Memoria Tecnica Torre 24 M_rev.1
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Torre Triangular 24 metros Memoria Técnica de Cálculo
1
MEMORIA TECNICA TORRE TRIANGULAR 24 M
PROYECTO:
Torre Triangular 24 metros Memoria Técnica de Cálculo
2
CALCULO ESTRUCTURAL
TORRE TRIANGULAR 24 m
FEBRERO - 2014
Torre Triangular 24 metros Memoria Técnica de Cálculo
3
Contenido 1 DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO ......................................................................................... 4
2 OBJETIVO ............................................................................................................................... 4
3 NORMAS Y CÓDIGOS DE DISEÑO ..................................................................................... 4
4 ANALISIS DE CARGAS APLICADAS ................................................................................. 4
4.1 Carga muerta ...................................................................................................................... 4
4.2 Carga de equipos de comunicación ................................................................................... 4
4.3 Carga de montaje o viva .................................................................................................... 5
4.4 Carga de viento en la estructura ........................................................................................ 5
4.5 Carga de viento de las antenas hacia la estructura ............................................................. 6
4.6 Carga de sismo................................................................................................................... 6
5 COMBINACIONES DE CARGAS .......................................................................................... 9
6 MATERIALES ......................................................................................................................... 9
6.1 Elementos principales, secundarios y accesorios: Acero ASTM A-36: ............................ 9
6.2 Pernos estructurales A-325: ............................................................................................... 9
6.3 Pernos de anclaje A-615: ................................................................................................... 9
7 PROCESO DE DISEÑO ........................................................................................................... 9
8 DATOS Y RESULTADOS DE DISEÑO .............................................................................. 10
8.1 Datos de entrada: ............................................................................................................. 10
8.2 Datos de salida: ................................................................................................................ 17
9 DIMIENSIONAMIENTO DE JUNTAS ................................................................................ 22
10 PLACA BASE ........................................................................................................................ 23
11 PERNOS DE ANCLAJE ........................................................................................................ 24
12 SOLDADURA ........................................................................................................................ 25
13 BIBLIOGRAFIA .................................................................................................................... 25
Torre Triangular 24 metros Memoria Técnica de Cálculo
4
1 DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO La comunicación es la base del desarrollo moderno, por tal motivo es necesario implantar
estructuras que soporten equipos de comunicación; tales estructuras están confirmadas por tres
elementos principales llamados montantes y elementos que sirven de arriostramiento. Estos
elementos forman un conjunto estructural que soportan principalmente cargas muertas y cargas
de viento transmitidos por equipos de comunicación, escaleras, accesorios, y en sí mismo por la
propia estructura. La estructura conforma un triangulo equilátero, que va disminuyendo la
dimensión de los lados conforme se incrementa la altura, hasta llegar a un tramo de lado continuo
más conocido como tramo recto; la mayor parte de los elementos es unidos por medio de pernos
de alta resistencia.
2 OBJETIVO El principal objetivo es dimensionar los elementos que conforman la torre de 24 m de altura y
posteriormente desarrollar la ingeniería de detalle para la estructura de torre.
3 NORMAS Y CÓDIGOS DE DISEÑO
a. Análisis y calculo de cargas de viento en estructura y antenas, según la norma TIA/EIA-222-F.
b. Modelación, análisis estructural y diseño con el programa SAP2000.
c. Código de diseño ASD-89.
d. Diseño de juntas en base al manual AISC, edición 2005.
4 ANALISIS DE CARGAS APLICADAS 4.1 Carga muerta
Se entiende por carga muerta al peso propio de la estructura, este peso es definido por el mismo
programa a través de las longitudes, secciones transversales y materiales, asignados a cada
elemento de la estructura.
4.2 Carga de equipos de comunicación
Se ha definido por parte del cliente los equipos de comunicación, que por fines de cálculo se han
ubicado en la cota máxima de la torre, tales equipos se describen en la tabla 1.
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5
Tabla 1. Equipos de comunicación a soportar por la torre.
MICROWAVE 1,2 1,17 24 200 1
MICROWAVE 1,2 1,17 24 200 1
EquipoDiámetro de
Antena [m]
Área Antena
[m²]
Peso [kg]
Cantidad Altura [m]
4.3 Carga de montaje o viva
El peso de dos personas de 80 kg cada una, será ubicado en la cota máxima de la torre, para
considerar el peso de personal de montaje o mantenimiento de la estructura.
