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7/21/2019 Clculo Torres Telecomunicacin Electrificacin LANC CEA AIMM R0
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Ponente
Ing. Luis A. Nez Corao
Profesor Estructuras de Acero - UCABGerente General - LANC Ingeniera C.A.
Lanc.Ingenieria@gmail.com
Lcorao@gmail.com
Desarrollado Por:
Luis A. Nez Corao Ingeniero Civil UCAB
Juan Emilio Nieto Ingeniero Civil UCAB
mailto:Lanc.Ingenieria@gmail.commailto:lcorao@gmail.commailto:lcorao@gmail.commailto:Lanc.Ingenieria@gmail.com7/21/2019 Clculo Torres Telecomunicacin Electrificacin LANC CEA AIMM R0
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Temas a Tratar
Introduccin
Alcances Definiciones de Inters
Torres de Telecomunicacin
Tipos
Normativa Aplicable
Requerimientos y Equipos
Criterios de Estabilidad, Resistencia,
Rigidez y Mtodos de Anlisis
Acciones Accidentales del Viento y elSismo
Torres de Transmisin Elctrica
Caractersticas Generales
Tipos
Normativa Aplicable
Requerimientos
Criterios de Estabilidad, Resistencia
Acciones e Hiptesis de Diseo
Acciones Accidentales del Viento
Clculo de Torres de Telecomunicacin y de Electrificacin
Comentarios Finales
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Introduccin
Alcances
Para la realizacin de esta presentacin restringidos por el tiempo, esnecesario limitar su alcance dentro del contenido siguiente:
Dentro de la visin general del anlisis y diseo estructural, nos
enfocaremos en los aspectos conceptuales y de criterios, con algunos
comentarios o sugerencias de la parte procedimental
Limitaremos los Tipos a Estructuras de Celosas Autosoportadas yexcluiremos , las venteadas, los Postes, Monopolos, Soportes y
Estructuras Especiales. Slo abordamos miembros de seccin L
En lo que respecta a las acciones accidentales del viento y el sismo, se
har referencia a los aspectos normativos de inters sin explicar en
detalle como se obtienen las solicitaciones para el diseo.
Clculo de Torres de Telecomunicacin y de Electrificacin
No abordaremos el tema de Vibraciones por efecto del flujo Turbulento
del viento
No abordaremos el tema de Fundaciones y Anclajes
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Introduccin
Definiciones de Inters
Dentro de la formacin fundamental de todo
profesional, un vocabulario unificadoy
preferiblemente correcto, reafirma la
comprensin dentro del campo de la
actividad, as como tambin, permite el
proceso de intercambio entre profesionales
de diversas reas minimizando confusiones
en las comunicaciones pertinentes
Clculo de Torres de Telecomunicacin y de Electrificacin
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Introduccin
Definiciones de Inters
Para estas definiciones nos apoyaremos de los
diccionarios tcnicos, definiciones dentro de la
normativa nacional y en particular de la Norma
COVENIN 2004-98 Terminologa de las
Normas COVENIN -MINDUR de Edificaciones
cuyo autor y editor fue el Profesor Dr. Ing. Joaqun
Marn.
Clculo de Torres de Telecomunicacin y de Electrificacin
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Introduccin
Definiciones de Inters
Clculo de Torres de Telecomunicacin y de Electrificacin
Torre Eiffel -1889
(324 m)
Torre de radio
De Berln 1926
(150 m)
Torre Wardenclyffe 1901 (30 m)
Nikola Tesla, quien invent un sistema
para transmitir electricidad a grandes
distancias sin necesidad de cableado
TorreEdificacin de mucha ms altura (elevacin) que superficie (planta).
La dimensin caracterstica de una torre es su altura.
