memoria de cálculo ta 9m - 100 km-h

Av. Manuel Olgun # 373 Oficina 506 , Edificio el QUBO Santiago de Surco Lima - Per

DISEO ESTRUCTURAL DE

TORRE ARRIOSTRADA DE H=9m

Viento = 100km/h


INDICE

1.0 ALCANCES.

2.0 DESCRIPCION DE LA ESTRUCTURA.

3.0 NORMAS DE DISEO.

4.0 MATERIALES.

5.0 METODOLOGIA DE ANALISIS.

6.0 CARGAS DE DISEO.

7.0 COMBINACIONES DE CARGA.

8.0 DATOS DE INGRESO AL PROGRAMA.

8.1 GEOMETRIA

8.2 CARGA DE ANTENAS

8.3 CARGAS DE VIENTO

9.0 DISEO DE LA TORRE.

9.1 DISEO POR SUPERVIVENCIA

9.2 DISEO POR OPERACION

10.0 REACCIONES EN LA BASE.

11.0 CONCLUSIONES


BASES DE CLCULO Y ESTRUCTURACION

1. ALCANCES

La presente memoria de clculo describe los criterios adoptados para el diseo estructural de una torre arriostrada de 9m. Se ha usado el programa SAP 2000 En la presente tambin se especifican los materiales utilizados, las cargas consideradas y sus combinaciones, mtodo de anlisis, las normas y cdigos que se emplearn en el presente informe.

2. DESCRIPCIN DE LA ESTRUCTURA

La estructura consta de una estructura recta de 3 lados y tres tramos. Las dimensiones generales de la estructura son las siguientes: Altura total 9.00 m , tres tramos de 3m c/u Ancho de tramos 0.45 m. Los elementos principales y secundarios de la torre son: Montantes: Tubo 1 1/2 STD (dimetro interior) , t = 2.90 mm, calidad A-36 Arriostres: Tubo 3 (dimetro interior) , t = 3.65 mm, calidad A-36 Horizontales: Angulo L 1 1/2 x 1 1/2 x 3/16 , calidad A-36 Diagonales: Varilla lisa 5/8 , calidad A-36


3. NORMAS DE DISEO

Las normas que contemplan el siguiente proyecto estructural son las siguientes: TIA/EIA 222 G. Structural Standards for steel antenna towers and antenna supporting structures

4. MATERIALES

Los materiales utilizados son los siguientes: - Los tubos, perfiles y varillas que conforman la estructura de la torre son de acero ASTM A-36. - Los perfiles angulares usados en la estructura , son perfiles cuyas alas forman un ngulo entre s de 90. - Los pernos considerados en las conexiones de elementos principales y secundarios son del tipo ASTM A-325 .

6. PARAMETROS DE DISEO

Clasificacin de las estructuras. Segn la norma ANSI/TIA-222-G en el tem 2.8.3 en la tabla 2-1 presenta la clasificacin de las estructuras por clases, para nuestro caso la estructura es de clase II. Categora de exposicin de la estructura. Segn la norma ANSI/TIA-222-G en el tem 2.6.5.1, presenta la clasificacin de las estructuras por categora de exposicin, para nuestro caso la estructura es categora de exposicin B. Categora topogrfica de la estructura. Segn la norma ANSI/TIA-222-G en el tem 2.6.6.2, presenta la clasificacin de las estructuras por categora topogrfica, para nuestro caso la estructura es categora topogrfica 1.


7. CARGAS DE VIENTO SOBRE LA ESTRUCTURA

Las expresiones usadas para determinar la presin del viento tanto en la estructura metlica como en los accesorios y en las antenas segn la norma ANSI/TIA-222-G, se detallan a continuacin. Las direcciones de la velocidad de viento a considerar se toman de la tabla 2-6 de la norma ANSI/TIA-222-G.

Viento sobre la estructura metlica: La fuerza de viento de diseo, Fw, se deber determinar de la siguiente manera: FW=FST+FA+FG Donde: FST = Fuerza de viento de diseo sobre la estructura de acuerdo con 2.6.9.1 FA = Fuerza de viento de diseo sobre los accesorios de acuerdo con 2.6.9.2 FG = Fuerza de viento de diseo sobre las riendas de acuerdo con 2.6.9.3 Antes vemos segn la norma ANSI/TIA el clculo de algunos parmetros importantes: Presin dinmica La presin dinmica, qz, evaluada a la altura z se deber calcular de acuerdo con la siguiente ecuacin: qz = 0.00256 Kz Kzt Kd V2 I (Ib/ft2) = 0.613 Kz Kzt Kd V2 I [N/m2] Donde: Kz = coeficiente de presin dinmica de acuerdo con 2.6.5.2 Kzt = factor topogrfico de acuerdo con 2.6.6.4 Kd = factor de probabilidad de la direccin del viento de acuerdo con la Tabla 2-2. V = velocidad bsica del viento para la condicin de carga investigada, mph [m/s] I = factor de importancia de acuerdo con la Tabla 2-3.

qz = 32.84 Kg/m2 (Presin dinmica de viento)


Factor de rfaga

Donde: h = Altura de la estructura. A continuacin presentamos las fuerzas de viento sobre la estructura, sobre los accesorios y sobre las riendas (cables).

