ejemplo de calculo de fuerzas en soportes

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EJEMPLO DE CALCULO DE FUERZAS EN SOPORTES Sea una Línea de Transmisión en 60 kV, cuyos elementos tienen las características siguientes: Conductor : Cobre duro. Peso Unitario : 620 kg/km Diámetro total : 10.75 mm Tiro de Rotura : 2753 kg Sección : 70 mm 2 . Por otra parte del cálculo mecánico del conductor se obtienen los datos siguientes: Flecha máxima : 3.8 m Tiro Máximo del Conductor : 645 kg Presión del Viento : 24 kg/m 2 Longitud Cadena : 1.10m Peso de la cadena : 50 kg Fuerza del viento sobre cadena : 10 kg Por otra parte, con fines de cálculo tomaremos los datos: Vano viento = vano Peso = 250m Se requiere realizar los cálculos de los soportes, los mismos que serán de concreto armado y centrigudado (CAC). La fotografía muestra un típico poste de concreto de 18.0m y su cimentación pre fabricada, los mismos que fueron instalados en la Línea de Transmisión en 60 kV Subestación Huacho Nueva (ETECEN) – Andahuasi (ADINELSA)

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Page 1: Ejemplo de Calculo de Fuerzas en Soportes

EJEMPLO DE CALCULO DE FUERZAS EN SOPORTES Sea una Línea de Transmisión en 60 kV, cuyos elementos tienen las características siguientes: Conductor : Cobre duro. Peso Unitario : 620 kg/km Diámetro total : 10.75 mm Tiro de Rotura : 2753 kg Sección : 70 mm2. Por otra parte del cálculo mecánico del conductor se obtienen los datos siguientes: Flecha máxima : 3.8 m Tiro Máximo del Conductor : 645 kg Presión del Viento : 24 kg/m2 Longitud Cadena : 1.10m Peso de la cadena : 50 kg Fuerza del viento sobre cadena : 10 kg Por otra parte, con fines de cálculo tomaremos los datos: Vano viento = vano Peso = 250m Se requiere realizar los cálculos de los soportes, los mismos que serán de concreto armado y centrigudado (CAC). La fotografía muestra un típico poste de concreto de 18.0m y su cimentación pre fabricada, los mismos que fueron instalados en la Línea de Transmisión en 60 kV Subestación Huacho Nueva (ETECEN) – Andahuasi (ADINELSA)

Page 2: Ejemplo de Calculo de Fuerzas en Soportes

i

SOLUCION: Distancias Mínimas: Conductor a tierra:

)0.6(150

3.5min mmínimoU

d N =+=

siendo UN es la Tensión Nominal en kV

mdd 0.67.515060

3.5 minmin =→=+=

Conductor a Soporte:

)5.0(150

1.0min mmínimoU

d N =+=

md 5.015060

1.0min =+=

Distancia Vertical entre conductores:

cfkd λ+= max el valor de k puede ser obtenido de la tabla adjunta.

Si consideramos que la cadena de aisladores no deberá oscilar mas de 40°, y en razón que la Tensión Nominal del cálculo es de 60 kV, obtenemos el valor k = 0.6

λλc = 1.10, es la longitud de la cadena. En consecuencia:

mfkd c 329.11.18.36.0max =+=+= λ

Cálculo del ángulo de oscilación de la cadena, con fines de cálculo de la longitud mínima de la cruceta que suspende la cadena:

( )ac

vavc

ww

FFitg

5.0

5.0

++

=

Fuerza unitaria que provoca el viento sobre el conductor:

mkgpw cvv /258.0

100075.10

241000

=

=

=

φ

Page 3: Ejemplo de Calculo de Fuerzas en Soportes

Entonces la Fuerza del viento sobre el conductor es:

kgxawF vvvc 5.64250258.0 === Peso (kg) del conductor que soporta la cadena:

( )( ) ( )( ) kgmmkgamkgw pc 155250/620.0/620.0 ===

Por tanto el ángulo de oscilación d e la cadena es:

( ) °=→++=

++

= 1.21505.0155105.05.64

5.0

5.0i

xx

ww

FFitg

ac

vavc

Longitud mínima de la cruceta:

( ) ( ) msenisenDL cc 9.01.211.15.0min =+=+= λ

La fotografía muestra las crucetas típicas que serán instaladas.

Page 4: Ejemplo de Calculo de Fuerzas en Soportes

5555

aa

SOPORTE TIPO SC Características: La sigla tiene que ver con: S de suspensión y C porque es de concreto. Soporte de alineamiento (no acepta ángulo bajo ninguna circunstancia). Las cadenas son verticales.