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Introduccin
Definiciones de Inters
Clculo de Torres de Telecomunicacin y de Electrificacin
CelosaTipo de estructuracin formado por un conjunto de elementos dispuestos
en triangulacin mltiple. (Lattice.. no es fiel la traduccin truss que representa unsistema estructural abierto formado por miembros esencialmente unidimensionales)
Cercha
Viga de celosa que soporta las correas de los techos. (roof truss)
Viga de Celosa
Viga cuya alma est constituida por elementos en triangulacin mltiple.(joist)
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Introduccin
Definiciones de Inters
Clculo de Torres de Telecomunicacin y de Electrificacin
Relacin de Esbeltez EfectivaLa relacin entre la longitud efectiva de una columna respecto a su radio
de giro, ambos referidos al mismo eje de flexin Slenderness Ratio
Ensayo Didctico para representar
diversos problemas de pandeo condiferentes condiciones de vnculo;
de izquierda a derecha:
Extremo articulado-articulado
Extremo empotrado-articulado
Extremo empotrado-empotrado Extremo empotrado-libre
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Introduccin
Definiciones de Inters
Clculo de Torres de Telecomunicacin y de Electrificacin
Velocidad Bsica de VientoVelocidad correspondiente a una rfaga de 3 segundos, medida a 10
metros sobre un terreno con tipo de exposicin C, y asociada a un perodo
de retorno de 50 aos. Basic Wind Speed
Rfaga
Accin de corta duracin debida a un aumento sbito de la velocidad del
viento. gust
Norma TIA/EIA-222
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Introduccin
Definiciones de Inters
Clculo de Torres de Telecomunicacin y de Electrificacin
DiafragmaParte de la estructura, generalmente horizontal, con suficiente rigidez en su
plano, diseada para transmitir las fuerzas axiales a los miembros
verticales del sistema resistente a sismos. Diaphragm
Arriostramiento Nodal
Arriostramiento discreto o puntual que controla el movimiento del punto
arriostrado en una viga o columna Nodal Bracing
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Torres de Telecomunicacin
Tipos
Clculo de Torres de Telecomunicacin y de Electrificacin
Los Tipos estructurales pueden variar segn necesidades y condiciones
particulares del sitio donde se desean colocar:
Autoportantes o Autosoportadas:
Se utiliza en terrenos limitados en rea
de implantacin; cuando se requiere la
instalacin de numerosas antenas;
pueden ser en general, de base
triangular o cuadrada
Soportes para
antenas celulares
Escaleras internas
Plataformas
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Torres de Telecomunicacin
Tipos
Clculo de Torres de Telecomunicacin y de Electrificacin
Antenas de
microondas
Plataformas
Escalerilla de acceso
Lmparas de
Balizaje
Escalerilla y
Guas de ondas
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Torres de Telecomunicacin
Tipos
Clculo de Torres de Telecomunicacin y de Electrificacin
Monopolos y Postes: Ocupanmenos espacio, son instaladas en
lugares en donde se requiere
conservar la esttica; de seccin
constante o tronco-piramidal de
base circular, hexagonal, etc.
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Torres de Telecomunicacin
Normativa Aplicable
Clculo de Torres de Telecomunicacin y de Electrificacin
Adicionalmente a las Normas Nacionales COVENIN-MINDUR eInternacionales (ANSI/AISC, ACI, ASTM) para el anlisis, diseo y
detallado en acero y en concreto reforzado, la normativa especfica
aplicable al proyecto estructural de torres de telecomunicacin en nuestro
pas es la siguiente:
CANTV NT-001, NT-002 y NT-003 Normas y Especificaciones paraTorres y Soportes de Acero para Antenas de Transmisin, de la
Compaa Annima Nacional Telfonos de Venezuela, CANTV, del ao
2007.
TIA/EIA-222 (F) (G) Structural Standards for Steel Antenna Towersand Antenna Supporting Structures
ASCE 7-10 Minimum Design Loads for buildings and other Structures
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Torres de Telecomunicacin
Requerimientos y Equipos
Clculo de Torres de Telecomunicacin y de Electrificacin
El requerimiento de Anlisis y Diseo estructural de una torre de
telecomunicacin puede partir de las necesidades siguientes :
Proyecto Estructural para una nueva Torre
Estudio de cargas de Torres existentes
Estudios de cargas para modificacin de las condiciones de carga de
una torre
Rediseo de Torres en funcin de nuevas condiciones de cargas o
variacin normativa
Generalmente, cada proveedor de telecomunicaciones exige la utilizacin
de formatos particulares de presentacin del diseo, a la que se adaptarn
todos los documentos del proyecto, inclusive el levantamiento de la
informacin de campo
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Torres de Telecomunicacin
Requerimientos y Equipos
Clculo de Torres de Telecomunicacin y de Electrificacin
El solicitante o cliente, suministra lascaractersticas o necesidades de altura, antenas a
instalar para un nuevo proyecto.