4.4 Carga de viento en la estructura
Esta carga se aplica como distribuida en los elementos de la cara frontal de la estructura, para lo
cual se divide la estructura en tramo de 6 metros, según indica la norma: TIA/EIA-222-F, los
resultados del cálculo de fuerza se indican la tabla 2 y tabla 3:
( )[ ]∑ ×+××= AAEFHZ ACACGqF
8.9
613.0 2VKq Z
Z
××=
7
2
10
= zK Z
Donde:
Zq = Presión provocada por la velocidad del viento [kg/m²]
HG = Factor de respuesta a ráfagas para elementos
FC = Coeficiente de fuerza
EA = Área efectiva proyectada de los miembros estructurales en una cara [m²]
z = altura desde suelo a punto medio de sección [m]
V = velocidad de viento [m/s]
h = altura total de la torre [m]
AC = Coeficiente de fuerza puntual o lineal de accesorios
AA = es el área proyectada de accesorios
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6
Tabla 2. Cargas de viento en la estructura, velocidad de viento máxima 120 kmph
1 21 1,24 69,59 1,19 0,120 0,050 0,050 - 2,540 9,000 0,282 2,344 23,3 9,7 9,7 -2 15 1,12 63,21 1,19 0,120 0,050 0,050 - 2,442 10,967 0,223 2,522 22,8 9,5 9,5 -3 9 1 56,30 1,19 0,140 0,050 0,050 0,040 3,087 14,436 0,214 2,550 23,9 8,5 8,5 6,84 3 1 56,30 1,19 0,140 0,060 0,050 0,040 3,428 19,090 0,180 2,666 25,0 10,7 8,9 7,1
Fuerza en los elementos de la frontal [kg/m]
MontanteDiagonal principal
HorizontalDiagonal
Secundaria
Ancho del elemento en la cara frontal de la torre [m]
MontanteDiagonal principal
HorizontalDiagonal
Secundaria
CfTramoAltura media (z) [m]
Kzqz
(kg/m²)GH
Ae [m]
Ag [m]
e
Tabla 3. Cargas de escaleras hacia la estructura, velocidad de viento máxima 120 kmph
1 21 1,24 69,59 1,19 1,0 6 0,17 2,711 224,44 4,500 49,92 15 1,12 63,21 1,19 1,0 6 0,17 2,711 203,87 4,865 41,93 9 1 56,30 1,19 1,0 6 0,17 2,711 181,57 4,346 41,84 3 1 56,30 1,19 1,0 6 0,17 2,711 181,57 5,481 33,1
Longitud total [kg]
TramoAltura media (z) [m]
Kzqz
(kg/m2)GH
Ae [m]
Ag [m]
e CfFuerza
total [kg]
Fuerza [kg/m]
4.5 Carga de viento de las antenas hacia la estructura
La magnitud de la fuerza frontal sobre las antenas, se muestra en la tabla 4 y se calcula con la
siguiente ecuación:
[ ]kgVAC
F aa 2.2
2××=
Donde:
aC =Coeficiente según el tipo de antena
A =área frontal de la antena (ft2)
V =velocidad básica del viento (mph)
Tabla 4. Cargas de escaleras hacia la estructura, velocidad de viento máxima 120 kmph
MICROWAVE 1,2 1,17 24 200 1 1,28 1,18 126,01 72,30MICROWAVE 1,2 1,17 24 200 1 1,28 1,18 126,01 72,30
EquipoDiámetro de
Antena [m]
Área Antena
[m²]Qz (Kg/m²)
Peso [kg]
Cantidad Kz GHAltura [m]
Fa (Kg)
4.6 Carga de sismo
La carga de sismo depende del tipo de suelo y la zona sísmica. La estructura de la torre de 24 m,
será ubicada en la provincia de Pichincha, la cual posee suelos intermedios y una zona sísmica
IV; los coeficientes según el suelo y la zona se muestran en las tablas 5 y 6, respectivamente, para
la identificación de zona sísmica se puede ver en la figura 1.
