Este documento presenta el diseño estructural de una torre de transmisión de 138 kV. Describe el proyecto, marco teórico, análisis de cargas, materiales, proceso de cálculo, dimensionamiento de elementos, detalles de fabricación, especificaciones de montaje y conclusiones. El diseño se realizó usando normas internacionales y el software SAP2000. Los resultados muestran que la torre cumple con los estados de carga y tiene una deflexión máxima de 14.7 cm.

1. MEMORIA DE CALCULO
CODIGO: FOR ING 01
VERSION: 14 05 07
PAGINA: 1
MEMORIA DE CÁLCULO
DISEÑO DE TORRE PARA 138KV
Fecha:
Proyecto:
Ubicación:
1.
NOVIEMBRE 2013
EMPRESA ELECTRICA MANABI S.A.
MANABI
DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO
El presente estudio es el diseño estructural de la torre de Retención tipo TAR, para
la línea de transmisión Rio de Oro – Jipijapa a 138 Kv.
2.
MARCO TEÓRICO PARA EL ESTUDIO
El diseño estructural se lo ha realizado según las especificaciones técnicas de las
siguientes normas:
Norma AISC 360-05 para estructuras metálicas.
Norma ASCE 10-97, diseño de estructuras reticuladas
Análisis estructural según SAP 2000 V. 15.0.0
3.
ANALISIS DE CARGAS
- Peso propio de la estructura
El peso propio de las estructuras fue evaluado directamente por el programa de
análisis estructural, con base en los pesos unitarios de los elementos principales
multiplicados por las longitudes teóricas. El peso así calculado fue afectado por un
factor de 1.4 para considerar los elementos no estructurales que no se incluyen en el
programa de análisis, tales como pernos, platinas, galvanizado, etc.
- Carga de Viento en la estructura
Se considera una presión de viento de 60Kg/m 2 y 30Kg/m2 respectivamente
multiplicada por el ancho del perfil metálico, se la aplica como carga uniformemente
distribuida en cada elemento de la cara expuesta al viento, según lo que indican los
esquemas de carga para el diseño de las torres de esta línea de transmisión.

2. MEMORIA DE CALCULO
ALA DE PERFIL
mm
40
50
64
75
100
102
127
FUERZA(Kg/m)
RETENCION
2.4
3.0
----6.00
6.12
7.62
CODIGO: FOR ING 01
VERSION: 14 05 07
PAGINA: 2
FUERZA(Kg/m)
SUSPENSION
1.20
1.50
1.92
2.25
3.00
-----
Tabla 1: Fuerza lineal de viento
- Estados de carga para el diseño
Según lo que indican los esquemas de carga de la línea de transmisión, se diseñaron
las torres considerando los siguientes estados de cargas, teniendo en cuenta que las
cargas son últimas e incluyen los factores de seguridad.
CASO 1A:
CASO 2:
CASO 3A:
CASO 3B:
CASO 4:
CASO 5:
4.
Viento máximo
Sobrecarga vertical
Rotura de cable de guarda
Rotura de conductor
Desbalanciamiento longitudinal
Montaje y mantenimiento
MATERIALES
Los materiales considerados para el cálculo son:
4.1
Acero Estructural
Todos los perfiles angulares serán de alta resistencia:
ASTM A572 (G50)
Esfuerzo de Fluencia mínima
fy= 3515 Kg/cm2
Resistencia Última
fu= 4570 Kg/cm2
Todas las placas serán:
ASTM A36
Esfuerzo de Fluencia mínima
Resistencia Última
fy= 2531 Kg/cm2
fu= 4077 Kg/cm2

3. MEMORIA DE CALCULO
CODIGO: FOR ING 01
VERSION: 14 05 07
PAGINA: 3
ESPESOR MÍNIMO DE LOS MATERIALES
-
Miembros principales de crucetas y cantoneras.
Miembros angulares de superestructuras
Miembros angulares secundarios.
Platinas de unión.
7 mm
4 mm
3 mm
6 mm
ESBELTECES MAXIMAS
MIEMBROS
- Patas de la estructura y miembros principales
trabajando a compresión.
- Otros miembros trabajando a compresión,
con esfuerzo calculado.
- Miembros secundarios trabajando a compresión.
- Brazos trabajando a tensión.
- Todos los otros miembros trabajando a tensión.
4.2
L/r
150
200
250
250
500
Pernos
Los pernos utilizados son tipo ASTM A394 T0, de cabeza hexagonal, con arandela
de presión y tuerca de alta resistencia.
PERNOS ASTM A394
Grado
de
resistencia
A 394
4.3
Material
Dureza Rockwell
Acero de bajo o
medio carbono
Mín.
B 80
Máx.
B 100
Carga
prueba
55 (ksi)
de
Resistencia mínima
a la tracción
74 (ksi)
Galvanizado
Todo el material a utilizarse en la fabricación será galvanizado en caliente conforme
la norma ASTM A-123 y ASTM A-153
5.
PROCESO DE CÁLCULO
El tipo geométrico de las torres es de un prisma de base cuadrada, formado por
cuatro elementos principales (cantoneros), con rigidizadores transversales
(diagonales) que tiene la finalidad de controlar las deformaciones máximas y para
conseguir longitudes de pandeo apropiadas, según el ASCE 10-97, para los
diferentes miembros.

