CIMENTACIÓN DE ESTRUCTURASLÍNEAS DE TRANSMISIÓN 138-220-500KV

INTEGRANTES:• HUARCAYA JUSCAMAYTA, Jaime• CABRERA CHAMPE, Miguel Ángel• ESCATE YEREN, Roberto Julio• HERNANDEZ APARCANA, Eduardo

CIMENTACIONESLas cimentaciones (fundaciones) para los soportes de línea aérea pueden ser:

1) De bloque único

2) De partes separadas

3) Pilotes

4) Placas para las riendas de torre arriostradas.

CIMENTACIONES DE BLOQUE UNICO

Las cimentaciones de bloque único se pueden calcular con el método de Sulzberger que es particularmente apropiado cuando el suelo presenta resistencia lateral y de fondo con fundaciones profundas; o con el método de Mohr, que se adapta a terrenos son resistencia lateral, con bases anchas.

CIMENTACION DE PATAS SEPARADAS Y PILOTES

• Las cimentaciones para torres, cuando el suelo presenta buenas características resistentes, generalmente son de "patas separadas".

• Los pilotes se emplean para efectuar fundaciones en terrenos en los cuales las características resistentes se encuentran solo "a profundidad".

METODO DE SULZBERGER• El método se basa sobre un principio verificado experimentalmente, que

para las inclinaciones limitadas tales que el terreno se comporta de manera elástica. En consecuencia se obtiene reacción de las paredes verticales de la excavación y normales a la fuerza actuante sobre el poste, hecho que no figuración de las paredes está limitada solamente a la fricción que aparecería durante un saqueo vertical del bloque de la fundación.

• En el método de Sulzberger se acepta que la profundidad de entrada del bloque dentro del terreno depende de la resistencia específica del terreno contra la presión externa en el lugar considerado. La mencionada resistencia específica se llama presión admisible del suelo y se mide en Kg/cm2. Esta presión es igual a la profundidad de entrada multiplicada por el "índice de compresibilidad C".

METODO DE SULZBERGER

METODO DE SULZBERGER• Económicamente, el método se adapta particularmente bien para fundaciones

profundas en forma de bloques de hormigón para terrenos normales.

• Para el fondo de excavación se acepta el valor de C (llamado Cb) igual hasta 1,2 C.

• Siguiendo el principio mencionado se puede decir que la resistencia que se opone a la inclinación de la fundación, se origina en dos efectos:

• El encastramiento de la fundación en el terreno como también fricción entre hormigón my tierra a lo largo de las paredes verticales, normales a la fuerza actuante.

• Reacción del fondo de la excavación provocada por las cargas verticales.

• Las fuerzas mencionadas en el punto 1, se evidencian en el momento Ms (lateral) llamado momento de encastramiento y las del punto 2, en el momento del fondo Mb.

• En caso de fundaciones de poca profundidad y dimensiones transversales relativamente grandes, existe la relación (Ms / Mb) < 1.

METODO DE SULZBERGER

• En resumen, el método se emplea para calcular los siguientes tipos de cimentaciones:

A bloque único, para poste de hormigón (sean postes triples, dobles o simples). Primero se predimensiona y después se verifica.

Para verificar la estabilidad de los postes de madera. En terrenos normales, a 2m de profundidad, los coeficientes de compresibilidad valen:

METODO DE SULZBERGERSulzberger determinó que la fundación que la fundación tiene su centro de giro ubicado a 2/3 de la profundidad total

METODO DE SULZBERGER

El procedimiento consiste (en la práctica), en asumir los valores de a, b y t. Por ello se acostumbre predimensionar dando:

Para fijar los valores de a y b se toman 15 cm en cada lado en el pre dimensionado.

Para verificar, se calcula el momento de vuelco.

Deben calcularse los momentos estabilizantes. Se pueden seleccionar varias disposiciones. Consideramos dos tipos de ubicación de la fundación:

a) dos caras paralelas a la línea y dos perpendiculares a la línea

b) las cuatro caras en ángulo, llamada rómbica.