Si: A = Tramo de poste libre en la punta (usualmente entre 0.20 y 0.30 m). B = Distancia igual a dos veces la longitud de la cadena, en ella deberá verificarse que la distancia mínima entre el conductor y masa del soporte deberá ser dmin = 0.5 m (calculado antes), así como la distancia vertical mínima entre conductores deberá ser d =1.329m también calculado, lo que se cumple ampliamente. C = 1.1m es la longitud de la cadena. D = fmax es la flecha (m) máxima. E =6.0 m (mínimo), es la distancia mínima del conductor al terreno. F = 10%L es la parte que se entierra el poste, siendo L la longitud del mismo. Siendo el claro entre el conductor y el terreno E (m): Por tanto;

( )FDCBALE ++++−=

( )LLE 1.08.31.120.220.0 ++++−=

mLE 0.63.79.0 >−= Si L =18m Entonces:

( ) mmE 0.69.83.7189.0 >=−= En consecuencia, tomaremos este poste para el cálculo.

Page 5: Ejemplo de Calculo de Fuerzas en Soportes

El diámetro del poste en el punto de empotramiento al terreno es:

( )

−−+=

t

tpupe H

eHDDDD

siendo Dp (m) el diámetro en la punta del poste.

Du (m) el diámetro en la parte inferior del poste.

e (m) es la altura de empotramiento normado al valor 10%Ht, tal que L =Ht es la longitud del poste.

( ) mDe 453.018

8.11821.048.021.0 =

−−+=

La altura de aplicación de la Fuerza del Viento sobre el poste es:

( )( )ep

ep

DD

DDeH

++

=3

2

( )( ) m

xH 11.7

453.021.03453.021.028.1 =

++=

La fuerza del Viento sobre el poste es:

( )eHDD

pF tep

vvp −

+=

2

( ) kgmkgFvp 1298.1182

453.021.0/24 2 =−

+

=

Page 6: Ejemplo de Calculo de Fuerzas en Soportes

wc+wa

Fvp

wp

wc+wa

Fvc+FvaFvc+Fva

Fvc+Fva

5555

aa

SOPORTE SC: HIPÓTESIS I TRACCIONES NORMALES La figura muestra las fuerzas externas que son aplicadas al poste instalado y sus respectivos puntos de aplicación. Se puede mostrar que:

5.64=vcF (kg) es la fuerza del viento sobre el conductor.

10=vaF (kg) es la fuerza del viento

sobre la cadena de aisladores.

129=vpF (kg) es la fuerza del

viento sobre el poste.

155=cw (kg) es el peso total del conductor a que es sometida la cadena de aisladores y es el producto de el peso unitario del conductor (kg/m) por el vano peso.

50=aw (kg) es el peso total de la

cadena y sus accesorios.

4170=pw (kg) es el peso total del

soporte, incluido las crucetas. La figura muestra como complemento, el bloque de cimentación, la puesta a tierra del soporte que es través de una varilla, así como el dispositivo anti escalamiento. La fuerzas transversales corresponden al ejercido por el viento y son siempre perpendiculares a la

dirección de la línea, que es el supuesto extremo. Por otra parte el enterramiento del poste es como mínimo el 10% de la longitud del poste.

Page 7: Ejemplo de Calculo de Fuerzas en Soportes
Page 8: Ejemplo de Calculo de Fuerzas en Soportes

La figura muestra los valores de fuerzas obtenidas y sus puntos de aplicación, es decir las distancias desde el suelo. De este ARBOL DE CARGAS, podemos deducir que el Momento que tiende a voltear la estructura que lo llamaremos momento Flector es:

11.71298.135.742165.74 xxxxM f ++=

mkgM f −= 39.4165

La fuerza equivalente que provocaría este Momento flector y ubicado en la punta es:

)(12.25720.16

39.41659.0

puntalaenaplicadokgL

MeqFeq ===

La fuerza Nominal, definida como la fuerza de diseño incluído el coeficiente de seguridad es:

( ) ( ) kgcsFF eqN 24.5140.212.257 ===

Podemos adelantar que un poste de concreto de 18m que “resista” 600kg es suficiente. La Fuerza Vertical total es:

kgxFV 478541702053 =+= dato que será empleado para el diseño de la cimentación de concreto del poste. COMENTARIOS:

Page 9: Ejemplo de Calculo de Fuerzas en Soportes

ESTRUCTURA SC: HIPÓTESIS II DESEQUILIBRIOS (8%) UNILATERALES DE TRACCIONES

wp

wc+wawc+wa

5555

aa

0.08Tc

0.08Tc0.08Tc wc+wa

Page 10: Ejemplo de Calculo de Fuerzas en Soportes

Tc = 645 kg es el Tiro Máximo del conductor, en consecuencia el Momento flector, que hace que el poste deba caer en forma transversal es:

El Momento flector (transversal) que tiende a voltear la estructura es:

kgmxM f 325.341665.1205 ==

El momento flector (longitudinal) que tiende a voltear la estructura en dirección a la línea es:

