DISEÑO DE POSTES...DISEÑO DE POSTES Mecanica de Solidos II 10 L=0.275902m c).- Para el suelo Arcilloso σ adm =0.60Kg/cm2=6000Kg/m2 6000=(2400x0.70L2+2400x0.26389)/L2 L=0.345033m

“AÑO DE LA INTEGRACION Y EL RECONOCIMIENTO DE NUESTRA DIVERSIDAD”

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO

FACULTAD DE INGENIERÌA ELÈCTRICA Y ELECTRÓNICA

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÌA ELÈCTRICA

CURSO: MECANICA DE SÓLIDOS II.

PROFESOR: ING PITHER ORTIZ ALBINO.

ALUMNOS CÒDIGO

FLORES ALVAREZ ALEJANDRO 1023120103

ROMAN ALVAREZ JHANS ERIK 1023120326

CENTENO SALAZAR KATHERINE R. 1023120718

FECHA DE REALIZACION: 28/10/2012

FECHA DE ENTREGA: 07/11/2012

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO Facultad de Ingeniería Eléctrica y Electrónica

DISEÑO DE POSTES

Mecanica de Solidos II

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PRESENTACIÓN

El desarrollo de este trabajo esta orientado a que el alumno se forme como un

buen estudiante demostrando habilidad el la solución de un problema... el

solucionarlo que aquí presentamos de los problemas planteados en clase; el

objetivo es que el estudiante universitario logre una mayor perspicaz actitud

frente a los problemas que se le plantee. Aquí se le mostrara como se

desarrolla un problema de DISEÑOS DE POSTES que viene a ser la práctica

n°3.

Un estudiante universitario debe estar en permanente búsqueda del

perfeccionamiento en su formación académica, profesional y social; ser un

apasionado por el conocimiento, buscar constantemente la excelencia y su

independencia intelectual. El estudiante entonces será el principal responsable

de su aprendizaje.

El presente trabajo esta dirigido en especial a los alumnos de la UNAC y a toda

las personas que tienen el deseo de aprender y superarse cada día más

nutriéndose de conocimiento, aquí le mostraremos como se hallan las fuerzas

internas de cada componentes de una armadura; nuestro deseo con el

presente trabajo es que sea de mucha utilidad y amplíe el conocimiento del

tema.


DISEÑO DE POSTES


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Dedicatoria

Este informe se lo dedicamos a todas las generaciones de nuestra facultad de,

ingeniería eléctrica y electrónica, que pasaron por los laureles de la misma,

en especial por los maestros quienes nos imparten sus conocimientos; que

gracias a muchos o pocos de ellos, hoy en día nos forjamos un porvenir

venidero de grandes éxitos, son ellos el pilar fundamental en nuestra

formación como profesionales que de aquí a unos pasos lo seremos. Solo

esperamos que estas acciones se sigan practicando para nuestro propio

bienestar y el de futuras generaciones.


DISEÑO DE POSTES


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DEFINICIONES

Postes

El método para transportar y/o distribuirla 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.

Postes de madera: el campo de aplicación de este tipo de apoyos es casi exclusivamente en baja tensión y están en 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 ligereza y 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. Aquí les presentamos algunos prototipos de postes de madera:


DISEÑO DE POSTES


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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 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.


DISEÑO DE POSTES


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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 que casos la soldadura. Se clasifican en:

- 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 presillas soldadas 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.


DISEÑO DE POSTES


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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 acero y hormigón. 100 – 220

45 – 132 Celosía de acero y hormigón. 200 – 300

220 – 400 Celosía de acero. 300 – 500

Nivel freático

El nivel freático corresponde (en un acuífero 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.

TRABAJO N# 1

1).- Diseñar la cimentación de un poste de concreto armado de 7.00m de altura

con un diámetro exterior inferior de 0.30m, diámetro exterior superior de 0.20m

y el diámetro del agujero interior es de 0.10m.

