Memoria de Calculo Mastil 4.5 m
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1. MEMORIA DESCRIPTIVA Y DE CALCULO Fig. 1 Modelo tridimensional en Sap 2000 V15‐0 2. NORMAS DE DISEÑO UTILIZADAS • Norma ANSI/TIA‐222‐G: Norma estructural para antenas y estructuras que soportan antenas. • Reglamento Nacional de edificaciones 2006: E‐090 Estructuras Metálicas. 3. DESCRIPCIÓN DE LA ESTRUCTURA El diseño del monopolo contempla las cargas producidas por la instalación de las siguientes antenas y accesorios: 1 antenas MW. 3 antenas RF. 2 antenas RRU. Deflexión máxima 0.75° 0.30° 4. GEOMETRIA DE LA ESTRUCTURA Fig. 2 Perfil mástil, antena y equipo RRU MEMORIA DE CALCULO MASTIL ARRIOTRADO H= 4.50 m En el presente documento se detallan las especificaciones técnicas, consideraciones generales y normas constructivas para el suministro, instalación, inspección y acabado de la un mástil arriostrado de 4.5m de altura, el mismo que se realizó mediante análisis tridimensional con el software sap 2000 V15.0. El desarrollo del diseño de esta estructura considera aspectos diversos que incluyen cargas, capacidad de fabricación, métodos de embarque, construcción y métodos de mantenimiento. oEl mástil es una estructura metálica de 4.50 metros de altura, la cual presenta una sección circulao de 4" de diámetro a lo largo de su altura, con arriostres diagonales de 2" de diametro. Se realizó el análisis estructural del mástil arriostrado basándonos en la Norma AISC LRFD‐99, usando las combinaciones de carga, que nos darán los máximos esfuerzos en los elementos y el máximo desplazamiento en la parte superior. Se verificó la estructura apoyándonos en el programa SAP 2000 V15.0 Los parámetros que intervienen en el diseño del mástil son la resistencia de los perfiles; desplazamiento y torsión en la cima del mástil. Torsión Máxima
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1. MEMORIADESCRIPTIVAYDECALCULO
Fig.1ModelotridimensionalenSap2000V150
2. NORMASDEDISEOUTILIZADAS
NormaANSI/TIA222G:Normaestructuralparaantenasyestructurasquesoportanantenas.ReglamentoNacionaldeedificaciones2006:E090EstructurasMetlicas.
3. DESCRIPCINDELAESTRUCTURAEldiseodelmonopolocontemplalascargasproducidasporlainstalacindelassiguientesantenasyaccesorios:
1antenasMW. 3antenasRF. 2antenasRRU.
Deflexinmxima 0.750.30
4. GEOMETRIADELAESTRUCTURA
Fig.2Perfilmstil,antenayequipoRRU
MEMORIADECALCULOMASTILARRIOTRADOH=4.50m
Enelpresentedocumentosedetallanlasespecificacionestcnicas,consideracionesgeneralesynormasconstructivasparaelsuministro,instalacin,inspeccinyacabadodelaunmstilarriostradode4.5mdealtura,elmismoqueserealizmedianteanlisistridimensionalconelsoftwaresap2000V15.0.
Eldesarrollodeldiseodeestaestructuraconsideraaspectosdiversosqueincluyencargas,capacidaddefabricacin,mtodosdeembarque,construccinymtodosdemantenimiento.
oElmstilesunaestructurametlicade4.50metrosdealtura,lacualpresentaunaseccincirculaode4"dedimetroalolargodesualtura,conarriostresdiagonalesde2"dediametro.
SerealizelanlisisestructuraldelmstilarriostradobasndonosenlaNormaAISCLRFD99,usandolascombinacionesdecarga,quenosdarnlosmximosesfuerzosenloselementosyelmximodesplazamientoenlapartesuperior.SeverificlaestructuraapoyndonosenelprogramaSAP2000V15.0
Losparmetrosqueintervieneneneldiseodelmstilsonlaresistenciadelosperfiles;desplazamientoytorsinenlacimadelmstil.