08.22608.136.51220.166.51 =+= xxxM l Entonces el Momento flector equivalente (resultante) será:

22lffeq MMM +=

22 08.2260325.341 +=feqM

mkgM feq −= 708.2285 Por otra parte el Momento Torsor es:

mkgxM t −== 91.85665.16.51 El Momento equivalente tomaremos como el promedio entre el momento flector y la resultante del Momento flector y el Torsor:

[ ]22

21

tffeq MMMM ++=

[ ]22 91.85708.2285708.228521 ++=eqM

mkgM eq −= 51.2286

En consecuencia, la fuerza equivalente (cuyo punto de aplicación es la punta del poste) será:

kgL

MF eq

eq 14.14120.16

51.22869.0

===

Finalmente, la f uerza nominal de diseño será:

kgxcsFF eqN 7.2115.114.141)( ===

Las Fuerzas Verticales serán:

kgxFV 478541702053 =+=

Page 11: Ejemplo de Calculo de Fuerzas en Soportes

wp

wc+wa wc+wa

0.5Tc

ESTRUCTURA SC: HIPÓTESIS III ROTURA DEL CONDUCTOR El Momento flector es:

mkgxM f −== 325.341665.1205

El Momento Torsor:

mkgxM t −== 96.536665.15.322 El momento equivalente:

[ ]22

21

tffeq MMMM ++=

[ ]22 96.536325.341325.34121 ++=eqM

mkgM eq −= 94.586

La fuerza equivalente que origina este momento sería:

kgL

MF eq

eq 23.3620.1694.586

9.0===

La Fuerza Nominal:

kgFeqcsFF eqN 345.54)5.1()( === Fuerza Vertical total:

kgxFV 478541702053 =+= CONCLUSION: Con lo cálculos en las tres hipótesis hemos obtenido:

Por tanto se requiere un poste de Concreto armado y centrifugado de características: CAC 1x600/18/210/480

Page 12: Ejemplo de Calculo de Fuerzas en Soportes

COMENTARIOS:

Page 13: Ejemplo de Calculo de Fuerzas en Soportes

SOPORTE TIPO S1C VERIFICACIÓN DE DIMENSIONES CARACTERÍSTICAS:

• Estructura de alineamiento (0° de ángulo

de línea). • Disposición de fases vertical. • No lleva retenidas o vientos.

La distancia del conductor al terreno deberá ser:

( )FDCBALE ++++−=

( )LFCBALE 1.0max ++++−=

( )DCBALE +++−= 9.0

( )8.31.14.42.09.0 +++−= LE

5.99.0 −= LE Si L=18.00m

( ) )(0.67.65.90.189.0 mínimomE >=−=

Page 14: Ejemplo de Calculo de Fuerzas en Soportes

SOPORTE TIPO S1C : HIPÓTESIS I FUERZAS NORMALES

El Momento flector es:

)11.7(129)665.1(2053)60.118.1316(5.74 ++++= xM f realizando operaciones:

mkgM f −= 465.5025 Fuerza equivalente en la punta:

mkgL

MF f

eq −=== 21.31020.16465.5025

9.0

La fuerza nominal:

( ) kgxfsFF eqN 42.6200.221.310 === La Fuerza Vertical total:

kgxFV 478541702053 =+=

Page 15: Ejemplo de Calculo de Fuerzas en Soportes

SOPORTE TIPO S1C : HIPÓTESIS II DESEQUILIBRIO (8%) DE TRACCIONES UNILATERALES

Page 16: Ejemplo de Calculo de Fuerzas en Soportes

El Momento flector es:

mkgxM f −== 975.1023)665.1(2053 El momento torsor:

mkgxxM t −== 742.257665.16.513 Momento Equivalente:

22

21

tfeq MMM +=

22 742.257975.1023

21 +=eqM

mkgM eq −= 945.1039

La fuerza equivalente:

kgL

MF eq

eq 19.6420.16945.1039

9.0===

La fuerza nominal:

kgfsFF eqN 285.96)5.1(19.64)( ===

La fuerza vertical total:

kgxFV 478541702053 =+=

Page 17: Ejemplo de Calculo de Fuerzas en Soportes

SOPORTE TIPO S1C : HIPÓTESIS III ROTURA DE CONDUCTOR EN EL PUNTO MAS DESFAVORABLE

Page 18: Ejemplo de Calculo de Fuerzas en Soportes

El momento flector es:

m-1023.975kg53x205x1.66M f == El momento torsor:

mkgxM t −== 9625.536665.15.322 Momento Equivalente:

[ ] mkgMMMM tffeq −=++= 1.109021 22

La fuerza equivalente:

kgL

MF eq

eq 30.6720.16

1.10909.0

===

La fuerza nominal:

kgfsFF eqN 9.100)5.1(30.67)( ===

La fuerza vertical total:

kgxFV 478541702053 =+=

Page 19: Ejemplo de Calculo de Fuerzas en Soportes

SOPORTE TIPO RC VERIFICACIÓN DE DIMENSIONES CARACTERÍSTICAS:

• Estructura de anclaje - alineamiento (0° de ángulo de línea). • Disposición de fases triangular. • Lleva dos retenidas o vientos.