METODO DE SULZBERGER

Se debe verificar según Sulzberger, el coeficiente de estabilidad sea tal que:

Los tanteos consisten justamente en lograr el valor de s

METODO DE SULZBERGER

En casos de terreno, con distintas características resistentes, se emplean diferentes tipos de fundaciones. Por ejemplo:

Fundación tipo A: Suelo de tierra negra. Aparecen capas de agua en profundidad mayor que 2,5 m (Figura 5)

Fundación tipo B: Suelo de tierra negra. Se encuentra agua entre 2 y 3 m de profundidad ( Figura 5):

METODO DE SULZBERGER

Fundación tipo C: Tierra arenosa, médanos. A una profundidad de 1,50 m aproximadamente, se encuentra agua. La capa superior es muy buena para fundaciones son del tipo superficiales. (Figura6).

Fundación tipo D

Zona baja con bañados. A una profundidad de 1,00 m aproximadamente, se encuentra agua. La capa superior es de tierra negra y es la que ofrece las mejores características para fundar. Las fundaciones son superficiales. (Figura 7).

Fundación tipo E

Zona similar a la que se emplean en fundaciones tipo D, pero de peores condiciones en cuanto al agua. Se emplean fundaciones superficiales. (Figura 8).

Fundación tipo F

Suelo de tierra negra. Las capas superficiales presentan mejores características para fundar que las capas profundas, pues aparece agua a profundidades entre 1,50 y 2,50 m. Se emplea fundación profunda (similar a las tipo A o B), pero con zapata superficial (Figura 9).

METODO DE SULZBERGER

METODO DE SULZBERGERFundación tipo G

Suelo de tierra colorada con agua en la superficie, muy blanca, en zonas profundas se encuentran buenas condiciones para fundar. Es el caso recíproco de las fundaciones tipo F. Se emplea zapata profunda (Figura 10).

CALCULOS DE CIMENTACIONES SEGÚN MOHREste antiguo procedimiento de cálculo, que lleva el nombre de Mohr, se utiliza cuando se trata de bases anchas que están fundadas a pocas profundidades, dado que para éstas, la influencias de la resistencia lateral del suelo, disminuye considerablemente en comparación con las resistencias de las bases del terreno.

Este procedimiento de cálculo será asimismo elegido, cuando las bases no se hallen rodeadas de un buen suelo a todos los costados. Empleo, en fundaciones más angostas, el procedimiento de cálculo da resultados demasiados desfavorables, de tal modo que el procedimiento se hace menos apropiado cuanto más grande sea la relación entre la profundidad de excavación y el ancho de la base.

MÉTODO DE MOHREste antiguo procedimiento de cálculo, que lleva el nombre de Mohr, se utiliza cuando se trata de bases anchas que están fundadas a pocas profundidades, dado que para éstas, la influencias de la resistencia lateral del suelo, disminuye considerablemente en comparación con las resistencias de las bases del terreno.

Este procedimiento de cálculo será asimismo elegido, cuando las bases no se hallen rodeadas de un buen suelo a todos los costados. Empleo, en fundaciones más angostas, el procedimiento de cálculo da resultados demasiados desfavorables, de tal modo que el procedimiento se hace menos apropiado cuanto más grande sea la relación entre la profundidad de excavación y el ancho de la base.

Allí es donde interesa aplicar Sulzberger. Nótese que si no se toma Ms en Sulzberger, s debe ser menor que 1,5, claro es que también las capas del suelo laterales proporcionan resistencia contra cambios de posición de la base; la que solo se considera indirectamente en el procedimiento de Mohr agregando a las cargas verticales el peso del volumen de la tierra, cuyas superficiales laterales externas atraviesan los bordes de la base de la fundación y están inclinadas un ángulos b que depende del tipo de suelo (líneas de puntos límites en la Figura 18).