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7
Tabla 5. Coeficientes S y Cm según tipo de suelo
Tipo Descripción S Cm S1 Roca o suelo firme 1.0 2.5 S2 Suelos intermedios 1.2 3.0 S3 Suelos blandos y estrato profundo 1.5 2.8 S4 Condiciones especiales de suelo 2.0 2.5
Tabla 6. Coeficiente de zona sísmica según tipo de suelo
Zona sísmica I II III IV Valor factor Z 0.15 0.25 0.30 0.40
Figura 1. Identificación de zonas símicas en el Ecuador
#
##
#
#
####
#
## # ##
###
###
##
## ## # ####
### #
# # ## # # ## #
##
##
####
#
# ## #
##
#
# #
##
#
## #
#
#
#
#
#
#
#ESMERALDAS
#
PORTOVIEJO
#
GUAYAQUIL
#BABAHOYO
# TULCAN
#
NUEVA LOJA
#TENA
#
PUYO
#
MACAS
#
AZOQUES#
CUENCA
#
ZAMORA#
LOJA
#MACHALA
#IBARRA
#QUITO
#LATACUNGA#
AMBATO
#
RIOBAMBA
#GUARANDA
#
SAN LORENZO
#PEDERNALES
#BAHIA DE CARAQUEZ#
CHONE
#
JUNIN
#JIPIJAPA#PAJAN
#SALINAS
#
GENERAL VILLAMIL
#HUAQUILLAS#
ARENILLAS
#
CATACOCHA#
GONZANAMA
# SARAGURO
#
NARANJAL
#
EL TRIUNFO
#
DAULE
#
QUEVEDO#BALZAR
#
OTAVALO
#EL ANGEL
# LA BONITA
#
CAYAMBE
#TABACUNDO
#SANTO DOMINGO DE LOS COLORADOS
#
EL CARMEN#
BAEZA
#
SANGOLQUI#
MACHACHI
# PILLARO
#
PALORA
#
MERA
#
SUCUA
#
SIGSIG
#
PALLATANGA
#
ATACAMES
#LIMONES
#
ANCONCITO
#BALAO
#MALDONADO
#
FRANCISCO DE ORELLANA (COCA)
N
EW
S
-83
-83
-82
-82
-81
-81
-80
-80
-79
-79
-78
-78
-77
-77
-76
-76
-75
-75
-74
-74
-5 -5
-4 -4
-3 -3
-2 -2
-1 -1
0 0
1 1
2 2
-83
-83
-82
-82
-81
-81
-80
-80
-79
-79
-78
-78
-77
-77
-76
-76
-75
-75
-74
-74
-5 -5
-4 -4
-3 -3
-2 -2
-1 -1
0 0
1 1
2 2
-91
-91
-90
-90
-89
-89
-1 -1
0 0
Zona Sismica
I
II
III
IV
La categorización de la estructura según el tipo de servicio que preste se encuentra en la tabla 7,
cuyo factor de importancia es 1.5, por estar en la categoría 1.
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Tabla 7. Factor de importancia según uso de la estructura
Categoría Tipo de uso, destino e importancia Factor 1. Edificaciones esenciales y/o peligrosas
Hospitales, clínicas, Centros de salud o de emergencia sanitaria. Instalaciones militares, de policía, bomberos, defensa civil. Garajes o estacionamientos para vehículos y aviones que atienden emergencias. Torres de control aéreo. Estructuras de centros de telecomunicaciones u otros centros de atención de emergencias. Estructuras que albergan equipos de generación y distribución eléctrica. Tanques u otras estructuras utilizadas para depósito de agua u otras substancias anti-incendio. Estructuras que albergan depósitos tóxicos, explosivos, químicos u otras substancias peligrosas.
1.5
2. Estructuras de ocupación especial
Museos, iglesias, escuelas y centros de educación o deportivos que albergan más de trescientas personas. Todas las estructuras que albergan más de cinco mil personas. Edificios públicos que requieren operar continuamente
1.3
3. Otras estructuras
Todas las estructuras de edificación y otras que no clasifican dentro de las categorías anteriores
1.0
El factor de reducción de respuesta sísmica se toma de la tabla 8, que corresponde a 4 para torres
auto soportadas, el factor de configuración estructural ΦP y el factor de configuración estructuras
de elevación ΦE, corresponden a 1.
Tabla 8. Factor de reducción para estructuras diferentes a las de edificación
Tipos de estructuras R Reservorios y depósitos, incluidos tanques y esferas, soportadas mediante columnas o soportes arriostrados o no arriostrados.
3
Silos de hormigón fundido en sitio y chimeneas que poseen paredes continúas desde la cimentación.
