetas, ménsulas, ductos, pastorales, etc., para la ejecución de obras de Alumbrado Público en red subterránea, líneas áreas de baja, media y alta tensión, redes de telefonía, tuberías y cajas de registro, etc.siendo aprobados sus productos por entidades públicas y privadas. La planta de Lima se encuentra en capacidad de producir postes y accesorios de concreto para cualquier parte del territorio nacional, ya que cuenta con la infraestructura necesaria para el suministro y con personal altamente capacitado para fabricar postes desde 3 m. y mayores de 13 m. de altura. A petición de la empresa “DESARROLLOS TERRESTRES S.A.” especializada en infraestructura de telecomunicaciones, hemos realizado el proyecto estructural de un Poste – Monopole de altura 28,00 m. de los cuales 24,00 m estaran expuestos sobre el terreno y 4,00 m enterrados. Estos postes seran ubicado el 90% en Lima, en cualquier estación cuya configuración de antenas se corresponda con las consideradas en este Estudio. El diseño del citado Poste de altura 28,00 m. que se plantea utilizar para la instalación de antenas de transmisión, determinará las secciones del mismo que para las solicitaciones actuantes, permita su supervivencia y estabilidad ante las fuerzas verticales gravitacionales actuantes y ante las fuerzas horizontales de viento y sismo. El cálculo de las cargas por franjas de los equipos adosados, a nivel del eje de la antena y esquema “pesos y cargas”, se considera en esta oportunidad la proporcionada por la empresa “DESARROLLOS TERRESTRES S.A.” La presente memoria de cálculo describe los criterios adoptados para la análisis y diseño estructural del Monopolo de 28.00m a ser fabricado en concreto armado por la empresa TECCONTEC, ubicada en la provincia de Lima, departamento de Lima. En la presente también se especifican los materiales utilizados, las cargas consideradas y sus combinaciones, método de análisis, las normas y códigos que se emplearán en el presente informe. 1.2 CODIGOS Y ESTANDARES NORMATIVOS Para el desarrollo de la ingeniería, se hará uso de los siguientes códigos y estándares: Norma E-020 (Norma Peruana de Cargas) Norma E-030 (Norma Peruana de Diseño sismoresistente) Norma E-050 (Norma Peruana de Suelos y Cimentaciones) Norma E-060 (Norma Peruana de Concreto Armado) Norma TIA-222G NTP 339.027 Norma DGE 015-PD-1 1.3 PLANOS REFERENCIALES Plano de estructuras :

E-1

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ANÁLISIS Y DISEÑO DE POSTE DE CONCRETO ARMADO L=28 Mts

Rev. A

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1

1.0 GENERALIDADES Las dimensiones de la estructura y características del material a analizar son las que se entregan a continuación:

1.1 MATERIALES CONCRETO ESTRUCTURAL Esfuerzo Mínimo de Compresión (f'c) Peso Unitario del Concreto Reforzado

350 2.4

Kg/cm2 Ton/m3

ACERO DE REFUERZO Esfuerzo Mínimo de Fluencia (fy)

4200

Kg/cm2

ACERO PARA LA CONEXIÓN

30 cm

1.2 GEOMETRÍA DEL POSTE Altura (h) Diametro exterior superior Diametro exterior inferior Diametro interno Conicidad (Norma NTP 339.027) Altura de empotramiento, he = h/7

= = = = = =

28 30 72 10 1.50 4

10 cm

m cm cm cm cm/m m

Las secciones para análisis serán las siguientes:

28 m H (m) 24 20 16 12 8 4 0

Diametro Ex. (cm) 30 36 42 48 54 60 66

he

72 cm

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ANÁLISIS Y DISEÑO DE POSTE DE CONCRETO ARMADO L=28 Mts 2.0

Rev. A

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2

MEMORIA DE CARGAS 2.1

TIPOS DE CARGAS i. Peso Propio (D).