MÉTODO DE MOHR

MÉTODO DE MOHR

Comúnmente, el ángulo b se toma de tal modo que, el peso adicional de tierra sea justo igual a las fuerzas

de fricción que surgen cuando la fundación es solicitada por una fuerza axial de extracción. En realidad, en las

torres de las líneas, la fundación experimenta una rotación y la reacción del suelo solo actúa donde la fundación

trata de desprenderse de la tierra, ella es, por lo tanto, menor de lo que se tiene en cuenta. La reacción, por lo

tanto, actúa en forma excéntrica.

Aún cuando en esta forma se obtuvieron dimensiones de fundaciones apropiadas en ciertos casos, este

método de cálculo, en el que las resistencias laterales del suelo (y fuerzas de fricción) son reemplazadas por el

peso de un volumen de tierra, no puede llevar a obtener resultados generales utilizables.

MÉTODO DE MOHRTABLAS DE POHLK. Pohl propuso tablas con cuya ayuda es posible, en forma simple, determinar la máxima presión de esquina en todo caso, independientemente que la superficie de presión forme un triángulo, cuadrado o trapecio. previamente hay que determinar la posición del punto de ataque de la fuerza promedio que se obtiene de las ecuaciones de momentos alrededor de los ejes x-x e y-y de la base, de coordenadas:

V= fuerzas verticales

La mayor presión de esquina se obtiene entonces de:

Donde: F = a.b es la superficie de la base y el coeficiente m se toma de la siguiente tabla para los valores ex/a y ey/b (dados separadamente).

MÉTODO DE MOHR

MÉTODO DE MOHRSi por lo menos la mitad de la superficie de la base debe transmitir tensiones, entonces solo se deben utilizar los valores de m que se halla a la derecha o respectivamente por debajo de la línea escalonada A-A,

Bass reemplazó la tabla numérica de Pohl por una red de líneas de las que se puede leer el coeficiente m inmediatamente.

El peso especifico del suelo se asume para la determinación de reacciones del suelo comúnmente con:

CALCULO DE CIMENTACIONES A PATAS SEPARADASEn este tipo de cálculo, que se realiza para dimensionar las bases de las torres de acero, se parte de la hipótesis que: dos patas trabajan "a la comprensión" y dos "al arranque". Ver Figura 20

Para el arranque se agrega al peso de la tierra directamente sobrepuesta a la placa "a" de la Figura 20 (que puede ser de hormigón o un emparrillado metálico), una cantidad de tierra que corresponde al ángulo de arranque. Dicho ángulo es función de las características del terreno. vale entre 8 y 40°.

Se indica con F a la fuerza de compresión y con Z a la de arranque.

CALCULO DE CIMENTACIONES A PATAS SEPARADAS

Los valores del ángulo de arranque se pueden consultar en la planilla

Suelo

Tipo

Naturaleza

Del terreno

Guía auxiliar práctica para

determinar coeficiente de

Presión

admisible

Coeficiente de

compresibilidad

[

c]

[o]

    compresibilidad Kg/cm2 C[Kg/cm3]    

A Laguna, pantano Visual 0,5 0,5-1 3

-5

--

B Muy blando

arena fina

Apretándolo a puño cerrado escurre

entre los

0,8 1 a 2 3

-5

20

  húmeda Arcilla

blanda

dedos.   2 a 4   25

C Arcilla medio

dura seca

  1,8 5 a 8 6

-8

25-30

  fina seca     6 a 9    

D Arcilla rígida

(Arena gruesa

Se deja amasar con dificultad pero

se puede formar en la mano rollos

3 10 1

0-12

25-35

  y pedregosa) de 3mm sin corte ni desgrane   11 a 13    

E Arcilla gruesa

dura

Se desgrana y se corta cuando se

pretenden formar rollos de 3mm de diámetro

en la mano. Esta húmeda y por ello su color

es oscuro

 

4

 

13 a 16

 

1

2-15

 

37

F Arcilla rígida

(Pedregullo y canto

rodado)

Visualmente: está seco. La tierra es

de color claro, cuyos terrones se quiebran.