5
Estructuras tipo cantiliver tales como chimeneas, silos y depósitos apoyados en sus bordes.
4
Torres en celosía (autoportantes o atirantadas) 4 Estructuras en forma de péndulo invertido 3 Torres de enfriamiento 5 Depósitos elevados soportados por un pila o por apoyos no arriostrados
4
Letreros y carteleras 5 Estructuras para vallas publicitarias y monumentos 3 Otras estructuras no descritas en este código 3
Con los datos descritos anteriormente se calcula la cortante sísmica:
4
5.1
4.0
3
2.1
=====
R
I
Z
C
S
Torre Triangular 24 metros Memoria Técnica de Cálculo
9
24.0
4
594.15.14.0
3594.1976.0
2.125.125.1
976.02409.009.02.1
75.075.0
=
==
<===
===
V
xx
R
ZICV
x
T
SC
xhT
RP
s
φφ
5 COMBINACIONES DE CARGAS Según la norma de diseño ASD 89, las combinaciones de carga son las siguientes:
Caso 1:1D
Caso 2: 1D + 1L
Caso 3: 1D + 1W
Caso 4: 1D + 1W + 1L
Caso 5: 1D + 1E
Caso 6: 1D + 1E + 1L
Las cargas indicadas en las anteriores combinaciones se describen como: D.- carga muerta; L.-
carga viva o de montaje; W.- carga de viento; E.- carga de sismo.
6 MATERIALES 6.1 Elementos principales, secundarios y accesorios: Acero ASTM A-36:
• Esfuerzo de fluencia: Fy = 36 ksi o 2536 Kg/cm2
• Límite de ruptura: Fu = 58 ksi o 4086 Kg/cm2
6.2 Pernos estructurales A-325:
• Carga de prueba: Fp = 85 ksi
• Resistencia mínima a la tracción: Fu = 120 ksi
6.3 Pernos de anclaje A-615:
• Esfuerzo de fluencia: Fy = 60 ksi o 4017 Kg/cm2
• Límite de ruptura: Fu = 90 ksi o 6026 Kg/cm2
7 PROCESO DE DISEÑO
Una vez que se tiene los datos de carga para la aplicación de cargas, se realiza un modelo
tridimensional, en el cual se asigna: configuración geométrica, perfiles, materiales y cargas.
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10
Posteriormente se analiza los esfuerzos en las juntas para el dimensionamiento; en la figura 2, se
indica los pasos a seguir para proceso de diseño.
Figura 2. Proceso de diseño de la estructura de torre
8 DATOS Y RESULTADOS DE DISEÑO 8.1 Datos de entrada:
• Peso antenas: página 11
• Peso de escaleras: página 12
• Carga de montaje: página 13
• Viento antenas: página 14
• Carga de viento en estructura: página 15
• Carga de viento de escaleras hacia la estructura: página 16
SAP2000
SAP2000 v14.2.0 - File:TORRE TRIANGULAR 24 m_EEQ_REV. 1 - Joint Loads (Peso Antenas) (As Defined) - Kgf, m, C Units
2/2/14 10:14:16
SAP2000
SAP2000 v14.2.0 - File:TORRE TRIANGULAR 24 m_EEQ_REV. 1 - Frame Span Loads (Peso Escaleras) (As Defined) - Kgf, m, C Units
2/2/14 10:19:30
SAP2000
SAP2000 v14.2.0 - File:TORRE TRIANGULAR 24 m_EEQ_REV. 1 - Joint Loads (Montaje) (As Defined) - Kgf, m, C Units
2/2/14 10:17:02
SAP2000
SAP2000 v14.2.0 - File:TORRE TRIANGULAR 24 m_EEQ_REV. 1 - Joint Loads (Viento Antenas) (As Defined) - Kgf, m, C Units
2/2/14 10:18:08
SAP2000
SAP2000 v14.2.0 - File:TORRE TRIANGULAR 24 m_EEQ_REV. 1 - Frame Span Loads (Viento Estructura) (As Defined) - Kgf, m, C Units
2/2/14 10:18:35
SAP2000
SAP2000 v14.2.0 - File:TORRE TRIANGULAR 24 m_EEQ_REV. 1 - Frame Span Loads (Viento Escaleras) (As Defined) - Kgf, m, C Units
2/2/14 10:18:54
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8.2 Datos de salida:
• Reacciones en las bases
Joint OutputCase CaseType F1 F2 F3 M1 M2 M3
Text Text Text Kgf Kgf Kgf Kgf-mm Kgf-mm Kgf-mm
1 Caso 1 Combination 124,84 69,26 891,99 0 0 0
1 Caso 2 Combination 132,14 74,57 957,82 0 0 0
1 Caso 3 Combination -841,28 -424,87 -6378,6 0 0 0
1 Caso 4 Combination -833,98 -419,55 -6312,76 0 0 0