TorsinMxima
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5. CARGAS
3.1.CargaMuerta(D)
1antenasMW= 80 kg.c/u 3antenasRF= 50 kg.c/u 2antenasRRU= 80 kg.c/u
Fig.3:Cargasmuertasenlaestructura
3.2.CargaViva(L)
Montaje= 120 kg
Fig.4:Cargasvivasenlaestructura
3.3.CargaViento(Wo)Lafuerzadevientodediseo,Fw,sedeberdeterminardelasiguientemanera:
FW=FST+FA+FG
FST=Fuerzadevientodediseosobrelaestructuradeacuerdocon2.6.9.1FA=Fuerzadevientodediseosobrelosaccesoriosdeacuerdocon2.6.9.2FG=Fuerzadevientodediseosobrelasriendasdeacuerdocon2.6.9.3
AntesvemossegnlanormaANSI/TIAelclculodealgunosparmetrosimportantes:
3.3.1.PresinDinmica(qz)Deacuerdocon2.6.9.6 qz=0.00256KzKztKdV2I(Ib/ft2)
qz=0.613KzKztKdV2I[N/m2]
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Donde:
Kz=coeficientedepresindinmicadeacuerdocon2.6.5.2Kzt=factortopogrficodeacuerdocon2.6.6.4Kd=factordeprobabilidaddeladireccindelvientodeacuerdoconlaTabla22.V=velocidadbsicadelvientoparalacondicindecargainvestigada,mph[m/s]I=factordeimportanciadeacuerdoconlaTabla23.
Kz= 0.92 ExposicinBKzt= 1 CategoriaTopogrfica1Kd= 0.95 EstucturaTubularI= 0.87 ClaseI
V120= 33.3 m/sV100= 27.8 m/sqz120= 53.0 Kg/m2qz100= 36.8 Kg/m2
3.3.2.FactordeRfaga(qz)
Donde:
h=Alturadelaestructura.
Gh= 0.48
3.3.3.EPAsEPAs= 0.36
Acontinuacinpresentamoslasfuerzasdevientosobrelaestructura,sobrelosaccesorios
3.3.2.FuerzadeVientodeDiseoSobrelaEstructura(FST)
Lafuerzadevientodediseo,FST,aplicadaacadaseccindeunaestructurasedeberdeterminardelasiguientemanera:
Fst=qzGh(EPA)sDonde:
Fst=Fuerzadevientodediseohorizontalsobrelaestructuraenladireccindelviento.qz=presindinmicadeacuerdocon2.6.9.6.Gh=factorderfagadeacuerdocon2.6.7.
(EPA)s=reaproyectadaefectivadelaestructuradeacuerdocon2.6.9.1.12.6.9.1.2.
Paraestecasoseestatomandocomofactorel100%porloquelafuerzaaplicadalinealensupervivenciayoperacin
FST120= 19.06 kgFST100= 13.24 kg
6. COMBINACIONESDECARGAS
Lasestructurasyfundacionessedeberndiseardemaneratalquesuresistenciadediseoseamayoroigualquelassolicitacionesdebidasalascargasmayoradasparacadaunadelassiguientescombinacionescorrespondientesalestadolmite:
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COMB1: 1.2D+1.0Dg+1.6WoCOMB2: 0.9D+1.0Dg+1.6WoCOMB3: 1.2D+1.0Dg+1.0Di+1.0Wi+1.0TiCOMB4: 1.2D+1.0Dg+1.0ECOMB5: 0.9D+1.0Dg+1.0E
Donde:D=cargapermanentedelaestructuraylosaccesorios,excluyendolasriendas.Dg=cargapermanentedelasriendas.Di=pesodehielodebidoalespesordehielomayorado.E=cargassmica.Ti=solicitacionesdebidasalatemperatura.Wo=cargadevientosinhielo.Wi=cargadevientoconcurrenteconespesordehielomayorado.
Excepciones:1.Noesnecesarioconsiderarlosefectosdelatemperaturaparalasestructurasautosoportadas.2.NoesnecesarioconsiderarlascargasdehieloyssmicasparalasestructurasdelaClaseI.3.Nosedeberaplicarunfactordecargaalatensininicialdelasriendas.4.Lascombinaciones2y5solamenteseaplicanalasestructurasautosoportadas.