La distancia del conductor al terreno deberá ser:

( )ECBALD +++−=

( )LFBALD 1.0max +++−=

( )8.32.220.09.0 ++−= LD

2.69.0 −= LE Si L=18.00m

( ) 0.6102.60.189.0 >=−= mE

PLANTA

LADO

R E T E N I D A

R E T E N I D A

37°

37°

Page 20: Ejemplo de Calculo de Fuerzas en Soportes

SOPORTE TIPO RC : HIPÓTESIS I FUERZAS NORMALES

RETENIDA

RETENIDA

Page 21: Ejemplo de Calculo de Fuerzas en Soportes

Recordemos que:

kgwkgw ac 50155 ==

kgFkgF vavc 105.64 ==

El Momento flector es:

Page 22: Ejemplo de Calculo de Fuerzas en Soportes

665.150)11.7(129)8.13(5.842)16(5.94 xxM f +++=

realizando operaciones:

mkgM f −= 64.4844

Fuerza equivalente en la punta:

mkgL

MF f

eq −=== 0.30020.1664.4844

9.0

La fuerza nominal:

( ) kgxfsFF eqN 0.6000.221.310 ===

La Fuerza Vertical total:

kgxFV 48355041702553 =++= En esta hipótesis las retenidas no trabajan, en razón que no existen tiros longitudinales.

Page 23: Ejemplo de Calculo de Fuerzas en Soportes

SOPORTE TIPO RC : HIPÓTESIS II DESEQUILIBRIO (50%) DE TRACCIONES UNILATERALES

RETENIDA

RETENIDA

Page 24: Ejemplo de Calculo de Fuerzas en Soportes

El Momento flector es:

mkgM f −== 25.83)665.1(50

El momento que tiende a voltear la estructura en sentido longitudinal es:

mkgxM long −=+= 24.14061)8.13216(5.322

Momento Equivalente:

22longfeq MMM +=

22 1406125.83 +=eqM

mkgM eq −= 24.14061

La fuerza equivalente:

kgL

MF eq

eq 98.86720.16

24.140619.0

===

La fuerza nominal:

kgfsFF eqN 1302)5.1(98.867)( ===

La fuerza vertical total:

kgxFV 48355041702553 =++=

Page 25: Ejemplo de Calculo de Fuerzas en Soportes

F

F

T R

T R

CALCULO DE LA RETENIDA:

Las retenidas deberán soportar el Tiro longitudinal, ya que estas se instalarán en ese sentido. En consecuencia el tiro longitudinal calculado es:

mkgM long −= 24.14061

Calcularemos las dos fuerzas (iguales) en los puntos donde se ubicarán las retenidas. Ambas fuerzas equilibrarán el momento Longitudinal.

longMFxFx =+ 5.1330.15

En consecuencia:

kgF 23.488= Cada retenida deberá equilibrar esta Fuerza, de tal manera que:

θθ

senF

TFsenT RR =→=

kgsen

TR 26.8113723.488 =

°=

Si utilizamos el cable para retenida de ½”φ de acero galvanizado del tipo Siemens Martín cuyo Tiro de rotura es 5489kg, entonces el coeficiente de seguridad de trabajo de la retenida será:

77.626.811

5489 ===RT

TRcs

Page 26: Ejemplo de Calculo de Fuerzas en Soportes

SOPORTE TIPO RC : HIPÓTESIS III ROTURA DE CONDUCTOR EN EL PUNTO MAS DESFAVORABLE

RETENIDA

RETENIDA

Page 27: Ejemplo de Calculo de Fuerzas en Soportes

Se observa que si se rompe el conductor superior, se producirá un momento que tratará de voltear la estructura en el sentido longitudinal a la línea, dicho momento longitudinal es:

m-kg10320x16.0645M long ==

La fuerza equivalente:

kgL

MF long

eq 037.63720.16

103209.0

===

por simple inspección si comparamos esta fuerza con la obtenida en la Hipótesis II, vemos que:

IIeqIIIeq FF <

En consecuencia, prevalecen los cálculos de la Hipótesis II. La fuerza vertical total:

kgxFV 48355041702553 =++= CONCLUSIÓN: Se requiere tres postes con la especificación. CAC 3X1500/18/210/480

Page 28: Ejemplo de Calculo de Fuerzas en Soportes

SOPORTE TIPO A2-60°

Características:

• Estructura de Angulo y anclaje. • Soporta ángulo hasta 60°. • Tiene seis retenidas en las dos direcciones opuestas a la línea. • El puente del conductor se hace con tres cadenas auxiliares de suspensión.