De ser un proyecto existente, se realiza el
levantamiento de toda la geometra, perfilera,
equipos y accesorios instalados y los nuevosrequerimientos.
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Clculo de Torres de Telecomunicacin y de Electrificacin
Torres de Telecomunicacin
Criterios de Estabilidad, Resistencia y Rigidez
En el anlisis de todas las estructuras,deben ser considerar los efectos de los
desplazamiento en las fuerzas de los
miembros (efecto P-), excepto para
las torres de celosas autoportantes
con alturas menores de 135 m siempreque las relacin entre la altura y la
anchura de la cara, hi/fwi, sean
menores de 10
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Clculo de Torres de Telecomunicacin y de Electrificacin
Torres de Telecomunicacin
Criterios de Estabilidad, Resistencia y Rigidez
KL/r < 150 para montantes
KL/r < 200 para diagonales y
horizontales
KL/r < 250 para miembros
secundarios
KL/r < 300 para miembros en
traccin
La relacin de esbeltez, L/r no deber exceder, preferiblemente lossiguientes valores:
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Torres de Telecomunicacin
Criterios de Estabilidad, Resistencia y Rigidez
Relacin de Esbeltez Efectiva en Montantes, con K 1:
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Torres de Telecomunicacin
Criterios de Estabilidad, Resistencia y Rigidez
Relacin de Esbeltez Efectiva en Arriostramientos:
Se considera que un solo perno no
suministra restriccin parcial contra la
rotacin
Se considera que un grupo de pernos osoldadura suministra restriccin parcial
contra la rotacin cuando las juntas de la
conexin sean capaces de resistir la
rotacin del miembro
Se considera que una conexin realizada con un grupo
de pernos o soldadura a una plancha de cartela como
nico vnculo entre el arriostramiento y el miembro
arriostrado, no suministra restriccin parcial contra la
rotacin fuera del plano de la conexin
Restriccin Total
Cl l d T d T l i i d El t ifi i
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Clculo de Torres de Telecomunicacin y de Electrificacin
Torres de Telecomunicacin
Criterios de Estabilidad, Resistencia y Rigidez
Se considerar que el punto de cruce de los arriostramientossuministra resistencia contra el pandeo fuera de su plano cuando se
satisface alguna de las siguientes condiciones:
a) Una de las diagonales es continua y la fuerza en el miembro
traccionado es al menos el 20 % de la fuerza del miembro
comprimido.
b) En el punto de interseccin se
dispone de un diafragma triangular
de arriostramiento
Diafragma realizado
a travs de un
Arriostramiento
Nodal
Cl l d T d T l i i d El t ifi i
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Clculo de Torres de Telecomunicacin y de Electrificacin
Torres de Telecomunicacin
Criterios de Estabilidad, Resistencia y Rigidez
Relacin de Esbeltez Efectiva en Arriostramientos:
Cl l d T d T l i i d El t ifi i
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Clculo de Torres de Telecomunicacin y de Electrificacin
Torres de Telecomunicacin
Criterios de Estabilidad, Resistencia y Rigidez
Relacin de Esbeltez Efectiva en Arriostramientos:
Cl l d T d T l i i d El t ifi i
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Clculo de Torres de Telecomunicacin y de Electrificacin
Torres de Telecomunicacin
Criterios de Estabilidad, Resistencia y Rigidez
Relacin de Esbeltez Efectiva en Arriostramientos:
Clc lo de Torres de Telecom nicacin de Electrificacin
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Torres de Telecomunicacin
Criterios de Estabilidad, Resistencia y Rigidez
CP Wservicio
Combinaciones de Solici taciones para el Estado Lmite de ServicioPara el Estado Lmite de Servicio se utilizar la combinacin siguiente con
una Velocidad Bsica del Viento en condiciones de servicio
1,2 CP 1,6 W
0,9 CP 1,6 W 1,2 CP + T
1,2 CP S
0,9 CP S
Combinaciones de Solicitaciones para el Estado Lmite de ResistenciaPara el Estado Lmite de Resistencia se utilizarn las combinaciones
siguientes con una Velocidad Bsica del Viento en condiciones de
agotamiento resistente
con
S = SH (0,2
s
sA
o) CP
Donde
CP: Acciones Permanentes
W: Acciones del Viento para cada direccin y
sentidoT: Acciones Reolgicas
s: Factor de Importancia para sismo
s : Factor de amplificacin del espectro
normalizado
Ao
Coeficiente de aceleracin horizontal
Wservicio: Acciones del Viento operativo
para cada direccin y sentido
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Clculo de Torres de Telecomunicacin y de Electrificacin
Torres de Telecomunicacin
Criterios de Estabilidad, Resistencia y Rigidez
Comparacin del Diseo de Perfi les L en CompresinEn el Manual de Diseo de Perfiles L Cuaderno No.3 realizado Y
divulgado por SIDETUR en la persona del Ing. Arnaldo Gutirrez se
presenta una grfica comparativa segn diferentes Normas
Las Normas para Torres, por