1 Caso 5 Combination -135,67 -12,58 -1294,7 0 0 0
1 Caso 6 Combination -128,37 -7,27 -1228,87 0 0 0
6 Caso 1 Combination -124,84 69,26 891,99 0 0 0
6 Caso 2 Combination -131,19 72,92 920,31 0 0 0
6 Caso 3 Combination 841,4 -424,67 -6378,6 0 0 0
6 Caso 4 Combination 835,05 -421,01 -6350,28 0 0 0
6 Caso 5 Combination 135,67 -12,58 -1294,7 0 0 0
6 Caso 6 Combination 129,32 -8,92 -1266,38 0 0 0
263 Caso 1 Combination -119,95 69,26 795,67 0 0 0
263 Caso 2 Combination -127,26 74,57 861,51 0 0 0
263 Caso 3 Combination -1967,38 1136 15336,85 0 0 0
263 Caso 4 Combination -1974,68 1141,32 15402,69 0 0 0
263 Caso 5 Combination -581,65 335,81 5169,06 0 0 0
263 Caso 6 Combination -588,95 341,13 5234,89 0 0 0
TABLE: Joint Reactions
• Deformaciones producidas en los puntos más altos
Joint OutputCase CaseType U1 U2 U3 R1 R2 R3
Text Text Text mm mm mm Radians Radians Radians
38 Caso 1 Combination -0,001205 -0,48389 -0,265009 0,000062 9,434E-07 0,000101
38 Caso 2 Combination -0,16528 -0,389483 -0,306348 0,000049 -0,00002 0,000061
38 Caso 3 Combination -0,00955 40,707615 0,884342 -0,002593 -0,000051 -0,003016
38 Caso 4 Combination -0,173626 40,802022 0,843003 -0,002606 -0,000072 -0,003056
38 Caso 5 Combination -0,005772 13,976499 0,167073 -0,000975 -0,000004055 -0,000833
38 Caso 6 Combination -0,169848 14,070906 0,125734 -0,000988 -0,000025 -0,000873
287 Caso 1 Combination -0,419599 0,240792 -0,265009 -0,000032 -0,000053 -0,000101
287 Caso 2 Combination -0,255795 0,335195 -0,273556 -0,000044 -0,000032 -0,000101
287 Caso 3 Combination 35,248899 -20,361966 0,88434 0,001341 0,00222 0,003016
287 Caso 4 Combination 35,412703 -20,267563 0,875793 0,001329 0,002242 0,003016
287 Caso 5 Combination 12,101117 -6,993468 0,167069 0,000491 0,000842 0,000833
287 Caso 6 Combination 12,264922 -6,899065 0,158521 0,000479 0,000864 0,000834
305 Caso 1 Combination 0,418636 0,241626 -0,181781 -0,000031 0,000054 6,411E-08
305 Caso 2 Combination 0,418123 0,052367 -0,22318 -0,000006868 0,000054 0,00004
305 Caso 3 Combination -35,232186 -20,341133 -2,465212 0,001312 -0,002272 -1,406E-07
305 Caso 4 Combination -35,232699 -20,530392 -2,506611 0,001336 -0,002272 0,00004
305 Caso 5 Combination -12,092534 -6,981628 -1,046191 0,00048 -0,000832 6,932E-08
305 Caso 6 Combination -12,093047 -7,170887 -1,08759 0,000505 -0,000832 0,00004
TABLE: Joint Displacements
• Secciones para la estructura de 24 m: pagina 18 y 19
• Simulación de la estructura: pagina 20 y 21
SAP2000
SAP2000 v14.2.0 - File:TORRE TRIANGULAR 24 m_EEQ_REV. 1 - Frame Section Properties - Tonf, mm, C Units
2/3/14 22:48:40
SAP2000
SAP2000 v14.2.0 - File:TORRE TRIANGULAR 24 m_EEQ_REV. 1 - 3-D View - Kgf, mm, C Units
2/2/14 10:41:49
SAP2000
SAP2000 v14.2.0 - File:TORRE TRIANGULAR 24 m_EEQ_REV. 1 - Steel P-M Interaction Ratios (AISC-ASD89) - Kgf, mm, C Units
2/2/14 10:39:30
0,00 0,50 0,70 0,90 1,00
SAP2000
SAP2000 v14.2.0 - File:TORRE TRIANGULAR 24 m_EEQ_REV. 1 - Steel P-M Interaction Ratios (AISC-ASD89) - Kgf, mm, C Units
2/2/14 10:38:52
0,00 0,50 0,70 0,90 1,00
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21
• Simulación de la estructura: página 21
Torre Triangular 24 metros Memoria Técnica de Cálculo
22
9 DIMIENSIONAMIENTO DE JUNTAS Los pernos a utilizarse son A-325, la cantidad y dimensión depende de la fuerza axial que soporte
en cada junta; le método de diseño es el ASD. Los resultados de diseño se indican en las tablas 9,
10, 11.