7. PROPIEDADESDELAESTRUCTURASehaconsideradocomovelocidaddevientodesupervivencia120.00KPH,devientodeoperacin100.00KPH.
Losperfileslaminadosyplanchasserndeaceroalcarbono,conformeindicalanormaASTMA36.Laspropiedadesmecnicasmnimasqueincluyenson:
Esfuerzoadmisible2500kg/cm2.Resistenciaderotura4100kg/cm2
.Perfilesyplanchas,pesoderevestimiento:Mnimo550gr/m
.PernosyTuercas,pesoderevestimiento:Mnimo350gr/m
9. ANALISISYDISEO:VIENTOPARACONDICIONESDESUPERVIVENCIA V= 120 km/h
9.1.DireccinXFuerzadevientoaplicadaenelmstil FST= 4.24 kg/mFuerzadevientoaplicadaenlosarriostres Farriostre= 2.65 kg/mFuerzadevientoaplicadaenantenasRF FRF= 31.77 kg(c/u) readeexposicin(m2)= 0.60FuerzadevientoaplicadaenantenasRRU FRRU = 12.71 kg(c/u) readeexposicin(m2)= 0.24FuerzadevientoaplicadaenantenasMW FMW= 14.97 kg readeexposicin(m2)= 0.28
9.2.DireccinYFuerzadevientoaplicadaenelmstil FST= 4.24 kg/mFuerzadevientoaplicadaenlosarriostres Farriostre= 2.65 kg/m
ElgalvanizadoserealizaraporinmersinencalienteyenespesoresdeacuerdoalanormaASTMA123,incluyeMiembrosestructurales:
Elgalvanizadoesdeexcelenteadherenciadetalmaneraqueevitaeldesprendimientoencualquierpartedelasuperficiedeloselementosdurantelosprocesosnormalesdetransporte.
Elprocesodesoldaduraseefectaconsoldadorescalificadosymquinasquegeneranbajocalorparaevitarlasdeformacionesysobretodoparadisminuirlastensionesresidualesqueseproducenduranteelprocesodesoldadura,lalimpiezaposterioralasoldaduraconsisteenliberarescamassueltas,escorias,xidos,grasa,entreotros.
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FuerzadevientoaplicadaenantenasRF FRF= 31.77 kg readeexposicin(m2)= 0.60FuerzadevientoaplicadaenantenasRRU FRRU= 33.89 kg readeexposicin(m2)= 0.64FuerzadevientoaplicadaenantenasMW FMW= 14.97 kg readeexposicin(m2)= 0.28
Fig.5:FuerzassobreelmastildevientoenladireccinX,Y
Fig.6:FuerzaspuntualessobrelasantenasdevientoenladireccinX,Y
Fig.7:Ratiosenlaestructuraencondicionesdesupervivencia
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Fig.8:Reaccionesenlaestructura
10. ANALISISYDISEO:VIENTOPARACONDICIONESDEOPERACIN V= 100 km/h
10.1.DireccinXFuerzadevientoaplicadaenelmstil FST= 2.94 kg/mFuerzadevientoaplicadaenlosarriostres Farriostre= 1.84 kg/mFuerzadevientoaplicadaenantenasRF FRF= 22.06 kg readeexposicin(m2)= 0.60FuerzadevientoaplicadaenRRU FRRU= 8.83 kg readeexposicin(m2)= 0.24FuerzadevientoaplicadaenantenasMW FMW= 10.40 kg readeexposicin(m2)= 0.28
10.2.DireccinYFuerzadevientoaplicadaenelmstil FST= 2.94 kg/mFuerzadevientoaplicadaenlosarriostres Farriostre= 1.84 kg/mFuerzadevientoaplicadaenantenasRF FRF= 22.06 kg(c/u) readeexposicin(m2)= 0.60FuerzadevientoaplicadaenRRU FRRU= 23.54 kg(c/u) readeexposicin(m2)= 0.64FuerzadevientoaplicadaenantenasMW FMW= 10.40 kg readeexposicin(m2)= 0.28
Fig.9:FuerzasdevientosobrelaestructuraencondicionesdeoperacinX,Y
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Fig.9:Desplazamientoyrotacinenlaestructuraencondicionesdeoperacin
DireccinX= 5.59mm 0.001 0.071 DireccinY= 5.64mm 0.001 0.072
Lasdeflexionesseencuentrapordebajode0.75,ylasrotacionesmenoresalos0.3
