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ESCUELA MILITAR DE INGENIERÍA UNIDAD ACADÉMICA SANTA CRUZ CARRERA DE ING. CIVÍL

TRABAJO PRÁCTICO

“POSTES DE HORMIGON PRETENSADO”

ING. JUAN CARLOS MOJICA APARICIO CARLOS FELIX AGUIRRE LINCE LUIS MARCELO CEDRO DURAN

SANTA CRUZ DE LA SIERRA 2017

1.- INTRODUCCION Son piezas fabricadas de hormigón pretensado de sección circular de altura variable, son elementos de montaje para instalación de tendido eléctrico de todo tipo. Uso y aplicación Los postes de hormigón Pretensado son utilizados en los tendidos de redes eléctricas, cableados adicionales (Redes Telefónicas, Red de Televisión por Cable). Se fabrican según normas establecidas por las compañías eléctricas a nivel nacional. Tienen la ventaja de tener una altísima resistencia a la flexo tracción soportando deformaciones importantes sin fisura miento y soportando impactos fuertes sin romperse. El método para transportar y/o distribuir la electricidad es mediante cables aéreos desnudos no que son soportados por torres/postes, trataremos sobre los tipos de torres o postes más utilizados en líneas de baja y alta tensión. Generalizando los tipos de postes que existen son: - Postes de madera. - Postes de hormigón. - Postes metálicos Debido a los progresos en la Ingeniería civil y en la tecnología arquitectónica, el concreto pretensado ha reemplazado al concreto reforzado en la producción de estos productos. La resistencia y el bajo costo de producción de estos productos de concreto pretensado, así como sus características antiácida, anticorrosiva y anti-fatiga, han hecho a este material de construcción muy práctico, siendo aceptado ampliamente por las industrias de la construcción.

Postes de hormigón armado: este tipo de poste es el que más se utiliza en redes de baja tensión. La ventaja principal de este tipo de postes es su duración ilimitada además de no necesitar mantenimiento. El mayor inconveniente es el precio con respecto a los postes de madera y que al ser más pesados se incrementan los gastos en el transporte.

Postes de hormigón armado vibrado: con la finalidad de mejorar las cualidades del hormigón armado se fabrican este tipo de postes. Suelen tener una altura entre los 7 y 18 m y su sección es rectangular o en forma de doble T. La principal ventaja (que hace que sean los más utilizados) de este tipo de postes es que se puede fabricar en el lugar de su implantación y así ahorrarse los gastos en transportes.

Postes de hormigón armado centrifugado: este tipo de postes se emplea desde electrificaciones en ferrocarriles, en líneas rurales en baja tensión y alta tensión incluido líneas de 220 KV, mástiles para alumbrado exterior (en el reglamento antiguo llamado

alumbrado

público),

además

en

combinación con varios postes se pueden realizar configuraciones de apoyos en ángulo, derivación, anclaje, etc. No son empleados en lugares de difícil acceso precisamente porque su fabricación no puede realizarse en talleres provisionales. Postes

de

hormigón

armado

pretensado: este tipo de postes cada vez es más utilizado ya que su precio resulta mucho más económico que los del hormigón corriente.

Para la designación de los postes, el conjunto de letras nos dicen:

Aparte de usar los postes como soporte de alambres y cables, estos también son utilizados en el montaje del alumbrado de calles y antenas. Los apilados de concreto pretensado son utilizados en la cimentación de construcciones, maquinarias pesadas, puentes elevados, autopistas. Incluso, aunque los postes y pilas difieran en su uso, sus procesos de manufactura son parecidos. Ventajas de Uso 

Vida util ilimitada



Alta resistencia a la corrosión.



No requiere mantenimiento.



Alta resistencia al flexo tracción.



Resistencia

en

todas

las

direcciones de uso. 

Alturas y resistencias variables.



Fácil y rápida instalación.



Fabricados

vigentes.

según

normas

PROCESO CONSTRUCTIVO Los postes de hormigón pretensado son producidos mediante un proceso de fundido centrífugo. El metal utilizado en este proceso es reforzado para evitar las deformaciones causadas debido a la presión hidrostática del concreto húmedo. El mezclado de hormigón proporciona una distribución uniforme de los agregados. Agregados finos y gruesos tendrán la misma gravedad específica. El hormigón tendrá una resistencia de compresión mínima de 350 Kg/cm2 después de 28 días.

Materias primas. 1.

Cemento: Cemento Portland tipo 1.

2.

