Diseno de poste_y_cimentacion_mecanica_d

DISEÑO DE POSTE Y CIMENTACIÓN
Mecánica de sólidos II
Universidad nacional del callao
Alumno: Malqui alayo Franz Kennedy
Fecha de entrega: 28/06/2012

Mecánica de sólidos II Página 1
I. INTRODUCCION
Los postes en definición son soportes dentro de la parte eléctrica y también son parte de la
iluminación o son usados para mostrar carteles, el poste en estos tiempos se ha vuelto
multidimensional ya que es utilizado dentro de muchas ramas no solamente la eléctrica.
No existe una fecha específica desde cuando se empieza a utilizar los postes dentro de
nuestra vida, o sociedad en todo caso, pero orientándonos a la parte eléctrica, podemos
decir que los postes nacen con la electricidad ya que su función principal es ser de soporte
para cables, dieléctricos, etc ya sea en la actualidad de electricidad o de telefonía o
cualquier parte electrónica.
Pero no solamente los postes son orientados hacia la parte eléctrica, hay postes de
madera, de concreto, de acero y de muchos materiales tomando cada material
dependiendo para que fuera utilizado.
II. OBJETIVO
 Verificar si los cálculos obtenidos por el método de resistencia, rigidez.
 Aplicar lo aprendido en clase para poder diseñas cimentación y posibles dimensiones de
postes.
 Verificar si es posible que al instalar un poste el suelo soportara el peso.
 Comparar los esfuerzos.
 Calcular las posibles opciones que se daría a un poste debido a fuerzas excesivas que harían
que este no soporte o se desequilibre, y buscar una solución mediante la utilización de cables

III. FUNDAMENTO TEÓRICO
Postes de Concreto Armado:
Los postes serán de concreto armado centrifugado y deberán cumplir en todo lo que se refiere
al proceso de elaboración, requisito de acabado, coeficiente de seguridad, tolerancia,
extracción de muestras, métodos de ensayo, etc., con las siguientes Normas: NTP 341.031,
NTP 339.027 Postes de hormigón (concreto) armado para líneas aéreas.tendrán las siguientes
características técnicas:
- Longitud (m) : 12
- Diámetro en el vértice (mm) : 180
- Diámetro en la base (mm) : 375
- Carga de rotura en la punta (Kg) : 400
- Coeficiente de seguridad : 2
Las Retenidas y Anclajes se instalarán en las estructuras de ángulo, terminal y retención con la
finalidad de compensar las cargas mecánicas que las estructuras no puedan soportar por sí
solas.
El ángulo que forma el cable de retenida con el eje del poste no deberá ser menor de 37º.Los
cálculos mecánicos de las estructuras y las retenidas se efectuarán considerando este ángulo
mínimo. Valores menores producirán mayores cargas en las retenidas y transmitirán mayor
carga de comprensión al poste.
Las retenidas y anclajes estarán compuestos por los siguientes elementos:
 Cable de acero galvanizado de 3/8” 
 Varillas de anclaje con ojal – guardacabo; inc. Arandela de anclaje.
 Mordazas preformadas
 Perno con ojal - guardacabo para fijación de poste
 Aislador de tracción 54-2
 Bloque de concreto armado.

POSTES DE MADERA
Código: NTP 251.021:2008
Título: POSTES DE MADERA PARA LINEAS AEREAS DE CONDUCCION DE
ENERGIA. Glosario. 2a. ed.
Publicado: 2008/10/26
Resumen: La presente Norma Técnica Peruana establece el glosario de términos
relativos a postes de madera para líneas aéreas de conducción de
energía.
Reemplaza a: NTP 251.021 1979
I.C.S: 79.080 Madera semi-elaborada
ALCANCE:
Estas especificaciones cubren las condiciones técnicas requeridas para el dimensionamiento,
definición de propiedades, fabricación, tratamiento, pruebas y entrega de postes de madera
de procedencia extranjera que se utilizarán en las Redes
Secundarias.