Carga (P=1000Kg)

Para tres tipos de suelo:

a) Suelo gravoso σadm= σdiseño = σT =4Kg/cm2 (Suelo de Lima – Palacea)

b) Suelo Arenoso σadm= σdiseño = σT =1Kg/cm2 (Suelo de Sierra y arenales

de la costa).

c) Suelo Selva σadm= σdiseño = σT =0.6Kg/cm2 (Sierra y selva - Con la

presencia de agua o nivel freático a 0.20m del nivel del piso terminado

(NTP).)

http://es.wikipedia.org/wiki/Acu%C3%ADfero

http://es.wikipedia.org/wiki/Agua_subterr%C3%A1nea

http://es.wikipedia.org/wiki/Capa_fre%C3%A1tica

http://es.wikipedia.org/wiki/Manto_fre%C3%A1tico

http://es.wikipedia.org/wiki/Manto_fre%C3%A1tico

http://es.wikipedia.org/wiki/Napa_fre%C3%A1tica

http://es.wikipedia.org/wiki/Tabla_de_agua

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Nivel_piezom%C3%A9trico&action=edit&redlink=1


DISEÑO DE POSTES


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Solución

Una vez leído la pregunta el primer paso para poder resolver este tipo de

problema es graficando lo que nos dice en la lectura a continuación

interpretamos con el siguiente grafico:

a) Para un suelo gravoso

Los cálculos que se trasmiten al suelo:

Dato:

Calculo del volumen:


DISEÑO DE POSTES


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Reemplazando los datos:

Vconcreto =(7.00m)π/12[0.202+0.302+(0.20)(0.30)]-(7.00)π/4[0.10]2.

Vconcreto =0.2814m3.

En seguida calculamos el área:

Área =π/4(0.302-0.102)

Área =0.06283m2

σconcreto=2400x0.2814/0.06283 =10749.00525Kg/m2

σconcreto=1.0749Kg/cm2

Comparamos:

σconcreto < σadm=4Kg/cm2. Suelo Gravoso

σconcreto > σadm=1Kg/cm2. Suelo Arenoso

σconcreto > σadm=0.6Kg/cm2. Suelo Pantanoso

Conclusión

Se puede construir en suelo gravoso pero no en un suelo arenoso ni pantanoso.

Solución para cimentar en los tres tipos de suelo:


DISEÑO DE POSTES


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Una posible solución es ponerle una base cuadrada.

Área de la base = L2

Volumen de la base = 0.70L2

P: 2400x0.70L2 + 2400xVposte

Calculamos el , que comprende la parte superior de la base cuadrada:

Vposte=6.30xπ/12[0.202+0.302+(0.20)(0.30)]-6.30π/4(0.10)2

Vposte=0.26389m3

σadm=(2400x0.70L2+2400x0.26389)/L2

b) Para el suelo arenoso σadm=1Kg/cm2=10000Kg/m2

10000=(2400x0.70L2+2400x0.26389)/L2


DISEÑO DE POSTES


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L=0.275902m

c).- Para el suelo Arcilloso σadm=0.60Kg/cm2=6000Kg/m2

6000=(2400x0.70L2+2400x0.26389)/L2

L=0.345033m

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

Por tablas:


DISEÑO DE POSTES


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Calculamos (utilizando el mismo L del caso anterior, (L= 0.345033m)

Calculamos el :

222 )10.0(4

3.6))29.0)(25.0(25.029.0(

12

3.6 posteV

Vposte=0.311889m3

Reemplazamos:

Reemplazamos:


DISEÑO DE POSTES


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2

( 1) ( 1)

x xe ey x

e e e e

Comparando:

1) Diseñar 3 postes 1 de aceroA36, 1 de madera pino #1 Douglas y 1 de aluminiopara una

sección circular y una sección T que soporta una carga de 13 KN.

Efectuar la comprobación por esfuerzo cortante y momento flexionante.

SECCIONES CIRCULARES

a) Para una sección circular, considerando una madera pino Douglas #1:

En el campo de la ingeniería se limita la deflexión de los postes para evitar la falla de estos a un

valor de 1mm por cada metro de altura del poste.

Según el comentario el poste solo se puede deflexionar:

Por Flexión:

Usamos las formulas de esfuerzos normales por flexión para saber el diámetro mínimo que

usaremos en nuestro diseño:

13kN

8.5m


DISEÑO DE POSTES


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Donde:

Según la tabla L. Mott para la madera (pino Douglas # 1)

Hallamos el modulo elástico de sección:

Donde:

Entonces:

Evaluando el módulo elástico de sección:


DISEÑO DE POSTES


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El diámetro mínimo a utilizar es 0.4530m

Por Deflexión:

Ahora hacemos los cálculos por deflexión:

SEGÚN TABLAS:

Para la madera (pino Douglas Nº 1)

Remplazando:

Comparando:

Como el valor calculado es mayor que el normado tenemos que hacer un rediseño con un

cambio en el diámetro.