5   2

0

40

CALCULO DE CIMENTACIONES A PATAS SEPARADASVERIFICACIÓN AL ARRANQUE

Teniendo las fuerzas Z que tratan de arrancar la torre, mientras que la fundación y la tierra superpuesta tratan de impedirlo, se llega a la siguiente expresión (teniendo en cuenta la consideración de Sulzberger).

Donde:

VERIFICACIÓN A LA COMPRESIÓN

Tenemos como dato la presión ( ) máxima que soporta la tierra:

Esto es para terreno normal; para resto, ver planilla

La expresión a aplicar es:

PILOTESEn terrenos cuyas capas portantes se encuentran en profundidad, se emplean pilotes hincados y unidos cerca de la superficie por cabezal para realizar la fundación.

Los valores típicos de los parámetros característicos del terreno se muestran en la planilla 1

planilla 1  

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

categori

a

naturaleza del

terreno

peso

especifico

gamma [kg /

m3]

presio

n admisible

sigma [kg /

cm2 ]

indice de

compresibilidad C [ kg

/ cm3 ]

angulo de la tierra

gravante beta

an

gulo de la

friccion

interna

delta

coeficiente de

friccion entre terreno

y hormigon mu

-

vegeta

ble

mo

vido

- l

iso

escabro

so

-

A laguna,

aguazal, terreno

pantanoso

650 hasta

0.5

0.5 a 1 5 3 - 0

,05

0,1

B terrenos muy

blandos

1 a 2 20 0

,2

0,2

B arena fina

humeda

1700 hasta

0.8

1 a 2 5 3 30 0

,3

0,5

B arcilla blanda 2 a 4 25 0

,3

0,4

C arcilla

mediodura seca

1700 hasta

1.8

5 a 8 8 6 25 0

,4

0,5

C Arcilla fina seca 6 a 9 30 0

,6

0,7

D Arcilla rigida 1700 hasta

3

10 12 10 25 0

,4

0,5

D Arena gruesa y

pedregullo

11 a 13 35 0

,4

0,5

E Arcilla gruesa

dura

1700 hasta

4

13 a 16 15 12 37 0

,4

0,5

F Rigido,

pedregullo, canto

rodado

hasta

5

20 20 40 0

,4

0,5

 

Para la roca gama = 2400 kg / m3 y la presión admisible para roca debilitada por efectos geológicos se  

acepta igual a 10 kg / cm2; para rocas sanas hasta 23 kg / cm2  

El índice de compresibilidad se refiere a la profundidad de 2 m; para el fondo de la excavación Cb se puede  

aumentar hasta 1,2 C para las paredes  

Para las categorías B hasta F y terrenos con buena cohesión se puede aumentar beta por 5 grados  

CALCULO DE CIMENTACIONES A PATAS SEPARADASVERIFICACIÓN AL ARRANQUE

Teniendo las fuerzas Z que tratan de arrancar la torre, mientras que la fundación y la tierra superpuesta tratan de impedirlo, se llega a la siguiente expresión (teniendo en cuenta la consideración de Sulzberger).

Donde:

VERIFICACIÓN A LA COMPRESIÓN

Tenemos como dato la presión ( ) máxima que soporta la tierra:

Esto es para terreno normal; para resto, ver planilla

La expresión a aplicar es:

CALCULO DE CIMENTACIONES A PATAS SEPARADASVERIFICACIÓN AL ARRANQUE

Teniendo las fuerzas Z que tratan de arrancar la torre, mientras que la fundación y la tierra superpuesta tratan de impedirlo, se llega a la siguiente expresión (teniendo en cuenta la consideración de Sulzberger).

Donde:

VERIFICACIÓN A LA COMPRESIÓN

Tenemos como dato la presión ( ) máxima que soporta la tierra:

Esto es para terreno normal; para resto, ver planilla

La expresión a aplicar es:

CIMENTACIONES

En todos los casos de estructuras, las fundaciones representan un papel importante en la seguridad y en el costo de una línea de transmisión, y deben permitir la fácil colocación de las tomas de tierra que vemos en la figura.