Trabajo de Solido 3

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA Y ELECTRONICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA ELECTRICA

MECANICA DE SOLIDOS II CICLO: 2011B

DOCENTE: ING PITHER ORTIZ ALBINO GRUPO HORARIO: TURNO 01T TEMA: DISEÑO DE POSTES INTEGRANTES: FERNANDEZ URBANO JAIME LEON FELIX DANTE DAVID MENDOZA GONZALESJEAN CARLO

NOVIEMBRE 2011

Universidad Nacional del Callao

Facultad de Ingeniería Eléctrica y Electrónica

DISEÑO DE POSTES DEFINICIONES

14

Postes El método para transportar y/o distribuirla electricidad es mediante cablesaéreos desnudos no que son soportadospor torres/postes, trataremos sobrelos tipos de torres o postes más utilizadosen líneas de baja y alta tensión.Generalizando los tipos de postes queexisten son:

  

Postes de madera. Postes de hormigón. Postes metálicos.

Postes de madera:el campo de aplicaciónde este tipo de apoyos es casiexclusivamente en baja tensión y estánen claro desuso, aunque es posible encontrar algún tipo de poste de madera en alguna línea de media tensión. Como ventajas podemos decir que son fáciles de transportar gracias a su ligerezay bajo precio en comparación con los postes de hormigón y los metálicos. Como desventajas se puede apuntar su vida media relativamente corta, suele ser de unos 10 años, la putrefacción es la mayor causa de deterioro, sobre todo en la parte inferior del poste, no se permiten grandes vanos y los esfuerzos en la cabeza y altura son limitados. Mecanica de Solidos II | Ing. Pither Ortiz albino

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DISEÑO DE POSTES 14 Postes de hormigón, distinguimos los siguientes tipos: - 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 seincrementan 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 convarios postes se pueden realizar configuraciones deapoyos 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.

Postes metálicos:el metal más utilizado en este tipo de postes es el acero de perfiles laminados en L, U, T, I, etc. Para unir los diferentes perfiles se utilizan remaches, tornillos, pernos e incluso en según quecasos la soldadura. Se clasifican en:

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DISEÑO DE POSTES 14

- Postes metálicos de presilla: Básicamente está constituido por dos tramos ensamblados por tornillos. Cada tramo está formado por 4 montantes angulares de ala iguales unidos entre sí por presillassoldadas de ahí el nombre. La cabeza o tramo superior tienen una longitud de 6m y la parte inferior se puede configurar con diferentes tramos para obtener alturas de 10, 12, 14, 18 y 20 m. - Postes metálicos de celosía: este tipo de poste se emplea prácticamente en las altas tensiones, desde medias tensiones hasta muy altas tensiones, es decir, en líneas de 3ª, 2ª y 1ª categoría. Sus formas y dimensiones dependerán de los esfuerzos a los que esté sometido, de la distancia entre postes y la tensión de la línea. Una celosía es una estructura reticular de barras rectas interconectadas en nudos formando triángulos planos (en celosías planas) o pirámides tridimensionales (en celosías espaciales). En muchos países se les conoce como armaduras. El interés de este tipo de estructuras es que las barras trabajan predominantemente a compresión y tracción presentando comparativamente flexiones pequeñas. Aplicación del tipo de poste en función de la tensión de red:

Tensión (kV)

Poste

Longitud del vano (m)

0.4

Madera, hormigón.

40 – 80

10 – 30

Celosía de hormigón.

acero

y

100 – 220

45 – 132

Celosía de hormigón.

acero

y

200 – 300

220 – 400

Celosía de acero.

300 – 500

Nivel freático Mecanica de Solidos II | Ing. Pither Ortiz albino

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DISEÑO DE POSTES El nivel freático corresponde (en un14acuífero libre) al lugar en el que se encuentra el agua subterránea. En éste nivel la presión de agua del acuífero es igual a la presión atmosférica. También se conoce como capa freática, manto freático, napa freática, napa subterránea, tabla de agua o simplemente freático. Al perforar un pozo de captación de agua subterránea en un acuífero libre, el nivel freático es la distancia a la que se encuentra el agua de la superficie del terreno. En el caso de un acuífero confinado, el nivel de agua que se observa en el pozo, corresponde al nivel piezométrico. Diseño de Postes 1) Diseñar la cimentación de un poste de concreto armado de 8.50 m de 0.25m

0.075m

8.50m

NTP

1m

0.35m

longitud con un diámetro inferior de 0.35 m; diámetro superior de 0.25 m y un agujero pasante de 0.075 m, para las siguientes condiciones. Consideramos longitud bajo tierra 1/10 a) Suelo gravoso:

σ T =4 Kg/ cm2

(Lima)

b) Suelo arenoso:

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DISEÑO DE POSTES σ T =1 Kg/cm2

(Playa)

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c) Suelo arcilloso:

σ T =0.8 Kg/cm 2

(Sierra y selva)

Con la presencia de agua o nivel freático a 0.20m del nivel del piso terminado (NTP). 0.85m

a)

Para un suelo gravoso  Los cálculos que se trasmiten al suelo:

σ concreto =

w concreto Área

σ concreto =

ρconcreto ×V concreto Área

 Dato:

ρconcreto =

2400 Kg 3 m

 Calculodel volumen:

Dagujero ¿ ¿

V concreto =

h. π h.π D¿.2 + Dinf .2 + ( D¿ . ) ( Dinf . ) )− ¿ ( 12 4

 Reemplazando los datos:

0.075 ¿ ¿

V concreto =

(8.5)π (8.5) π ( 0.252 +0.352 + ( 0.25 ) ( 0.35 ) ) − ¿ 12 4

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DISEÑO DE POSTES 14

V concreto =0.5688 m3

 En seguida calculamos el área:

π Área= ( Dinf . 2−Dagujero 2) 4 π Área= (0.352−0.0752 ) 4 Área=0.09179m

σ concreto =

2

2400 ×0.5688 Kg =14873.25 2 0.09179 m

σ concreto =1.4873

Kg cm2

 Comparamos:

0.25m

0.075m

σ concreto σ adm =1

Kg 2 cm

Suelo arenoso L

L

σ concreto >σ adm =0.8 8.50m

0.85m

Kg c m2

Suelo pantanoso

Se NTP puede construir en suelo gravoso pero no en un suelo arenoso ni pantanoso. Solución para cimentar en los tres tipos de suelo: 0.85m

0.35m

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DISEÑO DE POSTES 14

Una posible solución es ponerle una base cuadrada.  Área de la base = L2  Volumen de la base = 0.85L2

σ adm=

P A

P: Pesodelabase+ pesodelposte P:2400 × 0.85 L2 +2400 ×V poste

 Calculamos el

V Poste

, que comprende la parte superior de la

base cuadrada:

0.075 ¿ ¿

V Poste =

7.65 × π ( 0.25 2+ 0.352+ ( 0.35 )( 0.25 ) )− 7.65× π ¿ 12 4

V Poste =0.49313 m 3

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DISEÑO DE POSTES σ adm=

2400 ×0.85 L2 +2400 ×0.49313 L2

b)

Para el suelo arenoso

10000=

14

σ adm =1

Kg Kg =10000 2 2 cm m

2400 ×0.85 L2+ 2400× 0.49313 L2

L=0.3856 m

c)

Para el suelo arcilloso

8000=

σ adm =0.8

Kg Kg =8000 2 2 cm m

2400 ×0.85 L2 +2400 ×0.49313 L2

L=0.4456 m Diseño de la cimentación del poste ya determinado anteriormente con un nivel freático a 0.20m bajo el nivel del piso terminado considerando la base cuadrada. Como no podemos cimentar en agua, entonces consideramos lo siguiente:  Área de la base = L2  Volumen de la base = 0.45L2

σ concreto =

( w concreto – Empuje ) Á rea

∑¿ ρconcreto∗V concreto −ρliquido∗V ¿ ¿ ¿ σ concreto =¿

Por tablas: Mecanica de Solidos II | Ing. Pither Ortiz albino

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DISEÑO DE POSTES ρconcreto =

2400 Kg 1000 Kg ; ρagua= cm 3 cm3

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0.25m

0.075m

L L

8.50m

0.65m NTP 0.65m

0.35m

Calculamos(utilizando el mismo L del caso anterior,

L=0.4456 m

):

w concreto=W Poste +W bloque w concreto=2400 × V Poste + 2400× V bloque

Calculamos el

V Poste :

Dagujero ¿ ¿

V Poste =

h.π h. π 2 2 D¿ . + Dinf . + ( D¿. )( D inf . ) ) − ¿ ( 12 4 0.075 ¿ ¿

V Poste =

7.65 . π ( 0.342 +0.252 + ( 0.34 ) ( 0.25 ) )− 7.65 . π ¿ 12 4

V Poste =0.49313 m 3 Mecanica de Solidos II | Ing. Pither Ortiz albino

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DISEÑO DE POSTES Reemplazamos:

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w concreto=2400 × 0.49313+2400 ×0.1645 Reemplazamos:

σ concreto =

2400 ×0.4931+2400 ×0.1645−1000× 0.1645 =3233.88 Kg/ m2 0.193

σ concreto =0.32

Kg cm2

Comparando:

σ concreto