Fuerza de viento de diseo sobre la estructura. La fuerza de viento de diseo, FST, aplicada a cada seccin de una estructura se deber determinar de la siguiente manera:

Fst = qz Gh (EPA)s

Donde: Fst = Fuerza de viento de diseo horizontal sobre la estructura en la direccin del viento. qz = presin dinmica de acuerdo con 2.6.9.6. Gh = factor de rfaga de acuerdo con 2.6.7. (EPA)s = rea proyectada efectiva de la estructura de acuerdo con 2.6.9.1.1 2.6.9.1.2.

Fuerza de viento de diseo sobre los accesorios. La fuerza de viento de diseo sobre los accesorios (ya sean puntuales o lineales pero excluyendo las antenas de microondas), FA, se deber determinar de acuerdo con la siguiente ecuacin:

FA = qz Gh (EPA)A

Donde: qz = presin dinmica a la altura del eje del accesorio de acuerdo con 2.6.9.6 Gh = factor de rfaga de acuerdo con 2.6.7 (Nota: Ver el factor de rfaga, Gh, para el diseo por resistencia de los accesorios en 2.6.9.) (EPA)A = rea proyectada efectiva del accesorio incluyendo el hielo para las combinaciones de carga que incluyen hielo.


Relacin de esbeltez. Preferentemente la relacin de esbeltez, L/r, no deber ser mayor que: (a) 150 para los elementos de los puntales, (b) 200 para los elementos comprimidos principales excepto los elementos de los puntales, (c) 250 para los elementos secundarios, y (d) 300 para los elementos traccionados, excepto para el arriostramiento y los cables de las varillas de traccin.

8. COMBINACIONES DE CARGA

8.1 COMBINACIONES DE CARGA PARA ESTADO LIMITE DE RESISTENCIA

Las estructuras y fundaciones se debern disear de manera tal que su resistencia de diseo sea mayor o igual que las solicitaciones debidas a las cargas mayoradas para cada una de las siguientes combinaciones correspondientes al estado lmite: 1. 1.2 D + 1.6 Wo

Donde: D = carga permanente de la estructura y los accesorios, excluyendo las riendas. Wo = carga de viento sin hielo. El clculo estructural de la estructura metlico, se basa fundamentalmente para fuerzas producidas por accin del viento que es la condicin ms desfavorable para este tipo de estructuras.

8.2 COMBINACIONES DE CARGA PARA ESTADO LIMITE DE SERVICIO

Las combinaciones en servicio para la estructura sern las siguientes: 1. D + Wo


9. DATOS DE INGRESO AL PROGRAMA


Modelo tridimensional


CARGAS DE ANTENAS

Las dimensiones de las antenas que fueron consideradas en el diseo fueron los siguientes: Cargas de Diseo: Las antenas RF consideradas son: 12 RF ubicadas a 8.50 m. Las antenas microondas consideradas son: 04 MW de 1.20m de ubicadas a 6 m. Estas cargas equivalen a 1 carrier pesado + 1 carrier liviano

Pesos de antenas


9.3 CARGAS

Cargas de viento sobre las antenas en direccin X e Y


Cargas de viento sobre la torre en direccin X e Y

Cargas muertas Cargas vivas


10.0 EVALUACION DE LA TORRE

10.1 DISEO POR SUPERVIVENCIA: VELOCIDAD DE VIENTO 100km/h

Figura N2. Vista principal de ratios de esfuerzos en la estructura.


10.2 DISEO POR OPERACION: VELOCIDAD DE VIENTO 75km/h

Direccin X


Direccin Y

11. REACCIONES EN LA BASE


Cuadro de reacciones en la base ( Kg)


12. CONCLUSIONES

1. La estructura con la geometra planteada y con los perfiles angulares considerados cumplen con las condiciones de resistencia para una velocidad de viento de 100 Km/h (velocidad de supervivencia) , el mximo esfuerzo se presenta en una montante intermedia de la torre , llegando a un 69% de su capacidad de carga , cumpliendo el limite de 90% segn la solicitacin.

2. La estructura presenta las siguientes deformaciones que han sido medidas en la cspide de la estructura para una velocidad de viento de 75km/h (Velocidad de Operacin). Deflexin: 0.01031 m = 0.065 < 0.75 Torsin: 0.32 < 0.5 Estas deformaciones cumplen con los parmetros lmites establecidos.

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