Agregados: Granito limpio (resistente y durable) Arcilla, polvo, materias orgánicas, o cualquier otra sustancia nociva no debe ser considerada.

3.

Alambres de acero pretensado: Los alambres utilizados en este proceso productivo son los alambres de acero de diseño resistente. Para un alambre de 7mm de diámetro, la resistencia de tensión es de 155 Kg/mm2 y su rendimiento de resistencia de 135 Kg/mm2. Para un alambre de 5mm de diámetro, la resistencia de tensión es de 165 Kg/mm2 y su rendimiento de resistencia de 145 Kg/mm2.

1.

Ensamble de la jaula: Rollos de alambres son enderezados y cortados a una longitud correcta. Después que los remaches son colocados a ambos extremos, los alambres son montados en forma de una jaula.

2.

Fijado de los moldes: Placas de extensión y placas terminales son fijadas a la jaula por medio de tuercas de anclaje. Luego la jaula es levantada y colocada sobre la base media del molde.

3.

Tensado de las barras de acero: Los alambres del concreto pretensado son cargados contra el molde por medio de un eje central y una placa de carga. La tensión es cargada en una sola operación, estirando los torones en uno de los extremos asegurando una resistencia uniforme en los alambres del concreto pretensado y produciendo por lo tanto un apilado o poste recto.

La deformación del hierro corrugado alcanza una resistencia de hasta 6000 Kg/cm2 estirándose como chicle, como así también el alambre preforzado llamado también trenzas, cada una alcanza una resistencia de hasta 16000 kg/cm2. Pero solo se jala hasta 14000kg/cm2 por seguridad. En Bolivia los hierros alcanzan a medir hasta los 12 mts y si se necesita más largo se lo importa de Brasil.

4.

Mezcla y Vaciado del Concreto: El concreto es vaciado en una tolva de alimentación. Luego, el concreto es vaciado sobre la base media del molde por medio de un alimentador reversible de husillo. La otra parte del molde (parte media superior) es fijada con pernos a la base media.

5.

Curado a vapor: El proceso de curado facilita el desmolde de los postes en sólo 24 horas. Después que se realiza la inspección de calidad. El proceso se realiza con vapor seco durante un periodo de 3 horas.

CAPACIDAD DE PRODUCCIÓN.

La capacidad de producción anual es de 15,000 piezas. Esta capacidad de producción está basada en un horario de 300 días de trabajo al año, con turnos de ocho horas diarias, sin incluir el tiempo de curado y desmoldado. La capacidad de producción diaria de la planta es de 50 piezas. ESPECIFICACIONES TECNICAS NECESARIAS (CRE)

1.

Generalidades

Esta especificación cubre el diseño y construcción de postes de hormigón armado pretensado para ser empleados como soporte de líneas áreas destinadas a líneas de telefonía, tv cable, internet, etc. 2.

Diseño y Planos

El proveedor someterá a consideración de CRE LTDA. el diseño estructural completo de cada tipo de poste, detalles típicos, planos, especificaciones y cálculos estructurales de los postes.

El poste será de sección circular, cuya cara exterior tendrá un acabado uniforme, sin oquedad visto y lisa en toda la longitud del poste a través de toda su superficie, de forma tronco cónico con un hueco longitudinal concéntrico.

Los postes tendrán perforaciones con las dimensiones y distancias especificadas en los planos adjuntos y deben ser tomadas en cuenta al fabricar el molde.

3.

Materiales Los ensayos de los materiales y del concreto se harán de acuerdo a las normas ASTM (Américan Society of Testing and Materials). Deben ser presentados al inspector de la CRE, una relación de los ensayos de control de calidad de los materiales. El inspector tiene la libertad de presenciar estos ensayos y acompañar todas las fases de fabricación.

4.

Inspección

El Inspector designado por CRE tendrá acceso al lugar de fabricación para inspeccionar cada etapa del proceso. El constructor ofrecerá todas las facilidades para estas inspecciones sin costo adicional para CRE.

El costo de las pruebas en su totalidad será cubierto por cuenta del proveedor y deben estar previstos e incluidos en el costo unitario de los postes a fabricar.

El hormigón será colocado en el encofrado de tal manera que permita un perfecto acabado, no se aceptaran parches ni revoques en los postes. Los moldes deberán ser adecuadamente diseñados para obtener las Dimensiones señaladas en los planos que se adjuntan.

5.