FRENTE

LADO

37°

37°

RETENIDA

RETENIDA

RETENIDA

2

RETENIDAS

PLANTA

PLANTA

RETENIDAS

Page 29: Ejemplo de Calculo de Fuerzas en Soportes

DIMENSIONES Se deduce que:

( )FDCBALE ++++−=

( ) mLfCBALE 00.61.0max >++++−=

( ) mLLE 00.61.08.32.22.26.0 >++++−= de donde se deduce que:

mLL 4.160.68.89.0 >→>− En consecuencia, un poste de L= 18.0 m es suficiente.

FRENTE

RETENIDA

37°

RETENIDA

37°RETENIDA

16.00m

15.80m

13.40m

11.20m

Page 30: Ejemplo de Calculo de Fuerzas en Soportes

SOPORTE TIPO A2-60° HIPÓTESIS I FUERZAS NORMALES.

FRENTE

RETENIDA

37°

RETENIDA

RETENIDA

37°

Fva R

Fva R

Fva R

Fvc+2Fva

Fvc+2Fva

Fvc+2Fva

wc+2wa

wc+2wa

wc+2wa

wa

wa

wa

Fvp

wp

HIPOTESIS NORMAL

Page 31: Ejemplo de Calculo de Fuerzas en Soportes
Page 32: Ejemplo de Calculo de Fuerzas en Soportes

La resultante por efecto del ángulo topográfico es:

=

22

βsenTR C

( ) kgsenR 645260

6452 =

=

Recordemos que:

5.64=vcF (kg) es la fuerza del viento sobre el conductor.

10=vaF (kg) es la fuerza del viento sobre la cadena de aisladores.

129=vpF (kg) es la fuerza del viento sobre el poste.

129=cw (kg) es el peso total del conductor a que es sometida la cadena de aisladores y es el producto de el peso unitario del conductor (kg/m) por el vano peso.

50=aw (kg) es el peso total de la cadena y sus accesorios.

4170=pw (kg) es el peso total del soporte, incluido las crucetas.

Del ARBOL DE CARGAS, podemos deducir que el Momento que tiende a voltear la estructura es:

11.7129)20.1140.1380.15)(645105.84(665.1503 xxxM f ++++++=

mkgM f −= 31043 La fuerza equivalente que provocaría este Momento flector y ubicado en la punta es:

)(191620.16

310439.0

puntalaenaplicadokgL

MeqFeq ===

La fuerza Nominal, definida como la fuerza de diseño incluído el coeficiente de seguridad es:

( ) ( ) kgcsFF eqN 38320.21916 ===

La Fuerza Vertical total es:

kgxxFV 508541705032553 =++= dato que será empleado para el diseño de la cimentación de concreto del poste.

Page 33: Ejemplo de Calculo de Fuerzas en Soportes

RETENIDA

RETENIDA

37°

RETENIDA37°

16.20m

15.80m

15.8-0.6=15.2m

13.40m

13.40-0.6=12.80m

11.20m

11.20-0.6=10.60m

TRTR

TR

TR

F1

F1

F1

PLANTARETENIDAS

Feq

FF

β

CALCULO DE RETENIDAS Calculemos las fuerzas F (ambas en dirección a los conductores y en la punta) que equilibran Feq.

=

−=

22180

cosββ

senFFF eqeq

kgsenF 958260

1916 =

=

Esta fuerza deberá ser equilibrada por un juego de 3 retenidas, cada una de ellas deberá soportar la misma fuerza

F1, tal como se muestra en la figura. Por tanto, igualando momentos:

( ) 20.169586.108.122.151 xF =++

kgF 8.4211 =

Cada retenida deberá soportar la Fuerza F1 =421.8kg En consecuencia la componente horizontal de la fuerza en la retenida, deberá tener precisamente este valor:

8.421=θsenTR

kgsensen

TR 667378.4218.421 ===

θ

Si la retenida es de ½”φ, con Tiro de Rotura = 5489kg, entonces el coeficiente de seguridad de la retenida es:

23.86675489

Re===

tenidaTTrotura

cs

Page 34: Ejemplo de Calculo de Fuerzas en Soportes

ESTRUCTURA A2EC: HIPÓTESIS II DESEQUILIBRIOS (50%) UNILATERALES DE TRACCIONES

FRENTE

wp

wc+2waRETENIDA

wa

wc+2wa

37°

RETENIDA

wa

wc+2wa

RETENIDA

37°

wa

1.5Tc

1.5Tc

1.5Tc

Tc

Tc

Tc

HIPOTESIS II

Page 35: Ejemplo de Calculo de Fuerzas en Soportes
Page 36: Ejemplo de Calculo de Fuerzas en Soportes