lo general son menosconservadoras que las de
Edificaciones, basadas en
experiencias de muchos aos
y ensayos destructivos a
tamao real
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Clculo de Torres de Telecomunicacin y de Electrificacin
Torres de Telecomunicacin
Criterios de Estabilidad, Resistencia y Rigidez
Criterios de RigidezPara el Estado Lmite de Servicio tanto para las acciones elicas como
ssmicas se verificar que por flexin y torsin no se exceden los valores
lmites en: Estructura, Soportes y Antenas de microondas, de radio
(celulares)
Control de deformaciones en la Estructura (CANTV NT-001)En el Estado Lmite de Servicio en ningn punto de la Estructura exceder
los siguientes valores lmites:
Una rotacin de 4 alrededor del eje vertical (torsin) o alrededor de
cualquier eje horizontal (desplazamiento) de la estructura.
Un desplazamiento horizontal de 5 % de la altura de la estructura
Para los voladizos tubulares o en viga de celosa, postes o estructuras
similares montadas sobre estructuras de torres, un desplazamiento
horizontal relativo del 1 % de la altura del voladizo, medida entre el tope
del voladizo y su base.
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Clculo de Torres de Telecomunicacin y de Electrificacin
Torres de Telecomunicacin
Criterios de Estabilidad, Resistencia y Rigidez
Control de deformaciones en losSoportes y Antenas (CANTV NT-001)
Los valores lmites de deformacin por
flexin y torsin, requeridos para verificar
la rigidez de las torres y estructuras de
soporte para antenas de transmisin en elEstado Lmite de Servicio, deben ser los
suministrados por los fabricantes o por los
proyectistas de los sistemas de
comunicaciones (TV, Radio, Microondas,
etc.) y sern limitados a ngulos de
deformacin menores que loscorrespondientes a una reduccin en la
potencia de la seal de radio frecuencia no
mayor de 10 dB.
Antenas deMicroondas
Antenas de
Radio
Microstrip
Antenas Dipolo
(variante tipo yagui)
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Clculo de Torres de Telecomunicacin y de Electrificacin
Torres de Telecomunicacin
Criterios de Estabilidad, Resistencia y Rigidez
Flexin yTorsin
Antenas de
MicroondasAntenas de
Radio
Degradacin
Seal
< 10 dB
< 3 dB
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Torres de Telecomunicacin
Criterios de Estabilidad, Resistencia y Rigidez
Flexin
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Torres de Telecomunicacin
Criterios de Estabilidad, Resistencia y Rigidez
Torsin
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Torres de Telecomunicacin
Criterios de Estabilidad, Resistencia y Rigidez
Torsin
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Clculo de Torres de Telecomunicacin y de Electrificacin
Torres de Telecomunicacin
Criterios de Estabilidad, Resistencia y Rigidez
Mtodos de Anlisis (CANTV NT-001)El modelo matemtico para Torres de Celosa Autoportante, podr
realizarse segn las siguientes opciones:
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Torres de Telecomunicacin
Acciones Accidentales del Viento y el Sismo
Acciones Elicas (Viento) (CANTV NT-001)Las acciones de diseo por viento estn representadas por la fuerza
horizontal de diseo FWen la direccin desde donde sopla el viento
Fuerza de diseo del viento sobre los
cables de arriostramiento
Fuerza de diseo del viento sobre los
accesorios y antenas
Fuerza de diseo del viento sobre la
estructura
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Torres de Telecomunicacin
Acciones Accidentales del Viento y el Sismo
Acciones Elicas (Viento) (CANTV NT-001)Se determinarn los siguientes datos o parmetros:
La velocidad bsica del viento, Vb
El factor de probabilidad de la direccin del viento, Kd
El factor de importancia, w
La categora de exposicin (A,B,C o D) y sus parmetros asociados zg,
, Ke y Kz mn
La categora topogrfica (T1 a T5) y el factor topogrfico, Ktw
El factor de respuesta ante rfagas, Gh
La clasificacin segn el riesgo (Grupos A,B o C)
El factor de exposicin a la presin dinmica del viento, Kz
El rea efectiva proyectada (Aep)Sy la presin dinmica
40 kgf/m2
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Clculo de Torres de Telecomunicacin y de Electrificacin
Torres de Telecomunicacin
Acciones Accidentales del Viento y el Sismo
Acciones Elicas (Viento)Hiptesis de Solicitacin
Variantes para
cada pice de
montantes
adyacentes que
varen en ms
de un grado de
pendiente
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y
Torres de Telecomunicacin
Acciones Accidentales del Viento y el Sismo
Acciones Elicas (Viento)Hiptesis de caras proyectadas
ortogonales a la direccin del
viento
La modelacin simplificada se realiza
asignando la sumatorias de fuerzas decada cuerpo tributario a cada nodo de los
montantes
Area Efectiva en Estructuras de Celosa
El rea proyectada de los componentes
estructurales incluyen las planchas de
conexin.