DISEÑO DE POSTES


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Reemplazando valores:


Comprobamos que el esfuerzo máximo sea mayor que el calculado con el nuevo diámetro:

Sabemos que:

Reemplazando:

Analizando:

Por cortante:

SEGÚN TABLAS:

Para la madera (pino Douglas Nº 1)


DISEÑO DE POSTES


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Donde:

Reemplazando:

Remplazando:

Como el esfuerzo cortante calculado es menor que el esfuerzo cortante máximo entonces es

correcto el diseño.

b) Para una sección circular, considerando el Acero Estructural A-36:




DISEÑO DE POSTES


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Por Flexión:



DONDE:

Según tablas L.Mottpara Acero A-36:

Pero usaremos el esfuerzo de diseño para el acero estructural:


Donde:


DISEÑO DE POSTES


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Entonces:




DISEÑO DE POSTES


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Por Deflexión:


SEGÚN TABLAS:

Remplazando:

Comparando:







DISEÑO DE POSTES


20

Sabemos que:

Reemplazando:

Analizando:

Por cortante:

Donde:

Reemplazando:


DISEÑO DE POSTES


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Reemplazando:

Comparamos este resultado con el diseño por esfuerzo cortante:



c) Para una sección circular, considerando la aleación y temple de aluminio 2014-T6




Por Flexión:




DISEÑO DE POSTES


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DONDE:

Según tablas L.Mott para aleación y temple de aluminio 2014-T6:

Pero usaremos el esfuerzo de diseño para una carga estática (N=2):


Donde:

Entonces:



DISEÑO DE POSTES


23



DISEÑO DE POSTES


24

Por Deflexión:


SEGÚN TABLAS:

Remplazando:

Comparando:







DISEÑO DE POSTES


25

Sabemos que:

Reemplazando:

Analizando:

Por cortante:

Donde:

Reemplazando:


DISEÑO DE POSTES


26

Reemplazando:




SECCIONES W

a) Para una sección W, Considerando el pino Douglas # 1:

13kN

8.5m


DISEÑO DE POSTES


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Por Flexión:

Según tablas L.Mott para pino Douglas # 1:

Hallamos el momento de inercia total en la sección “w”:

Parte 1

2

3


DISEÑO DE POSTES


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Del esfuerzo de diseño:

Por lo tanto el b mínimo a utilizar es 0.1276 m

Por Deflexión:

SEGÚN TABLAS:

0.1229

Como el valor calculado es mayor que el valor normado, se tiene que rediseñar:

Del valor normado:

Por lo tanto el valor mínimo de b es 0.2489m, para diseñar.

Por cortante:

Ahora comprobamos el esfuerzo cortante:


DISEÑO DE POSTES


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Como el esfuerzo cortante máximo es menor que el esfuerzo de tablas, entonces el diseño es

correcto.

b) Para una sección W, Considerando el Acero Estructural A-36:

Por Flexión:

Según tablas L.Mott para Acero A36:



DISEÑO DE POSTES


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Parte 1

2

3




DISEÑO DE POSTES


31

Por Deflexión:

SEGÚN TABLAS:


Del valor normado:


Por cortante:



DISEÑO DE POSTES


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correcto.

c) Para una sección W, Considerando la aleación de aluminio 2014-T6:

Por Flexión:

Según tablas L.Mott para la aleación de aluminio 2014-T6:



Parte


DISEÑO DE POSTES


33

1

2

3



Por Deflexión:

SEGÚN TABLAS:


DISEÑO DE POSTES


34


Del valor normado:


Por cortante:



DISEÑO DE POSTES


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correcto.

Documents

DISEÑO DE POSTES...DISEÑO DE POSTES Mecanica de Solidos II 10 L=0.275902m c).- Para el suelo Arcilloso σ adm =0.60Kg/cm2=6000Kg/m2 6000=(2400x0.70L2+2400x0.26389)/L2 L=0.345033m