Terminado superficial

Al ser retirados los moldes, los postes presentarán una terminación uniforme. Las aristas, en caso de haberlas, serán vivas y mostrarán una apariencia neta y definida. La existencia de fisuras de anchos menores de 0.1 mm o la presencia de un cuarteo superficial no serán tomados en cuenta para la apreciación del terminado superficial.

6.

Marcado en los Postes

La identificación debe ser realizada directamente en el concreto (o en planchas metálicas si el proceso de fabricación lo exigiera) de acuerdo a las siguientes indicaciones.

Debe ser grabada en bajo relieve, con profundidad en 2 y 5 mm de forma legible e indeleble antes de la cura total, lo siguiente ( en el siguiente orden descendente ): o Longitud total del poste. o Tensión mecánica de rotura en Kilogramo o Nombre de la Cooperativa: CRE LTDA. o Marca de fabricante y fecha (día/ mes/ año) de fabricación

En poste de 8 metros, la identificación debe estar alineada paralelamente al eje del poste, deberá comenzar a partir de 370 cm de la base, y tener un máximo de 1 metro de largo hacia arriba. El largo máximo de los caracteres (letras y números) debe ser de 3 a 5 cm. El poste debe tener una señal marcada en forma indeleble junto a su centro de gravedad para facilitar el manipuleo, izamiento y plantado. 6.

Cubrimiento de la armadura Cualquier parte de la armadura longitudinal o transversal debe tener recubrimiento de concreto con espesor mínimo de 15 mm excepción de las perforaciones. Las trenzas pretensadas que constituyen la resistencia mecánica de los postes y definen la vida útil de los mismos, deben ser totalmente recubiertas con concreto para evitar la oxidación de las mismas, de tal manera que no deberán ser vistas en las perforaciones y en la cima y base de los postes.

7.

Tolerancia en medidas Se admiten las siguientes tolerancias para las dimensiones de poste.

8.



50 mm para la longitud nominal.



5 mm para las dimensiones transversales.



2 mm para el diámetro de las perforaciones

Verificación de Control de calidad

Deberá ser presentados al inspector una relación de los ensayos de control de calidad de los materiales utilizados.

9.

Ensayos Los ensayos están destinados a la verificación de: o Resistencia a la carga de trabajo. o Elasticidad. o Resistencia a la carga de rotura. o Recubrimiento y distancia a la armadura.

El

costo del control de calidad de la fabricación y los ensayos corre por cuenta del fabricante. 10.

Ensayos no Destructivos

El tamaño de la muestra será de 2 piezas en caso de que los dos postes estén de acuerdo a lo especificado, el lote de (50 piezas) es aprobado. El rechazo de los dos postes implica el rechazo definitivo de todo el lote, el rechazo en uno de los postes escogidos, da lugar a tomar una segunda muestra del lote de 3 piezas adicionales. Verificación de la carga real de ruptura del poste Manteniendo las condiciones de empotramiento aplicar esfuerzos cada vez mayores hasta alcanzar la rotura del poste.

El valor máximo leído en el dinamómetro se considera la carga real de ruptura del poste. El valor debe ser superior al 100% de la carga nominal de trabajo y los valores de rotura del poste deben ser: - 200 Kg para postes de 8,5 m. La verificación del espesor del recubrimiento y la distancia a la armadura debe ser realizada en 5 puntos a lo largo de la longitud de cada poste sometido a ruptura.

11.

Dimensiones de los postes.

La verificación de los diámetros de la base y cima, distancias entre agujeros sus diámetros y orientación se realizará de acuerdo a planos proporcionados. Todos los postes requeridos para los ensayos destructivos deben ser sustituidos por el fabricante por unidades nuevas en perfecto estado sin ningún costo para CRE el número de postes a someter a prueba dependerá del número a adquirir como lo anteriormente descrito.

12.

Reposición de Postes Sometidos a Ensayos

13.

Carga de rotura:

Es la máxima carga estática determinada experimentalmente, aplicada a 20 cm por debajo de la cima y normalmente al eje del poste en una dirección determinada, que es capaz de soportar el poste inmediatamente antes del colapso estructural del mismo.

15.1

CARGA NOMINAL DE ROTURA (R):

Es la carga de rotura indicada por el fabricante y garantizada por el proponente. 15.2

CARGA LÍMITE DE FISURACIÓN NOMINAL (F):

LENTE OPTICO PARA MEDIR EL DIAMETRO DE LAS FISURAS

Aquélla que aparecen fisuras transversales al eje del poste con un ancho mínimo de 0,05 mm. CARGA LÍMITE ABERTURA DE FISURAS NOMINAL (E): Valor máximo de la carga bajo la cual la abertura de las fisuras producidas no supera los 0,1 mm.