Los arriostramientos en las caras adyacentes y
en los planos internos, as como tambin los
arriostramientos laterales, no necesitan ser
incluidos en el rea proyectada de los
componentes estructurales.
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y
Torres de Telecomunicacin
Acciones Accidentales del Viento y el Sismo
Acciones Elicas (Viento) (CANTV NT-001)Sobre Antenas de Radio o Celulares, que consiste en arreglo tpico de
mltiples antenas montadas en una plataforma o en un soporte similar.
Las especificaciones de reas efectivas proyectadas Aep,dimensiones y
pesos debern en lo posible obtenerse del fabricante, ya que no se
pueden cubrir todos los arreglos posibles de antenas y soportes. A ttulo
referencial se tiene la siguiente tabla:
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y
Torres de Telecomunicacin
Acciones Accidentales del Viento y el Sismo
Acciones Elicas (Viento)Las solicitaciones sobre las antenas tpicas de microondas con o sin domo
protector, antenas de rejillas o reticulares, y las antenas con protector
cilndrico (shroud) estn referidas al eje de la antena cuyo origen est en
el vrtice del reflector.
La fuerza axial FAMacta en el eje longitudinal de la antenaLa fuerza lateral FSMacta perpendicularmente al eje de la
antena en el plano formado por el eje de la antena y el vector
del viento
El momento torsor MMacta en el plano que contiene a las
fuerzas FAMy FSM
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y
Torres de Telecomunicacin
Acciones Accidentales del Viento y el Sismo
Acciones Elicas (Viento)Las solicitaciones sobre las antenas tpicas
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y
Torres de Telecomunicacin
Acciones Accidentales del Viento y el Sismo
Acciones Ssmicas (CANTV NT-001)Se determinan los siguientes parmetros
La zona ssmica (Z1 a Z7), y las aceleraciones mximas del terreno Ao
La forma Espectral (S1 al S4), Factor de correccin del coeficiente deaceleracin horizontal
El factor de importancia, s
Coeficiente de Amortiguamiento crtico (en Celosas Autoportantes
8% con conexiones empernadas y 3% con conexiones soldadas)
El factor de Amplificacin por efectos topogrficos, Kts
El factor de reduccin de Respuesta R = 3 en Celosas Autoportantes
La clasificacin segn el riesgo (Grupos A,B o C)
El factor de Magnificacin de los Espectros Normalizados s
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Torres de Telecomunicacin
Acciones Accidentales del Viento y el Sismo
Acciones Ssmicas (CANTV NT-001)Se puede omitir el proyecto sismorresistente cuando el cortante ssmico,
obtenido por mtodos estticos o dinmicos, sea inferior al 50 % del
correspondiente cortante mayorado debido a la accin del viento, y
siempre que la estructura sea clasificada como regular.
