Modelos de Calculo Arbol de Cargas
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DLTCAD MODELOS DE CÁLCULO ABS INGENIEROS ABS Ingenieros SAC www.absingenieros.com Telf. (51 –1) 6378417 / 2257556 Pag. 1 MDM 005-DLTCAD MODELOS DE CÁLCULO DE ÁRBOL DE CARGAS 1. CÁLCULO DEL ÁRBOL DE CARGAS 1.1. GENERALIDADES Los cálculos del árbol de cargas para las estructuras se desarrollan en dos fases: Por ubicación según Diseño : Genera un árbol de cargas para cada estructura según su ubicación en el perfil topográfico, aplicando las condiciones mecánicas a las cuales está sometida en ese punto, tomando en cuenta el tipo de estructura y el conductor aplicado. Por prestaciones típicas: Desarrolla el cálculo del árbol de cargas para prestaciones definidas por el usuario. En este caso se puede seleccionar el tipo de estructura, el tipo de conductor y se define las prestaciones típicas. Utiliza las hipótesis de cálculo mecánico de conductores para calcular las tensiones debidas al conducto. Esta opción es generalmente utilizada para calcular los árboles de carga para grupos de estructuras típicas. 1.2. CÁLCULO DE CARGAS Tomando en cuenta la ubicación típica mostrada en la siguiente figura: Fig N° 01
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MDM 005-DLTCAD
MODELOS DE CÁLCULO DE ÁRBOL DE CARGAS
1. CÁLCULO DEL ÁRBOL DE CARGAS
1.1. GENERALIDADES
Los cálculos del árbol de cargas para las estructuras se desarrollan en dos fases:
Por ubicación según Diseño :
Genera un árbol de cargas para cada estructura según su ubicación en el perfil
topográfico, aplicando las condiciones mecánicas a las cuales está sometida en
ese punto, tomando en cuenta el tipo de estructura y el conductor aplicado.
Por prestaciones típicas:
Desarrolla el cálculo del árbol de cargas para prestaciones definidas por el
usuario. En este caso se puede seleccionar el tipo de estructura, el tipo de
conductor y se define las prestaciones típicas. Utiliza las hipótesis de cálculo
mecánico de conductores para calcular las tensiones debidas al conducto.
Esta opción es generalmente utilizada para calcular los árboles de carga para
grupos de estructuras típicas.
1.2. CÁLCULO DE CARGAS
Tomando en cuenta la ubicación típica mostrada en la siguiente figura:
Fig N° 01
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a) CONDICIONES DE OPERACIÓN NORMAL ( PERMANENTE)
Cargas Transversales:
Debido a la Tensión del conductor
)2/(**2 SenTF HTC
Debido a la presión del viento sobre el conductor
1000
)2/(*** CosDVPF CondVV
VC
Debido a la presión del viento sobre el aislador
Carga Transversal Total, para todo tipo de estructuras
VAVCTCT FFFF
Cargas Verticales
Peso del conductor con sobrecarga de hielo
PhCCond VWWW *)(
sContrapesoasHerramientOperariosAdicionale WWWW
Carga Vertical Total, para cualquier tipo de estructura
sAdicionaleCadCondV WWWF
Cargas Longitudinales
Para este caso se calcula Previamente el tiro horizontal HT , el cual debe
corresponder a la condición de máximo esfuerzo.