LONGITUDES DE LOS POSTES DE HORMIGON

LONGITUD TOTAL (L): Es la distancia entre las secciones de la base y la cima.

LONGITUD DE EMPOTRAMIENTO (Le):

Es el 10% de la longitud total, medida desde la sección extrema mayor (base). Corresponde a la parte del poste que se empotrará en la fundación.

LONGITUD ÚTIL (h):

Es igual a la longitud total menos la de empotramiento.

Datos

f’c = 350 kg/cm2 fpy= 18000 kg/cm2 Ec= 393105 kg/cm2 Carga de Trabajo = 1000 kg Alambres = tira de 3 alambres de 3mm As=1.17cm2 44 cm

9.3 m

11 m

1.7 m

Parte superior

Parte inferior

De=35 cm

De=55 cm

Di=20 cm

Di=30 cm

De(prom)= Di(prom)=

35+55 2

20+30 2

= 44𝑐𝑚

= 25𝑐𝑚

Características 𝐼𝑥 =

𝜋 𝜋 (22)4 − (12.5)4 = 164809.47 𝑐𝑚4 4 4

𝑊𝑠 = 𝑊𝑖 =

164809.47 7491.34 𝑐𝑚3 22

Análisis de carga 

Carga Muerta

Peso Propio (ϒ = 2500 kg/m3) 𝐴𝑠𝑒𝑐 = 𝐴𝑆𝑈𝑃 − 𝐴𝐼𝑁𝐹 𝐴𝑠𝑒𝑐 =

𝜋 𝜋 (44)2 − (25)2 = 1029.66𝑐𝑚2 4 4

𝑃𝑝 = ɣ𝐻 *A*L 𝑃𝑝 = 2.5𝑥10−3 (1029.66)(1100) = 2831.57 𝑘𝑔

𝑞𝑝𝑝=ɣ𝐻 ∗ 𝐴𝑠𝑒𝑐 𝑞𝑝𝑝 = 2.5𝑥10−3 𝑥 1029.66𝑐𝑚2 = 2.57𝑘𝑔/𝑐𝑚

 Carga de viento Viento SCZ. = 120 km/hr

q= 0.00482 v2´

𝑞 = 0.00482(120)2 = 69.41 𝑘𝑔/𝑚2 𝑞𝑣 = 69.41

𝑘𝑔 𝑘𝑔 (0.5) = 34.71 = 0.35𝑘𝑔/𝑐𝑚 2 𝑚 𝑚

Momento por peso propio

𝑞𝑙 2 (257)(11)2

𝑀𝑣𝑖𝑔𝑎 =

8

=

8

Momento de servicio 

Carga de trabajo

Ct=1000kg

=3887.13kp*m=388712.50kp*cm

L(0,1*L+0,6)=11-(0,1*11+0,6)=9,3m

0.35 kg/cm 0.5 m 1000 kg

Tensiones admisible

La etapa de transferencia no es crítica, debido a que la carga presfuerzo no es excéntrica. 𝑀𝑠𝑒𝑟𝑣𝑖𝑐𝑖𝑜 = 1000 (880) + 0.35(930)

Esfuerzo admisible del hormigon 

Etapa de tranferencia

𝐹𝑡𝑖 =0.80√𝑓𝑐 =0.80√350 =14.997𝑘𝑔/𝑐𝑚2 𝐹𝑐𝑖 =0.60*fc =-0.60(350)=-210𝑘𝑔/𝑐𝑚2 

Etapa de servicio

𝐹𝑐𝑠 =-0.45*fc =-0.45(350)=-157.5𝑘𝑔/𝑐𝑚2 𝐹𝑡𝑠 =1.60√𝑓𝑐 =1.60√350 =29.93𝑘𝑔/𝑐𝑚2 Determinar la carga de prefuerzo

(930) = 1031357.50 𝑘𝑔 𝑐𝑚 2

Etapa de servicio 𝑝

𝑝𝑒

𝐴

𝐴

Fs=- 𝑒 -

𝑝𝑒 = A[−

+-

𝑝𝑃 𝐴

𝑀𝑆𝐸𝑅𝑉𝐼𝐶𝐼𝑂

+

𝑊𝑠 𝑀𝑠𝑒𝑟𝑣𝑖𝑐𝑖𝑜 𝑤𝑠