El cortante basal, Vs, obtenido, no podr ser inferior al siguiente valor
mnimo
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Torres de Transmisin Elctrica
Caractersticas Generales
La energa que se genera en las centrales elctricas es conducida a los
centros de consumo a travs de las lneas de transmisin, estas secomponen principalmente por:
Cables conductores de energa elctrica, aisladores y herrajes
Cables de guarda que protegen contra descargas atmosfricas a los
conductores y balizas Estructuras de soporte: Torres o Postes troncocnicos de acero y
concreto prefabricado
Subestaciones elctricas que transforman la tensin de la energa
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Torres de Transmisin Elctrica
Caractersticas Generales
Por otra parte, una torre detransmisin se compone de
miembros estructurales formados
entre otros por:
Perfiles angulares
Planchas de conexin Pernos de Alta Resistencia y
Herrajes de sujecin de
conductores,
cuya funcin es soportar losconductores y cables de guarda de
tal forma que la conduccin de
energa elctrica se realice con
seguridad, eficiencia y bajo costo
Clculo de Torres de Telecomunicacin y de Electrificacin
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Torres de Transmisin Elctrica
Caractersticas Generales
Los herrajes son dispositivos que acompaan la estructura de soporte delas lneas de transmisin areas, y que poseen muy variadas funciones.
Entre ellos podemos citar:
Herrajes de Fijacin de cadena de
aisladores a Torre
Herrajes para unir entre s losextremos de la cadena de aisladores
y los conductores
Mordazas de amarre y suspensin
Herrajes para el cable de guarda
Herrajes para proteger los aisladores
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Torres de Transmisin Elctrica
Caractersticas Generales
Adicionalmente, entre otroselementos importantes estaran:
Conductores y
Aisladores
Existen otra serie de elementosadicionales para una lnea de
transmisin que realizan funciones
complementarias, a los que no
haremos referencia.
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Torres de Transmisin Elctrica
Tipos
Los Tipos estructurales se pueden asociar:
Segn su forma:
Tronco-Piramidal de circuito Simple a y b
Tronco-Piramidal de circuito doble e y f
Delta c, d y h
Delta (Cara de Gato)g
Venteada o Arriostrada i
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Tipos
Segn la disposicin de conductores:
Triangular a
Vertical b
Horizontal c
Segn el nmero de circuitos:
Un circui to a y c Dos Circuitos b
Multi-circuito caso especial
Segn el nivel de Tensin en
Venezuela:
230 kV
400 kV y
765 kV
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Tipos
Segn su Funcin como torres de:
Suspensinsuspension .-
Son las que soportan el peso de los
cables, cadenas de aisladores y
herrajes, adems del viento
transversal, siendo las tensioneslongitudinales despreciables.
Son usadas en los tramos rectos de
la lnea de transmisin, adems son
estructuras muy livianas y por logeneral de celosa en X
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Tipos
Componentes estructurales de una Torre
Torre tipo Delta Torre Tipo Tronco-Piramidal
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Tipos
Esquema estructurales de una Familia de Torre
Vista Frontal Vista Lateral
Mnsulas
Recuadros o
Diafragmas
Estribos o
patas para
adaptarse a
todas las
situaciones de
desnivel
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Normativa Aplicable
Adicionalmente a las Normas Nacionales COVENIN-MINDUR e
Internacionales (ANSI/AISC, ACI, ASTM) para el diseo en acero y en
concreto armado, la normativa especfica aplicable al proyecto estructural
de torres de telecomunicacin en nuestro pas es la siguiente:
ASCE 10-97 (90) Design of Latticed Steel Transmission Structures.
ASCE 48-05 Design of Steel Transmission Pole Structures
ASCE 91-97 Design of Guyed Electrical Transmission Structures
ASCE 74-03 Guidelines for Electrical Transmission Line Structures
Loading
ASCE 7-10 Minimum Design Loads for buildings and other Structures
CADAFE. Norma General para proyecto de Lneas de Transmisin
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La escogencia de los tipos de Torres a utilizar en el diseo de una lneade transmisin y una configuracin especfica dependen de una multitud
de factores relacionados entre los que se pueden mencionar:
Factores econmicos.
Derecho o Servidumbres de paso del recorrido de la lnea de
transmisin. Polticas y prcticas de la Compaa Elctrica.
Materiales a utilizar (Perfiles de Aceros calidad A-36 y A572)
Facilidad de acceso y montajes, topografa.
Condiciones climticas.
Estticas. Etc.