IV. PROBLEMA
1. Efectuar el diseño de la cimentación de un poste de concreto armado para 3 tipos de
suelos :
 (Lima)
 (Sierra)
 (Selva) con presencia con agua a nivel natural del terreno (N.N.T)
Cuyas características del poste son:
 El diámetro superior del poste es:
 El diámetro inferior del poste es:
 El diámetro del agujero del poste es:

Fffff figura 1

SOLUCIÓN
Primero calculamos la altura total (h) del poste y la altura del empotramiento (he).
Según el código nacional de electricidad; norma Nº DGE 015-PD-1
PARA POSTES DE CONCRETO ARMADO con :
 .
 para postes con cimentación.
Calculamos la altura del poste (h) considerando que el poste dado es simplemente
enterrado y la altura hallada no variara en cada caso.
Vemos de la figura
Con la altura hallada calculamos para cada uno de los casos.
Fffff figura 2

ANÁLISIS EN EL SUELO DE LIMA
A. hipótesis “poste no necesita cimentación” Veamos:
>> Calculando el esfuerzo que se transmite al suelo:
>> Hallando el volumen del poste
>> Hallando el área de contacto del poste
>> Hallando el esfuerzo de la ecuación ( )
Fffff figura 3

>> comparamos ( ) q ejerce el poste al suelo y el admisible del suelo de lima
”
ANÁLISIS EN EL SUELO DE LA SIERRA
I. Hipótesis “poste no necesita cimentación” Veamos:
Según norma he=
Hacemos los mismos cálculos como el caso anterior y nos sale la misma cantidad de
esfuerzo.
Fffff figura 4

>> comparamos ( ) que ejerce el poste al suelo y el admisible del suelo de la
sierra.
”
II. Hipótesis “poste si necesita cimentación” Veamos:
Como necesítanos cimentación la altura (he) varia de según norma
Vemos que variaría la luz libre del poste de pero la altura del
poste permanece constante.
Fffff figura 5

Para poder seguir con los cálculos debemos hallar el diámetro del poste al nivel de
suelo. Para eso hacemos semejanza de triángulos con vemos en la figura 9.
Fffff figura 6 Fffff figura 7
Fffff figura 8
Fffff figura 9

De la figura 9 en el triangulo sombreado calculemos “Y”
Entonces el diámetro del poste al nivel del suelo es:
0.09 m
>> Calculando el esfuerzo que se transmite al suelo:
>> Hallando el volumen del poste y cimiento
>> Para el cimiento
Donde: ; 0.09 m; ;
Fffff figura 10

>> Hallando el área de contacto
Como queremos que no se hunda el suelo de debe cumplir:
Igualando expresiones
Operando
Diámetro mínima considerar

VERIFICANDO EL ESFUERZO EN LA ECU. (C)
CUMPLE LA COMPARACIÓN
Como cumple pero como vemos esta es el D mínimo por seguridad
tómanos un mayor diámetro.
Utilizamos excel
DIAMETRO  Kgf/m^2 Kgf/cm^2
0,4461 9998,11919 0,99981192
0,4561 9631,94794 0,96319479
0,4661 9290,60775 0,92906077
0,4761 8971,87325 0,89718732
0,4861 8673,76589 0,86737659
0,4961 8394,52147 0,83945215
0,5061 8132,56253 0,81325625
0,5161 7886,47492 0,78864749
0,5261 7654,98773 0,76549877
”

ANÁLISIS EN EL SUELO DE SELVA
Nota:
 NNT al nivel de suelo no indica q el nivel friático es CERO.
 Existe un empuje del agua hacia el poste.
I. hipótesis “poste no necesita cimentación” Veamos:
>> Calculando el esfuerzo que se transmite al suelo: 8.17 m
>> Hallando el volumen del poste con el efecto del agua
>> Hallando el área de contacto del poste
Fffff figura 11