Son cargas provenientes del peso de los materiales, dispositivos de servicio, equipos, tabiques, y otros elementos que se consideran permanentes. Metrado de peso propio Volumen de concreto * 2.4 ton/m3

Peso del poste :

Altura sobre el nivel del terreno (h) Radio exterior superior Radio exterior inferior Radio interno

= = = =

24 0.150 0.330 0.050

=

10.46 ton/m3

m m m m

ii. Sobre carga (L). Cargas que provienen de los pesos no permanentes en la estructura, que incluyen los materiales, equipos y otros elementos móviles estimados en la estructura. Para la sobrecarga, se utilizará la siguiente configuración brindada por el cliente : EQUIPOS FRANJA 1 CleanSite RRU MastilesRF FRANJA 2 RF RRU MatilesRF Roldana Radomo MW con soport FRANJA 3 RF RRU MatilesRF Roldana Radomo

LARGO (M)

ANCHO (M)

PESO (KG)

CANTIDAD (UND.)

2.92 0.44 1.00

0.43 0.42 0.63

192.00 20.00 10.00

1 3 2

2.60 0.44 1.00 3.20 0.60

0.55 0.42 0.63 2.70 circular

49.00 14.00 10.00 250.00 270.00 40.00

6 12 6 1 1 2

2.60 0.44 1.00 4.00

0.55 0.42 0.63 2.70

38.00 35.00 10.00 250.00 270.00

6 12 6 1 1

PESO TOTAL (KG) 267 192 60 15 1,122 294 168 60 250 270 80 1,268 228 420 60 250 270

N. E. A. (M) (1) 25.80 23.40 22.70 22.70 22.70 22.70 22.40 22.50 (2) 21.00 18.50 18.50 18.50 18.40 16.00 (2)

MW con soport

0.60

circular

1

40.00

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40 MC-EST-04-2017- POSTE

ANÁLISIS Y DISEÑO DE POSTE DE CONCRETO ARMADO L=28 Mts EQUIPOS

LARGO (M)

OTRAS CARGAS HERRERIA EQUIPO ADOSADO TOTAL (kg)

ANCHO (M)

0.42

CANTIDAD (UND.)

PESO (KG)

1

0.60

PESO TOTAL (KG) 800 400 400 3,457

iv. Cargas de Viento (W) Análisis de cargas que representan la accion del viento y están reglamentadas por la norma E.020 Cargas Según normativa E 0.20 Velocidad de diseño (Vh)

Del Mapa eólico del peru: Lima

V

=

100

km/h

La presion del viento

De la tabla 4

C

=

0.7

Acciones del Viento sobre el Cuerpo del Poste Fv (10.5)=

Ph (10.5) * Area

Rev. A

Pag.

(1) N. E. A. = NIVEL DE EJE DE ANTENA (medidos a partir del piso) (2) Ranurado (3) Carga axial a lo largo del poste

Ubicación:

17.00

(para secciones circulares o elipticas )

3

N. E. A. (M) (1) - (3) 17.50

Vh (10.5)

=

101.079 km/h

Ph(10.5)

=

35.7595 Kgf/m2

Area =>

=

11.52 m2

Fv (10.5)=

411.949 Kgf

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ANÁLISIS Y DISEÑO DE POSTE DE CONCRETO ARMADO L=28 Mts

Rev. A

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Acciones del Viento sobre los accesorios del poste EQUIPOS

AREA (M2)

FRANJA 1 CleanSite 1.26 RRU 0.18 MastilesRF 0.63 FRANJA 2 RF 1.43 RRU 0.18 MatilesRF 0.63 Roldana Radomo 8.64 MW con soport 0.28 FRANJA 3 RF 1.43 RRU 0.18 MatilesRF 0.63 Roldana Radomo 10.80 MW con soport 0.28 OTRAS CARGAS HERRERIA EQUIPO ADOSADO 0.25 TOTAL FUERZA DEL VIENTO, Fv (kgf)

h (M)

CANT. (UND.)