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Requerimientos
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KL/r < 150 para montantes
KL/r < 200 para diagonales y
horizontales
KL/r < 250 para miembros
secundarios
KL/r < 300 para miembros en
traccin
La relacin de esbeltez, L/r nodeber exceder, preferiblemente
los siguientes valores:
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Efecto de una carga excntrica
aplicada sobre la estructura
transversal:
Si la torre no tiene un
arriostramiento horizontal, la
solicitacin H afecta a tres
planos de la torre. Las flexiones delas estructuras de celosa plana de
la torre deforman el rectngulo
ABCD en un paralelogramo
ABCD Aadiendo una barra AC o
BD se restringe esta deformacin ylos cuatro planos colaboran a
resistir la solicitacin H.
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La relacin de esbeltez efectiva, kL/r debe tratarse cuidadosamente en
su determinacin partiendo del tipo de conexin utilizado en cada
extremo del miembro analizado y las excentricidades inducidas.
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Criterios de Estabilidad, Resistencia y Rigidez
Las excentricidades de la unin se han de
tener en cuenta cuidadosamente en el proyecto
A veces es difcil lograr la convergencia de los ejes de
los miembros en los puntos o nodos de trabajo (W.P.)
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La relacin de esbeltez efectiva, kL/r, toma en cuenta la excentricidad y
el grado de restriccin contra la rotacin en las conexiones de los
apoyos, en el cuaderno de diseo No 3 para perfiles L desarrollado
por SIDETUR en la persona del Ing. Arnaldo Gutirrez, se desarrollaron
unos esquemas tiles extrados de las normas para comprender cada
caso
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Criterios de Estabilidad, Resistencia y Rigidez
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Las frmulas de diseo estn expresadas en funcin de la relacin
de esbeltez, kL/r, el nmero de pernos en las conexiones, y si el
arriostramiento est formado por perfiles L individuales, o perfiles
L que se cruzan espalda a espalda para formar un arriostramiento
horizontal o inclinado. (tomado del Cuaderno No. 3)
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La formulacin utilizada en el diseo se basa en las Normas
ANSI/ASCE 10-97(90) Design of Steel Transmission Structures y la norma
CADAFE Norma General para proyecto de Lneas de Transmisin
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Acciones sobre la Estructura Acciones Permanentes.- (Peso Propio + Conductores, Cables de
Guarda, Aisladores, Herrajes, Amortiguadores y Accesorios)
Acciones del Viento.- (Direccin y sentido a 0, 90 y 45)
Acciones debidas al Montaje de la Estructura y sus conductores
Acciones Variables por Construccin y Mantenimiento (al menos dos
personas de 100kgf c/u). Algunos miembros deben ser revisados para una fuerzade 100kgf ubicada en el medio del tramo
Acciones debidas a la Rotura de los Conductores.- Cada conductor y cada
circuito
Acciones Ssmicas.- No es prctica habitual considerar las acciones
ssmicas.
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Criterios de Estabilidad, Resistencia y Rigidez
Arbol de Cargaload trees
Los Ingenieros encargados del
diseo de la Lnea de Transmisin
elctrica, suministran el rbol de
carga al Ingeniero Estructural con
todas las hiptesis de solicitaciones
Verticales, Longitudinales yTransversales que producen los
conductores y cables de guarda,
incluyendo un Factor de Seguridad
tal y como se presenta en los
esquemas siguientes:
F.S. = 1.3 en las hiptesis de carga
de condiciones normales
F.S. = 1.5 en las hiptesis de carga
de mantenimiento
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Criterios de Estabilidad, Resistencia y Rigidez
Hiptesis para el diseo:1-A: Todos los conductores montados, Viento mximo 90 perpendicular a la lnea
1-B: Todos los conductores montados, Viento mximo 45 oblicuo a la lnea
1-C: Todos los conductores montados, Viento mximo 0 longitudinal a la lnea
DC1, DC2 DCn: Fase 1 rota (sin viento). Fase n rota (sin viento)
HCM1.1, HCM1.2 . HCM1.n: Fase 1 montada (sin viento). Fase nmontada (sin viento)
HCM2.1, HCM2.2 . HCM1.n: Cable de Guarda 1 montado (sin viento).