Tabla 9. Resultados de dimensionamiento de juntas
24
Tramo:1-2 18 4,356 0,36 5/8 0,31 12 7,36 √ 19 1 4,2 √
Tramo:2-3 12 13,205 1,10 5/8 0,31 12 7,36 √ 19 1 4,2 √
Tramo:3-4 6 21,029 1,75 5/8 0,31 12 7,36 √ 19 1 4,2 √
Tramo:4-Base 0 30,244 2,52 5/8 0,31 12 7,36 √ 19 1 4,2 √
N° Planos de corte en la
Juntaφ Rn [Kips]
Validación a deslizamiento
# Pernos en la Junta φ Rn [Kips]
Esfuerzo de pretensión
[Kips]Junta
Altura [m]Pu [Kips]
Pu total [Kips]
Validación a Corte
Φ Perno [in]
Área [in²]
Tabla 10. Resultados selección de espesor de placas junta
24
Tramo:1-2 18 4,4 5/8 10 10 90X92X10 1 2720 2402,50 90,88 √ 107,99 √ A 36Tramo:2-3 12 13,2 5/8 10 10 90X92X10 1 2720 2402,50 90,88 √ 107,99 √ A 36Tramo:3-4 6 21,0 5/8 10 10 110X92X10 1 3120 2802,50 104,25 √ 125,97 √ A 36
Tramo:4-Base 0 30,2 5/8 10 10 110X92X10 1 3120 2802,50 104,25 √ 125,97 √ A 36
JuntaAltura [m]
Pu [Kips]Φ Perno
[in]
Espesor de la UV junta
[mm]
Resistencia UV Junta Tensión
en Ruptura [Ksi]
Longitud traslapada UV junta
[mm]
# Filas de pernos
Dimensión aproximada
UV junta [mm]
Tipo de material
Validación a Fluencia en
Tensión
Resistencia UV Junta
Tensión en Fluencia [Ksi]
Ag [mm2] An [mm2]Validación a Ruptura en
Tensión
Tabla 11. Resultados de verificación a bloque de corte de las placas junta
24
Tramo:1-2 18 4,4 5/8 10 90X92X10 2720 2403 187,06 ≤ 307,06 →Ok 172,79 √
Tramo:2-3 12 13,2 5/8 10 90X92X10 2720 2403 187,06 ≤ 307,06 →Ok 172,79 √
Tramo:3-4 6 21,0 5/8 10 110X92X10 3120 2803 215,83 ≤ 356,41 →Ok 201,56 √
Tramo:4-Base 0 30,2 5/8 10 110X92X10 3120 2803 215,83 ≤ 356,41 →Ok 201,56 √
Pu [Kips] Φ Perno [in]
Espesor de la UV junta
[mm]
Resistencia UV Junta a bloque de corte [Ksi]
Dimensión aproximada UV junta
[mm]
Ag [mm2]An
[mm2]Relación entre los limites de resistencia de UV Junta [Ksi]
Validación a Bloque de
CorteJunta
Altura [m]
Los pernos deben llevar los siguientes elementos: 1.- Perno; 2.- Arandela plana; 3.- Arandela de
presión; 4.- Tuerca; los cuales son mostrados en la figura 3. Los pernos deben ser ajustados con
el momento de apriete mostrado en la tabla 12. Frecuentemente se suele homologar los pernos A-
325 por pernos SAE grado 5; no se recomienda realizar esta homologación puesto que aunque las
propiedades de resistencia sean iguales, el comportamiento es diferente.