Vh km/h

24.00 23.40 22.70

121.24 120.57 119.76

1 3 2

22.70 22.70 22.70

119.76 119.76 119.76 119.53 117.73

6 12 6

22.50 21.00 18.50 18.50 18.50 16.00 17.00

114.49 114.49 114.49 110.89 112.38

17.50

113.10

-

-

N.D.W m 24 25.8 23.4 22.7 22.59 22.7 22.7 22.7 -

1 2

1

50.2 50.2 50.2 -

1 1

51.4 50.9 50.2

22.5 21.0 17.30 18.5 18.5 18.5

6 12 6 -

Ph Kgf/m2

50.0 48.5 45.9 45.9 45.9 -

16.0 17.0 17.50 17.5

43.0 44.2 44.8

Fv Kgf 140 64.60 28.21 47.44 1,191 430.73 111.33 189.76 432.06 27.43 1,146 393.65 101.74 173.43 464.84 12.50 11 11.28 2,901

(1) N. D. W. = NIVEL DONDE ACTUA LA FUERZA DE VIENTO (medidos a partir del piso) iv. Cargas de Sismo (E) Análisis de cargas estáticas o dinámicas que representan un evento sísmico y están reglamentadas por la norma E.030 de diseño sismorresistente. Según normativa E 0.30

FUERZA SISMICA

Parametros sismicos Z = 0.45 (ZONA 4 - Lima) U = 1.00

4

S F

=

2.8026 ton

=

Pe = Pe =

MEMORIA DE CALCULO

1.10 Peso propio + 0.25 *Sobrecarga 11.32 ton

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ANÁLISIS Y DISEÑO DE POSTE DE CONCRETO ARMADO L=28 Mts 2.2

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COMBINACIONES DE CARGAS

Combinaciones por Esfuerzos Admisibles En el proceso de diseño se tomaron en cuenta aquellas combinaciones que produjeron los efectos más desfavorables para todas las secciones de las estructuras.

Tipo de combinacion

Combinaciones por esfuerzos permisibles - ASD

D

L

1 COMB1: D+L

1.00

1.00

2 COMB2: D+W

1.00

3 COMB3: D+0.7E

1.00

W

E

1.00 0.70

Combinaciones por Resistencia En el proceso de diseño por el método de factores de carga y resistencia, En el proceso de diseño se tomaron en cuenta aquellas combinaciones que produjeron los efectos más desfavorables para todas las secciones.

Tipo de combinacion

Nota:

Combinaciones por resistencia - LRFD

D

L

1 COMB4: 1.4D+1.7L

1.40

1.70

2 COMB5: 1.2D + 1.3 W

1.20

3 COMB6: 1.2D+1.0 E

1.20

W

E

1.30 1.00

Rev. A 5

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ANÁLISIS Y DISEÑO DE POSTE DE CONCRETO ARMADO L=28 Mts 3.0

Rev. A

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ANÁLISIS ESTRUCTURAL

i. MOMENTO FLECTOR Combinacion predominante:

H (m) 24 20 16 12 8 4 0

ASD COMB2: D + W Diametro Ex. (cm) 30 36 42 48 54 60 66

M (ton-m) ASD 0 3.64 10.48 20.43 30.39 41.99 53.60

LRFD COMB5: 1.2D + 1.3 W M (ton-m) LRFD 0.0 4.7 13.6 26.6 39.5 54.6 69.7

DMF - LRFD

DMF - ASD 24

24

20

20

16

LONGITUD (M)

LONGITUD (M)

16 12 8

8 4

4 0

12

0 0

10

20

30

40

50

MOMENTO FLECTOR (ton - m)

60

0

10

20

30

40

50

60 70

MOMENTO FLECTOR (ton - m)

80

6

MEMORIA DE CALCULO

#VALUE!

Rev. A

#VALUE!

Pag.

ii. FUERZA CORTANTE Y AXIAL Combinacion predominante para la fuerza cortante:

ASD COMB2: D + W

LRFD COMB5: 1.2D + 1.3 W

Combinacion predominante para la fuerza axial:

ASD COMB1: D + L

LRFD COMB4: 1.4D + 1.7L

H (m) 24 20 16 12 8 4 0

Diametro Ex. (cm) 30 36 42 48 54 60 66

F. cortante V (ton) V(ton) ASD LRFD 0.14 0.18 1.33 1.73 2.49 3.24 2.49 3.24 2.90 3.77 2.90 3.77 2.90 3.77

F. axial P (ton) ASD 0.27 2.14 4.48 6.73 8.62 11.00 13.92

DFC - LRFD

24

24

20

20

16

16

LONGITUD (M)

LONGITUD (M)

DFC - ASD

12 8 4 0

P(ton) LRFD 0.45 3.41 7.07 10.46 13.11 16.43 20.52

12 8 4

0

0.5

1

1.5

2

2.5

FUERZA CORTANTE (ton )

3

3.5

0

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

FUERZA CORTANTE (ton )

3.5

4

7

MEMORIA DE CALCULO

#VALUE!