β

Como tenemos 50% de tracciones unilaterales, entonces la resultante es:

βcos212 kkTR C −+= Si la resultante R hace un ángulo α con la Fuerza Tc; entonces:

−+= −

β

βα

cos212

1

kk

ksensen

En nuestro ejemplo: Tc = 645; k=1.5; β=60° Por tanto: R = 853.25 kg y α = 79.1° El Momento flector es:

( ) ( )665150320114013801525853 ..... xM f +++=

mkgM f −= 0534721. La fuerza equivalente en la punta es:

kgM

F feq 272143

2016.

.==

La fuerza vertical total es:

kgxxFV 508541702553503 =++= COMENTARIOS

Page 37: Ejemplo de Calculo de Fuerzas en Soportes

CALCULO DE RETENIDAS Vemos que:

IeqIIeq FF >

En consecuencia, calculamos las retenidas en razón que la HIPÓTESIS II, prevalece, pero el cálculo es análogo a la Hipótesis I. Calculemos las fuerzas F (ambas en dirección a los conductores y en la punta) que equilibran Feq.

=

senFF eq

kgsenF 610712

60272143 .. =

=

Esta fuerza deberá ser equilibrada por el juego de 3 retenidas, cada una de ellas deberá soportar la misma fuerza F1, tal como se muestra en la figura. Por tanto, igualando momentos:

( ) 2016610716108122151 ..... xF =++

kgF 744491 .= Cada retenida deberá soportar la Fuerza F1 =449.74kg En consecuencia la componente horizontal de la fuerza en la retenida, deberá tener precisamente este valor:

74449.=θsenTR

kgsensen

TR 3747377444974449

... ===

θ

Si la retenida es de ½”φ, con Tiro de Rotura = 5489kg, entonces el coeficiente de seguridad de la retenida es:

3473747

5489.

.Re===

tenidaTTrotura

cs

Page 38: Ejemplo de Calculo de Fuerzas en Soportes

ESTRUCTURA A2EC: HIPÓTESIS III ROTURA DEL CONDUCTOR

wc+2wa

wc+2wa

RETENIDA

RETENIDA

FRENTE

wp

wa

wa37°

wc+2wa

RETENIDA

37°

wa

HIPOTESIS III

Page 39: Ejemplo de Calculo de Fuerzas en Soportes
Page 40: Ejemplo de Calculo de Fuerzas en Soportes

El Momento flector debido al peso de las cadenas es:

mkgxxM f −== 752496651503 .. El Momento que tiende a voltear la estructura en sentido longitudinal es:

mkgxM long −== 101918015645 . El momento equivalente:

22longfeq MMM +=

mkgM eq −= 0610194.

La fuerza equivalente que origina este momento sería:

kgL

MF eq

eq 6292016

061019490

===.

..

si se compara obtenemos:

IIeqIeqIIIeq FFF <<

En consecuencia, prevalecen los cálculos efectuados para la Hipótesis II, incluyendo las conclusiones para las retenidas. Fuerza Vertical total:

kgxxFV 508541705032553 =++= CONCLUSION: Con lo cálculos en las tres hipótesis hemos obtenido: Por tanto se requieren tres postes de Concreto armado y centrifugado de características: CAC 1x2200/18

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EJEMPLO:

ESTRUCTURAS UTILIZADAS EN LA LINEA DE SUB TRANSMISION 22.9 kV CHULUCANAS -TAMBO GRANDE - LAS LOMAS

Distribución de Estructuras Las estructuras a utilizar estarán conformadas por postes de concreto y crucetas de madera, y ensamblados con ferretería de acero galvanizado , estos Armados guardan concordancia con las normas de la DEP/MEM adecuados y corregidos para la Linea Primaria Chulucanas - Tambo Grande - Las Lomas. Las características principales de los postes de concreto y crucetas de madera son las siguientes: Postes: Material : Concreto CAC Longitud : 12, 13 m. Esfuerzo : 300 y 400 Kg. Crucetas: Material : Madera tratada, Tornillo ó similar Dimensiones : 3000 x 100 x 125 mm 2400 x 100 x 125 mm Armados Utilizados