De manera general según la Fig. 01 se tiene: ),( 21 HHH TTMaxT
Estructuras de suspensión en general: )( 21 HHL TTabsF
CefADLP
F AislCadVVA *
1000
**
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Estructuras angulares: 0LF
Estructuras de anclaje o retención: HL TF *
3
2
Estructuras Terminales: HL TF
b) CONDINCIONES DE EMERGENCIA ( ROTURA DE CONDUCTOR)
Cargas Transversales:
VA
VCTC
T FFF
F22
Cargas Verticales:
sAdicionaleCad
Cond
V WWW
F2
Cargas Longitudinales:
Estructuras de suspensión y angular en general
2
HL
TF (50% del tiro Horizontal)
Estructuras de Anclaje o Retención
HL TF (100% del tiro Horizontal)
Estructuras Terminales
0LF (Conductor Roto)
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Nomenclatura :
TCF : Fuerza Trasversal debido al Tiro del Conductor
VCF : Fuerza transversal debido a la presión del viento sobre el conductor
VAF : Fuerza Transversal debido a la presión del viento sobre la cadena de
aisladores
TF : Fuerza transversal resultante
VF : Fuerza Vertical Resultante
LF : Fuerza Longitudinal Resultante
HT : Tiro Horizontal
: Angulo de desvío de la línea (Angulo topográfico)
VP : Presión del viento
VV : Vano Viento
CondD : Diámetro total del conductor
CadL : Longitud de la cadena de aisladores
AislD : Diámetro de los aisladores
CondW : Peso del conductor con sobrecarga
CW : Peso unitario del conductor
hW : Peso de la costra de hielo por metro de conductor
PV : Vano Peso
CadW : Peso de la cadena de aisladores
sAdicionaleW : Cargas verticales adicionales (Peso adicional)
OperarioW : Peso de un operario
asHerramientW : Peso de herramientas y accesorios de operación
sContrapesoW : Peso de contrapesos
HT1 : Tiro Horizontal del Vano Izquierdo
HT2 : Tiro Horizontal del Vano Derecho
CefA : Coeficiente Aerodinámico del aislador
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1.3. ÁRBOL DE CARGAS
El árbol de cargas típicamente se presenta como un punto de convergencia de 3
vectores ortogonales (T,V,L). Aplicado en cada punto donde se ubica un
conductor.
El DLTCAD tiene la opción de desarrollar la configuración del árbol de cargas
mediante 2 metodologías:
Normas Internacionales (Criterios establecidos en Normas VDE)
Normas Peruanas (Criterios establecidos en el CNE Suministro 2001)
a) Normas Internacionales
Considera un Factor de Seguridad para condiciones Normales y otro para
Condiciones de Emergencia:
FSn : Factor de seguridad para condiciones Normales
FSe : Factor de seguridad para condiciones de Emergencia (Rotura de conductor)
Adicionalmente considera un factor de resistencia “Fr”
Cargas en Condiciones Normales (Régimen Permanente)
Fr
FSnFT T *
Fr
FSnFV V *
Fr
FSnFL L *
Fuerzas Fx, calculadas para condiciones normales, de acuerdo a lo descrito en
Ítem 1.2.a
Fig N° 02
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Cargas en Condiciones de Emergencia (Rotura del Conductor)
Fr
FSeFT T *
Fr
FSeFV V *
Fr
FSeFL L *
Las fuerzas Fx, calculadas para condiciones de emergencia, de acuerdo a lo
descrito en Ítem 1.2.b
b) Normas Peruanas
El Código Nacional Eléctrico Peruano, considera un factor de sobrecarga diferente
para las cargas originadas por el viento y aquellas originadas por la tensión del
conductor, del mismo modo considera factores de sobrecarga distintos para las
cargas Verticales y Trasversales. Por otro lado también considera un factor de
resistencia de acuerdo al tipo de material de la estructura.
De acuerdo a ello y para efectos de este manual técnico, se ha establecido la
siguiente nomenclatura.
:TCFS Factor de sobrecarga para cargas debidas a la tensión del conductor
:VTFS Factor de sobrecarga para cargas debidas al viento
:VFS Factor de sobrecarga para cargas verticales
:LFS Factor de sobrecarga para cargas Longitudinales
:Fr Factor de resistencia (depende del tipo de material)
Cargas en Condiciones Normales (Régimen Permanente)
Fr
FSFFFSFT VTVAVCTCTC *)(*
Fr
FSFV VV *
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Fr
FSFL LL *
Fuerzas Fx, calculadas para condiciones normales, de acuerdo a lo descrito en
Ítem 1.2.a
Cargas en Condiciones de Emergencia (Rotura del Conductor)
Fr
FSFF
FSF
TVTVA
VCTC
TC *)2
(*2
Fr
FSFV VV *
Fr
FSFL LL *
Las fuerzas Fx, calculadas para condiciones de emergencia, de acuerdo a lo
descrito en Ítem 1.2.b
Referencias:
“Overhead Power Lines” – F. Kiessling; P. Nefzger; J.F.Nolasco; U. Kaintzyk
“Power and Tower Lines” – R.D. Coombs
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