#VALUE!

Rev. A Pag.

iii. DESPLAZAMIENTOS Combinacion predominante:

24 20 16 12 8 4 0 ∆ Red:

Diametro Ex. Diametro Int. (cm) (cm) 30 10 36 10 42 10 48 10 54 10 60 10 66 10

Area (cm2) 628.3 939.3 1306.9 1731.0 2211.7 2748.9 3342.7

I (cm4) 39269.9 81957.1 152254.1 260085.4 416901.9 635681.6 930929.3

∆ (cm)

∆ Red (cm)

∆ Red/H

73.1 55.4 44.3 33.2 22.1 11.1 0.0

41.1 31.1 24.9 18.7 12.5 6.2 0.0

0.017 0.016 0.016 0.016 0.016 0.016

Desplazamiento reducido, cuando el viento actua al 75%

DESPLAZAMIENTO CON EL VIENTO AL 75% 24

20

16

LONGITUD (M)

H (m)

ASD COMB2: D + W

12

8

4

0 0.0 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0 35.0 40.0 45.0

DESPLAZAMIENTO (cm)

8

4

0 0.0 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0 35.0 40.0 45.0

DESPLAZAMIENTO (cm)

MEMORIA DE CALCULO #VALUE! 4.0

DISEÑO i. DISEÑO DEL POSTE POR FLEXIÓN Y CARGA AXIAL H (m) 24 20 16 12 8 4 0

M (ton-m) LRFD 0.0 4.7 13.6 26.6 39.5 54.6 69.7

P(ton) LRFD 0.45 3.41 7.07 10.46 13.11 16.43 20.52

Diametro Ex. (cm) 30 36 42 48 54 60 66

350 4200

Kg/cm2 Kg/cm2

Para el nivel +0.00 Esfuerzo Mínimo de Compresión (f'c) Esfuerzo Mínimo de Fluencia (fy) Seccion de la columna Diametro de la seccion: recubrimiento

66 5

cm cm

#VALUE!

Rev. A Pag.

9

Se observa del diagrama de iteracion que la seccion del corte A-A, cumple con las solicitaciones de fuerza axial y momento. MEMORIA DE CALCULO #VALUE!

#VALUE!

Rev. A Pag.

10

Para el nivel +12.00

Esfuerzo Mínimo de Compresión (f'c) Esfuerzo Mínimo de Fluencia (fy)

350 4200

Kg/cm2 Kg/cm2

Seccion de la columna 48 5

Diametro de la seccion: recubrimiento

cm cm

Se observa del diagrama de iteracion que la seccion del corte B-B, cumple con las solicitaciones de fuerza axial y momento. La cuantia minima del espiral ƿ min

=

0.00499

se asume un espiral de diametro 3/8"

s

=

15

cm

Se usara espiral 3/8" espaciadas 15 cm

MEMORIA DE CALCULO

#VALUE!

#VALUE!

Rev. A Pag.

i. DISEÑO DE BRIDA POR CORTANTE UBICACIÓN DE LA BRIDA

+12.00 mts

Por lo tanto la brita soportara una cortante de: V(ton) LRFD 3.24

H (m) 12 Vu =

fnv = =

Diametro Ex. (cm) 48

0.75*Area * fnv

Vu =

5.0

para pernos A307, de 1 " de diametro

6.99

ton

27.00 klb/pulg2 1.90 ton/cm2

se considera 10 pernos de 1" >

V

=

3.24

ton

OK

VERIFICACIONES

i. VERIFICACION DEL DESPLAZAMIENTO para el: ∆ (cm) = 73.1 Angulo tope

=

arctan(

∆ /h)

=

1.74°

La normativa TIA-222G que estamos cumpliendo permite una deformación máxima de 1,0° para el 75% de la velocidad de viento, si consideramos este artificio tenemos: 0,75 x 100 km/h = 75 km/h Como en la fórmula de las fuerzas de viento la velocidad es una variable al cuadrado ( V² ) Entonces: (75 ² / 100 ² ) = 0,5625 Ø = 0,5625 x 1,74° = 0,98°