Figura 3. Conjunto de ajuste de pernos a utilizarse
1
2
3
4
Torre Triangular 24 metros Memoria Técnica de Cálculo
23
Tabla 12.Momento de apriete para los pernos utilizados en la torre de 24 m
Diámetro [in] MOMENTO DE APRIETE PARA PERNOS lb - pie kg - m
1/2" 100 13.85 5/8" 200 27.70
10 PLACA BASE
La carga axial Pa, en dirección del eje Z, la cual se obtiene del análisis en la combinación mas
critica, modelada en la torre de 24 m. Según la teoría indicada en el manual AISC, decimo tercera
edición, indica las siguientes ecuaciones:
2
95.0 dNm
−= 2
8.0 bfBn
−=
4´
fdbn λλ =
Pp
Pa
bd
dbX
f
f Ω
+= 2)(
4
111
2 ≤−+
=X
Xλ 1
21´85.0
A
AAfcPp=
´),,(max nnml λ= FyBN
Palt
Ω= 2min
La configuración de la placa base se indica en las figura 4, las dimensiones N y B, son las
mismas (350 mm = 13.78 in), la sección transversal de la columna (A2) y el área de la placa base
(A1), son similares por lo tanto se utilizara el caso en el que A1=A2. La columna de hormigón
tendrá una resistencia f´c = 210 kg/cm² (3 ksi). La carga Pa corresponde a 33.957 kips.
Figura 4. Distribución de elementos en placa base
Torre Triangular 24 metros Memoria Técnica de Cálculo
24
565.32
795.078.13 =−= xm
05.4
2
1.78.078.13 =−= xn
kipsxxxPp 2.484)78.1378.13(385.0 ==
175.02.484957.335.2
)1.77(1.7742
=
+= xxx
X
144.0175.011
175.02 ≤=−+
=λ
775.04
1.7744.0´ == x
nλ
´),,(max nnml λ=
Espesor mínimo de placa base:
mminxx
xxt 25.13522.0
78,1378.1336957.3367.12
05.4min ===
11 PERNOS DE ANCLAJE
Los pernos de anclaje soportan cargas de corte y tracción, estos deben desarrollar una longitud
para impedir el arranque de los mismos, en la tabla 13 se muestra los resultados de diseño de
estos elementos, la fuerzas a las sometidos son: 1.- lado a compresión Pa = 33.957 kips, V = 4.35
kips; 2.- lado a tracción: Pa = 14.00 kips, V = 1.84 kips. El material para los pernos es acero
ASTM A-615, de diámetro 28 mm; la rosca superior de 150 mm UNC, para tuercas de pernos de
diámetro 1”.
Tabla 13.Pernos de anclaje
Φ Perno [in]
Hilos/in # PernosAs
[in2]Ag
[in2]σ t
[Ksi]Ft
[Ksi]Validación
ζ c [Ksi]
Fv [Ksi]
ValidaciónDesarrollo
[cm]1 8 4 2,42 3,14 5,78 60 Ok 1,80 39 Ok 67,69
CALCULO DE PERNOS DE ANCLAJE
Torre Triangular 24 metros Memoria Técnica de Cálculo
25
12 SOLDADURA
Los elementos soldados en esta estructura se clasifican en la tabla 14, dependiendo de su función
los someten a determinado tipo de soldadura, con las recomendaciones de la norma AWS D1.1.
Tabla 14.Tipo de soldadura en elementos
Ítem Elemento Tipo de soldadura1 Base de anclaje Tope con penetración completa y cordón periférico2 Soporte de escaleras Tope con cordón periférico3 Escaleras Tope con cordón periférico4 Plataformas Tope con cordón periférico5 Parantes de barandas Tope con cordón periférico6 Soportes de línea de vida Tope con cordón periférico
13 BIBLIOGRAFIA
a. TIA/EIA-222-F; Norma Para El Diseño, Fabricación Y Montaje De Torres Y Estructuras De Acero Para Antenas; Junio, 1996.
b. AISC-2005; American Institute of Steel Construction; Thirteenth Edition; 2005
c. ASCE 48-05; Design of Steel Transmission Pole Structures; 2006
d. AWS D1.1; Structural Welding Code; 21TH; 2008