4. MEMORIA DE CALCULO
CODIGO: FOR ING 01
VERSION: 14 05 07
PAGINA: 4
Para obtener como resultado los valores de las fuerzas actuantes o solicitaciones en
cada una de las barras, se ha realizado un modelo tridimensional de la torre en el
programa SAP2000 V15.0.0, considerando que la estructura esta apoyada en sus
cuatro apoyos y que los miembros de la torre están liberados para que trabajen como
armaduras.
6.
DIMENSIONAMIENTO (DISEÑO DE ELEMENTOS)
6.1
Barras
El dimensionamiento de los elementos metálicos se ha realizado a través del
programa SAP2000 V15.0.0, para las solicitaciones obtenidas de las cargas de
diseño, mediante el chequeo de fuerzas en todos los miembros de las estructuras; que
se hace de acuerdo con los criterios del AISC 360-05 (LRFD).
Para los elementos a tracción se realiza, además, la comprobación del esfuerzo
máximo, calculando el área neta de la sección.
En los anexos se presenta el resumen del diseño según el programa de cálculo.
Además se presenta en forma gráfica las relaciones de resistencia de los elementos,
que al ser menores que la unidad demuestran la veracidad del diseño.
6.2
Uniones
Todas las uniones se han diseñado con pernos y se ha comprobado la resistencia,
tanto al corte como al aplastamiento, desarrollada en cada una de las uniones
proyectadas.
Para el diseño por corte, el último esfuerzo permisible al corte no excede el 60 % del
correspondiente esfuerzo mínimo de tracción (Fu)
Para el diseño por aplastamiento, el último esfuerzo permisible al aplastamiento en
los agujeros para pernos, basados en el diámetro nominal de los pernos, no excede el
180% del correspondiente esfuerzo de cedencia (1.8 Fy) o el 120 % del mínimo
esfuerzo permisible de tensión (1.2 fu).
La junta y el número de pernos a utilizarse cumplen el diseño tanto por corte como
por aplastamiento.

5. MEMORIA DE CALCULO
7.
CODIGO: FOR ING 01
VERSION: 14 05 07
PAGINA: 5
DETALLES DE FABRICACION
Para la fabricación se tomarán en cuenta las siguientes aclaraciones:
- Los agujeros serán de 1.5 mm (1/16 de pulgada) mayor que el diámetro del
perno utilizado e indicado en los planos.
- Todas las piezas individuales serán marcadas conforme se indica en los planos,
por estampado en frío, antes del galvanizado.
- En uno de los montantes se realizarán perforaciones a utilizarse en el sistema de
puesta a tierra.
- Todas las placas serán de un espesor 1mm más gruesas que los ángulos que une.
8.
ESPECIFICACIONES PARA EL MONTAJE
Se cumplirán con las siguientes tolerancias de montaje, para un correcto ensamblaje
de la torre.
Nivelación
± 5 mm.
Inclinación para montantes
± 2/1000.
Verticalidad antes de carga
0.2 % de la altura del elemento
Previo al montaje de las torres, se clasificará en el terreno todas las piezas y se las
distribuirá por el tramo a que cada una de ellas pertenece, de acuerdo a los planos.

6. MEMORIA DE CALCULO
CODIGO: FOR ING 01
VERSION: 14 05 07
PAGINA: 6
9. CONCLUSIONES
Del análisis de los resultados del cálculo para todas las estructuras se puede concluir,
en forma general, lo siguiente:
• Todos los elementos responden correctamente a los estados de carga
propuestos es ente estudio.
• La deflexión de la torre de retención es de 14.7 cm correspondientes al
0.68%, valor que se encuentran en el rango tolerable para estructuras de esta altura.
• Es importante anotar que los elementos de las estructuras, a más de cumplir
el chequeo de esfuerzos, están dimensionados para cumplir con las especificaciones
entregadas en las bases de la oferta y aspectos relacionados con la factibilidad de
construcción.
____________________________
Ing. Marcelo Semblantes
TITULO: # 1001-11-1051334
10. REFERENCIAS
[1]
ASCE 10-97; DESIGN OF LATTICED STEEL TRANSMISSION
STRUCTURES.
[2]
UBC-97 UNIFORM BUILDING CODE CHAP. 16 DIV. 1 VOLUMEN 2
[3]
AISC 360-05; ESPECIFICACIONES Y COMENTARIOS
[4]
AISC ASD-89: ADMISIBLE STEEL DESIGN

7. MEMORIA DE CALCULO
CODIGO: FOR ING 01
VERSION: 14 05 07
PAGINA: 7
TORRE TIPO “TAR”
RETENCIÓN PESADA

8. MEMORIA DE CALCULO
CODIGO: FOR ING 01
VERSION: 14 05 07
PAGINA: 8
ANEXO 1
CONFIGURACIÓN DE LA ESTRUCTURA

9. MEMORIA DE CALCULO
ANEXO 2
CARGAS
CODIGO: FOR ING 01
VERSION: 14 05 07
PAGINA: 9

10. MEMORIA DE CALCULO
ANEXO 3
REACCIONES,
DEFORMACIONES
CODIGO: FOR ING 01
VERSION: 14 05 07
PAGINA: 10

11. MEMORIA DE CALCULO
ANEXO 4
DISEÑO
CODIGO: FOR ING 01
VERSION: 14 05 07
PAGINA: 11

12. MEMORIA DE CALCULO
CODIGO: FOR ING 01
VERSION: 14 05 07
PAGINA: 12
ANEXO 5
CALCULO DE
JUNTAS APERNADAS

13. MEMORIA DE CALCULO
ANEXO 6
ESQUEMA
CODIGO: FOR ING 01
VERSION: 14 05 07
PAGINA: 13

14. MEMORIA DE CALCULO
CODIGO: FOR ING 01
VERSION: 14 05 07
PAGINA: 14
ANEXO 7
TABLAS SAP 2000 Vs. 15