>> Hallando el volumen del poste sumergido
Para hallar el volumen sumergido debemos hallar “r” para luego hallar hacemos:
8.17m 7 m
De la figura 13 en el triangulo sombreado calculemos “x”
Entonces el diámetro del poste al nivel del suelo es:
0.086 m
Fffff figura 12 Fffff figura 13
Fffff figura 14

Recuerda: ; ; 0.086 m
Donde
>> comparamos ( ) que ejerce el poste al suelo y el admisible del suelo de la selva
”

II. Hipótesis “poste si necesita cimentación” Veamos:
Como necesítanos cimentación la altura (he) varia de según norma
Vemos que variaría la luz libre del poste
de pero la altura del
poste permanece constante.
Tenemos:
>> vemos que para como para a he=0.817 es la misma que el caso
anterior (sierra)
Donde: ; 0.09 m; ;
Fffff figura 15
Fffff figura 16

>> Hallando el área de contacto
>> Ahora calculamos el volumen sumergido para una luz de 7.353m.
>> En la ecuación:
Reemplazamos:
>> Como queremos que no se hunda el suelo de debe cumplir:
>> Igualando expresiones

Operando
….MÍNIMO DIÁMETRO A CONSIDERAR
VERIFICANDO EL ESFUERZO
CUMPLE LA COMPARACIÓN
Como cumple pero como vemos esta es el D mínimo por seguridad
tómanos un mayor diámetro.
Utilizamos excel
DIAMETRO  Kgf/m^2 Kgf/cm^2
0,63505 4999,98985 0,49999899
0,64505 4878,23369 0,48782337
0,65505 4762,18848 0,47621885
0,66505 4651,50001 0,46515
0,67505 4545,84131 0,45458413
0,68505 4444,91015 0,44449101
0,69505 4348,42679 0,43484268
0,70505 4256,13202 0,4256132
0,71505 4167,78534 0,41677853
Vemos que a mayor diámetro nos alejamos del peligro de
hundimiento del poste
”

2. Diseño un poste con resistencia y rigidez (hacer las verificaciones) para las siguientes
materiales acero y madera.
 Para madera sección circular.
 Par acero A36 sección “T” y “W”
 Además efectuar la comprobación por esfuerzo cortante.
Para un poste de las características
Fffff figura 17

Solución
 PARA MADERA DE SECCIÓN CIRCULAR
Tómanos de tabla marera tipo pino num.1
1) POR RESISTENCIA
 Hallamos
Hacemos el diagrama de fuerzas
Fffff figura 18

Ahora aplicamos ; también
Nota 1200 Kgf = 11767.2 N
Calculamos las la fuerza de flexión (v) y momento flector
 Para un
 Para un

 Dibujamos diagramas
 Ahora calculamos “S”

 Pero
Veamos
Igualamos
2) POR RIGIDEZ
Por norma la flexión no debe ser más de 1mm por cada metro de longitud
 Vemos por formula
 Reemplazamos
 Comparando con el valor máximo de


1200kgf=
 Por norma a lo máximo de
Entonces la carga máxima que puede resistir el poste con la retenida
es de
Veamos si con la retenida si cumple
Fffff figura 20

Con un anclaje a una distancia L
3) COMPROBANDO POR ESFUERZO CORTANTE
Verificamos si cumple
Como es circular y no hueca
Reemplazamos

 PARA ACERO A36 SECCIÓN “W”
Solución
Tómanos de tabla
permisible
Sy
permisible
Su
Esfuerzo permisible será:
Fffff figura 21

I) POR RESISTENCIA
 Hallamos
Fffff figura 22

Nota 1200 Kgf = 11767.2 N
 Para un
 Para un

 Hallamos “S”

 Ahora vamos a tabla y elegimos a 2 secciones que se acerca al dato
obtenido
 Se escoge la viga que tiene menor peso por pie, es decir:
W
S pulg
 De table las dimensiones son :
II) POR RIGIDEZ