Armados Función DC1 DC2 DC3 DC4

DC8R PTV-3N

PS1-3N PA1-3N PA2-3N PA3-3N PR3-3N PSEC-3 4PR3-0 PTH-2N PTV-1N

Suspensión 0 - 5 ° Trifásico doble circuito, Neutro Corrido Suspensión 5 - 30° Trifásico doble circuito Neutro corrido Soporte 30° - 60° Trifásico doble circuito Neutro corrido Angulo 60 - 90 ° Trifásico doble circuito Neutro corrido Anclaje Rompetramo Trifasico doble circuito Neutro corrido Terminal Vertical Trifasico doble circuito Neutro corrido Suspensión 0 - 5° Trifásico simple circuito, Neutro Corrido Suspensión 5 - 30° Trifásico simple Circuito Neutro corrido Soporte 30 - 60° Trifásico simple circuito Neutro corrido Angulo 60 - 90° Trifásico simple circuito Neutro corrido Anclaje Rompetramo Trifasico simple circuito Neutro corrido Seccionamiento Trifásico Estructura especial para vanos largos (Rompetramos Trifasico) Armado Complementario de derivación Armado Complementario auxiliar de derivación sin neutro

Page 42: Ejemplo de Calculo de Fuerzas en Soportes

A.- CIRCUITO SIMPLE Estructuras de Alineamiento Líneas Trifásicas : PS1-3N Función : De alineamiento Aisladores : Un aislador tipo espiga por conductor de fase. Retenidas : No se instalan.

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Page 44: Ejemplo de Calculo de Fuerzas en Soportes

Estructuras Angulares hasta 30 ° Líneas Trifásicas : PA1- 3N Función : Angulos hasta 30° de línea. Aisladores : Dos aisladores tipo espiga por conductor de fase. Retenidas : Una Transversal Simple (en bisectriz de ángulo ) Angulo de retenida con eje del poste : 45 Grados Distancia del punto de sujeción de retenida al vértice del poste : 0.68 m

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Estructuras Angulares de 30 ° hasta 60° Líneas Trifásicas : PA2- 3N Función : Angulos de 30° hasta 60° de desvío de línea. Aisladores : Una cadena de dos aisladores , tipo suspensión , por conductor de fase. Retenidas : Una Transversal Doble (en bisectriz de ángulo ) Angulo de Retenida Superior con eje del poste:45 Grados Distancia del punto de sujeción de Retenida Superior al vértice del poste : 0.68 m Distancia del punto de sujeción de Retenida Inferior al vértice del poste : 3.08 m

Page 46: Ejemplo de Calculo de Fuerzas en Soportes

Estructuras Angulares de 60 ° hasta 90° Líneas Trifásicas : PA3- 3N Función : Angulos de 60° hasta 90° de desvío de línea. Aisladores : Una cadena de dos aisladores , tipo anclaje, por conductor de fase, a

cada lado de la estructura. Retenidas : Dos Longitudinales Dobles (Opuestas a los conductores) Angulo de Retenida Superior con eje del poste : 45Grados Distancia del punto de sujeción de Retenida Superior al vértice del poste : 0.68 m Distancia del punto de sujeción de Retenida Inferior al vértice del poste : 3.08 m

Page 47: Ejemplo de Calculo de Fuerzas en Soportes

Estructuras Rompetramos Líneas Trifásicas : PR3- 3N Función : Seccionar la línea en tramos. Retener tiros de izamiento de

conductores (vanos pesos o gravantes negativos) Aisladores : Una cadena de dos aisladores , tipo anclaje, por conductor de fase, a

cada lado de la estructura. Retenidas : Dos Longitudinales Simples (Opuestas a los conductores) Angulo de Retenida con eje del poste : 45 Grados Distancia del punto de sujeción de Retenida al vértice del poste : 1.58 m Caso de usar esta estructura en ángulos de línea : Una Transversal Simple (en bisectriz de ángulo ) Angulo de retenida con eje del poste : 45 Grados Distancia del punto de sujeción de retenida al vértice del poste : 1.58 m

Page 48: Ejemplo de Calculo de Fuerzas en Soportes

Estructuras de Seccionamiento Líneas Trifásicas : PSEC 3N Función : Retener la Línea en un extremo de la misma e instalar equipo de

seccionamiento. Aisladores : Dos cadenas de dos aisladores, tipo anclaje, por conductor de fase.

Retenidas : Una Longitudinal Simple (Opuesta a los conductores) Angulo de Retenida con eje del poste : 45 Grados Distancia del punto de sujeción de Retenida al vértice del poste : 0.68 m

Page 49: Ejemplo de Calculo de Fuerzas en Soportes

Estructuras Rompetramos Especiales Un poste por conductor de fase más un poste para neutro. Líneas Trifásicas : 4PR3 - 0 Función : Seccionar la línea en tramos, Retener tiros de izamiento de

conductores (vanos pesos o gravantes negativos) Aisladores : Una cadena de dos aisladores , tipo anclaje, por conductor de fase, a

cada lado de cada poste. Retenidas : Dos Longitudinales Simples (Opuestas a los conductores) Angulo de Retenida con eje del poste : 45 Grados Distancia del punto de sujeción de Retenida al vértice del poste : 0.68 m Caso de usar esta estructura en ángulos de línea : Una Transversal Simple (en bisectriz de ángulo ) Angulo de retenida con eje del poste : 45 Grados Distancia del punto de sujeción de retenida al vértice del poste : 0.68 m

Page 50: Ejemplo de Calculo de Fuerzas en Soportes

B.- CIRCUITO DOBLE Estructuras de Alineamiento Líneas Trifásicas : DC-1 Función : De alineamiento Aisladores : Un aislador tipo espiga por conductor de fase. Retenidas : No se instalan.