Cable de Guarda n montado (sin viento)
HCM3: Todas las fases montadas (sin viento)
HCM4: Doble peso en cualquier fase (sin viento)
Para el calculo formal de la familia torre se toman en cuenta varias alturas en
general, normalmente (4) estas seran:
(base -6), (base +-0), (base +6) y (base +9)
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Criterios de Estabilidad, Resistencia y Rigidez
Por otra parte, en el diseo de la familia de torres
solo se toma en cuenta el estribo mas corto y elms largo combinado, por ejemplo, en el esquema
de planta mostrado, de la siguiente forma:
Estribo
Corto
Estribo
Largo
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Acciones Accidentales del Viento y el Sismo
Acciones El icas (Viento)
Para las acciones de diseo por viento se aplican criterios similares a los
descritos anteriormente.
Sin embargo, en la NORMA CADAFE se establecen las siguientes
presiones de viento de diseo a utilizar:
Pv= 148 kgf /m2 Sobre la superficie efectiva de miembros planos deestructuras de soporte (0.0127 V2) > 80 kgf/m2
Pv= 92 kgf /m2 Sobre la superficie efectiva de miembros de seccin
circular de estructuras de soporte (0.0079 V2) > 50 kgf/m2
Pv= 55 kgf /m2
Sobre cables tendidos (0.00472 V2
) > 30 kgf/m2
La velocidad de viento V (km/h) calculada para la mayor velocidad de
viento de 5 minutos con un perodo de retorno de 100 aos
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Acciones Elicas (Viento)
Hiptesis de Direccin del Viento
Torres de Transmisin Elctrica
Acciones Accidentales del Viento y el Sismo
Las Normas CADAFE consideran elcoeficiente de fuerza Cf para torres
cuadradas dentro del anlisis del
rea efectiva (Aex) de la superficie
expuesta a la presin de viento
como:
1.5Aexpara la seccin de la torre conseparacin entre caras menor
a 2.0 m
2.0Aexpara la seccin de la torre con
separacin entre caras mayor
a 2.0 m
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Comentarios Finales
Podemos resumir de manera comparativa, los aspectos que involucran el
anlisis, diseo y detallado de Torres de Telecomunicacin y de
Transmisin Elctrica
Torres de Telecomunicacin Torres de Transmisin Elctrica
El diseo est controlado
principalmente por las acciones del
viento segn los lmites de deformacin
por flexin y torsin en antenas demicroondas y en la estructura
En general son estructuras ligeras y
esbeltas.
Su ubicacin y altura , depende de las
necesidades de operacin de evitar lainterferencia de obstculos.
Se desarrollan por familias a partir de
un cuerpo comn con estribos al mismo
nivel
El diseo est controlado
principalmente por las acciones
provenientes de la rotura de
conductores, cables y circuitos
Dependiendo de su funcin pueden ser
pesadas y robustas
Su ubicacin y altura , depende del
trazado de la lnea y la distancia deafectacin de sus conductores
Se desarrollan por familias a partir de
un cuerpo comn con estribos
adaptados a diferentes topografas
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Comentarios Finales
Finalmente, es de particular inters destacar los errores ms comunes que
pudiesen cometerse en los proyectos de Torres de Telecomunicacin y de
Transmisin Elctrica, los cuales se pueden resumir segn las siguientes
etapas:
Etapa Error Comn
Modelacin Inestabilidad en juntas articuladas sin presencia de diafragmas
efectivos
Numeracin de nodos y miembros sin seguir algunas
nomenclaturas que permitan su rpida ubicacin dentro de la
cara, nivel o cuerpo al que pertenecen
No incluir las solicitaciones de viento procedente de
plataformas, accesorios, soportes, escalerillas para guas de
onda entre otras.
Asumir ubicacin de antenas (altura y azimut) sin informacin
real segn las necesidades del cliente o sin plantear hiptesis
de su ubicacin y orientacin para producir las mximas
deformaciones por flexin y torsin.
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Comentarios Finales
Etapa Error Comn
Anlisis y diseo Ignorar la probable amplificacin de las solicitacionesssmicas de torres de telecomunicacin instaladas sobre
azoteas de edificios
Relacin de esbeltez efectiva (kL/r) de los miembros no
determinada apropiadamente
En los programas tipo SAP2000 o STAAD Pro no verificarsi el procedimiento de diseo considera los radios de giro
adecuados y distintos a los ejes principales segn la
orientacin de los miembros.
En miembros continuos como los montantes despreciar
la flexo-compresin por criterios de modelacin tipo truss
No considerar las excentricidades para el diseo de
conexiones en miembros principales (horizontales y
diagonales)
Procedimientos simplistas para el anlisis y diseo de las
planchas base y sus anclajes
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