 Del grafico

0.0065 m =0.25590552 plg

1200kgf= =
 Por norma a lo máximo de

Entonces la carga máxima que puede resistir el poste con la retenida
es de
Veamos si con la retenida si cumple
III) COMPROBANDO POR ESFUERZO CORTANTE
Reemplazamos

Por table
 PARA ACERO A36 SECCIÓN “T”

Solución
Tómanos de tabla
permisible
Sy
permisible
Su
Esfuerzo permisible será:
i) POR RESISTENCIA
 Hallamos

1200kgf=
 Para un
 Para un

 Hallamos “S”

 Ahora calculamos
Remplazando y operando
 Entonces nos que así

 Hallamos por estheiner
 Como sabemos
Siendo:
;
 Donde
 También
IV) POR RIGIDEZ
 Del grafico

0.0065 m =0.25590552 plg
V) COMPROBANDO POR ESFUERZO CORTANTE
 Veamos

Por table
V. COMPARACIÓN DE RESULTADOS
lima sierra selva
---------------

 PARA MADERA DE SECCIÓN CIRCULAR
POR RESISTENCIA
POR RIGIDEZ
Con la retenida se cumple
Comprobando POR ESFUERZO CORTANTE

 ARA ACERO A36 ECCIÓN “W”
POR RESISTENCIA
Por table W
S pulg
POR RIGIDEZ
con la retenida se cumple
COMPROBANDO POR ESFUERZO CORTANTE
Por table

 ARA ACERO A36 ECCIÓN “T”
POR RESISTENCIA
También
POR RIGIDEZ
COMPROBANDO POR ESFUERZO CORTANTE
Por table

VI. RECOMENDACIONES Y/O OBSERVACIONES
 Notamos también que cuando se analiza un poste sometido a una fuerza lo primero
que se tiene que analizar es su deflexión ya que siempre el esfuerzo cortante y la
flexión del poste son aceptables para luego si la deflexión sobrepasa los límites
admitidos se hace un nuevo diseño atando a un poste como lo hemos mencionado
en el punto Nº1 y volver a comprobar por los 3 métodos.
 Se parte a hallar la sección S (Modulo elástico de sección) del esfuerzo máximo que
puede soportar el material en cada caso, por tanto se permitirá hallar una sección
adecuada para soportar el máximo esfuerzo e incluso el doble ya que tomamos como
factor de seguridad el número 2.
 Como podemos apreciar la sección T no se encuentra en tabla de L. Mott, podemos
tomar como referencia la sección W, ya que se la sección W es como si fuese 2
secciones T unidas y mediante esa similitud podemos encontrar el diseño a utilizar.

VII. CONCLUSIONES
 Se debe de hacer comparaciones para tener la seguridad que nuestros cálculos sean
los adecuados.
 Se nota que la elección del tipo de sección es importante, porque de estos depende el
tipo de diseño que se va a utilizar.
 Se diseñara la cimentación del poste solo cuando el esfuerzo del poste es mayor que el
esfuerzo admisible del suelo.
 La estructura de la cimentación de un poste puede ser variada, puede ser de forma
circular, cuadrada, rectangular, etc
VIII. BIBLIOGRAFÍA
 Beer, F. y Johnston, E. (1979).Mecánica vectorial para ingenieros. Estática. Bogotá, Colombia:
McGraw-Hill Latinoamericana, S.A.
 Das, B., Kassimali, A. y Sami, S. (1999). Mecánica para Ingenieros, Estática. México D.F.,
México:Editorial LIMUSA, S.A. de C.V.
 Nilson, A. H. 1999. Diseño de estructuras de concreto. 12° edición
 Hibbeler, R. C. 1997. Análisis estructural. 3º edición

IX. Apéndice
» Sección W
Cálculo de la distancio :
Cálculo de centro de inercia:
Cálculo de S:
x
y1
-
h1
h1/2
h1/2
tmin
tmin
tmax
b
b
b
h
3b

Esfuerzo cortante en la sección W a la distancia :
Si:
Entonces:
Si:
Entonces:
Donde:
.

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