Page 51: Ejemplo de Calculo de Fuerzas en Soportes

Estructuras Angulares hasta 30 ° Líneas Trifásicas : DC-2 Función : Angulos hasta 30° de desvío de línea. Aisladores : Dos aisladores tipo espiga por conductor de fase. Retenidas : Una Transversal Doble (en bisectriz de ángulo ) Angulo de retenida con eje del poste : 45 Grados Distancia del punto de sujeción de Retenida Superior al vértice del poste : 0.46m Distancia del punto de sujeción de Retenida Inferior al vértice del poste : 1.66 m

Page 52: Ejemplo de Calculo de Fuerzas en Soportes

Estructuras Angulares de 30 ° hasta 60° Líneas Trifásicas : DC-3 Función : Angulos de 30° hasta 60° de desvío de línea. Aisladores : Una cadena de dos aisladores , tipo suspensión , por conductor de fase. Retenidas : Una Transversal Doble (en bisectriz de ángulo ) Angulo de Retenida Superior con eje del poste : 30 Grados Distancia del punto de sujeción de Retenida Superior al vértice del poste : 0.68 m Distancia del punto de sujeción de Retenida Inferior al vértice del poste : 3.08 m

Page 53: Ejemplo de Calculo de Fuerzas en Soportes

Estructuras Angulares de 60 ° hasta 90° Líneas Trifásicas : DC-4 Función : Angulos de 60° hasta 90° de desvío de línea. Aisladores : Una cadena de dos aisladores , tipo anclaje, por conductor de fase, a

cada lado de la estructura. Retenidas : Dos Longitudinales Dobles (Opuestas a los conductores) Angulo de Retenida Superior con eje del poste : 45 Grados Distancia del punto de sujeción de Retenida Superior al vértice del poste : 0.68m Distancia del punto de sujeción de Retenida Inferior al vértice del poste : 3.08 m

Page 54: Ejemplo de Calculo de Fuerzas en Soportes

Estructuras Rompetramos Líneas Trifásicas : DC8R Función : Seccionar la línea en tramos. Retener tiros de izamiento de

conductores (vanos pesos o gravantes negativos) Aisladores : Una cadena de dos aisladores , tipo anclaje, por conductor de fase, a

cada lado de la estructura. Retenidas : Dos Longitudinales Simples (Opuestas a los conductores) Angulo de Retenida con eje del poste : 45 Grados Distancia del punto de sujeción de Retenida al vértice del poste : 2.26 m Caso de usar esta estructura en ángulos de línea : Una Transversal Simple (en bisectriz de ángulo ) Angulo de retenida con eje del poste : 30 Grados Distancia del punto de sujeción de retenida al vértice del poste : 0.46 m

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Page 56: Ejemplo de Calculo de Fuerzas en Soportes

Estructuras Terminales Especiales Disposición vertical de conductores . Sin crucetas. Líneas Trifásicas : PTV-3N Función : Retener la línea en extremo Aisladores : Una cadena de dos aisladores , tipo anclaje, por conductor de fase, a

cada lado, de cada poste. Retenidas : Una Longitudinal Doble (Opuesta a los conductores) Angulo de Retenida Superior con eje del poste : 45 Grados Distancia del punto de sujeción de Retenida Superior al vértice del poste: 0.68 m Distancia del punto de sujeción de Retenida Inferior al vértice del poste : 3.08m

Page 57: Ejemplo de Calculo de Fuerzas en Soportes

Armados Complementarios Líneas : PTH-2N Líneas : PTV-1N Función : Puente para derivación de un circuito del doble circuito

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Page 59: Ejemplo de Calculo de Fuerzas en Soportes

EJEMPLO

ESTRUCTURAS UTILIZADAS EN LA LINEADE TRANSMISIÓN 66 kV PARAMONGA – HUARMEY

ESTRUCTURA HS CON POSTE DE MADERA

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ESTRUCTURA TIPO HA CON POSTES DE CONCRETO

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ESTRUCTURA TIPO HSL CON POSTES DE MADERA

Page 62: Ejemplo de Calculo de Fuerzas en Soportes

ENSAMBLES DE LOS POSTES DE MADERA

Page 63: Ejemplo de Calculo de Fuerzas en Soportes

DETALLES DE ENSAMBLES DE LOS POSTES DE MADERA

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