cimentaciones de postes

7/28/2019 Cimentaciones de Postes

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U N I V E R S I D A D A U T O N O M A D E N U E V O L E O NFACULTAD DE INGENIERIA CIVIL

METODOS ALTERNATIVOS PARA DISEARCIMENTACIONES PARA ESTRUCTURAS

MONOTUBULARES

PORLUIS MANUEL ARANDA MALTEZ

Como requ is i to pa rc ia l pa ra o b t e n e r el g r a d o d *MAESTRIA EN CIENCIAS con Especia l idad en

Ingeniera Estructura l

OCTUBRE, 1998


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1 0 8 0 0 8 7 0 7 1


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KJ :LUS MANUEL ARAND

Cotno recfuitito parcial para ob'l^K t c- gtWc* o.cMAESTRIA EN CIENCIAS con Esptet[


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U N I V E R S I D A D A U T O N O M A D E N U E V O L E O NFACUL TAD DE INGEN IERIA CIVIL

METODOS ALTERNATIVOS PARA DISEARCIMENTACIONES PARA ESTRUCTURASM O N O T U B U L A R E S

Po r

LUIS M A NUEL ARANDA M AL TEZ -w5i,

f t 1Com o requis i to parcia l para ob te ner e l Grado de ' 1M A E S T RI A E N C I E NCI A S co n E sp e c i a l i d a d e nI n g e n i e r a E s t r u c t u r a lOc tub re , 1998


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61 R


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METODOS A LTERNA TIVOS PARA DISEA RCIMENTACIONES PARA ESTRUCTURASMONOTUBULARES

Apro bacin de la tes is :


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RESUMEN

Luis Manuel Aranda MaltezFecha de obtencin del grado: Octubre de 1998Universidad Autnoma de Nuevo LenFacultad de Ingeniera CivilTtulo de la Tesis: METODOS ALTE RNATIVOS PAR A DISEARCIMENTACIONES PARA ESTRUCTURASMONOTUBULARESNmero de Pginas: 110Area de Estudio: Ingeniera Estructural aplicada a cimentaciones

P ropsito, Contribuciones y Conclusin general: E l uso cada vez mayorde estructuras monotubulares como el que se presenta en los postes decircuitos de alta tensin, anuncios panormicos, gras bandera, etc; hamotivado la realizacin de este trabajo, que proporcione alternativas dediseo econmicos y eficientes.Se estudi el comportamiento de cimentaciones tipo pilote corto sinrestricciones contra rotacin, para suelos cohesivos y friccionantes paracomportamientos elsticos e inelsticos.Se desarrollaron ecuaciones para el clculo del diagrama de presionesdel suelo, as como para el clculo de la profundidad de la cimentacin y susdesplazamientos laterales.Dado que el control de deformaciones laterales es una limitacinimportante, se proponen criterios de diseo aplicables a estructuras quecumplen diferentes funciones, adems se sugieren estudios de mecnica desuelos para la obtencin de los parmetros de diseo.Se efectuaron algunos ejemplos de aplicacin empleando los mtodosdesarrollados en el presente trabajo, los cuales comparados con sistemastradicionales con base en zapatas, pedestales y anclas resultan mseconmicos y rpidos de construir.


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AGRADECIMIENTOS

Agradezco- a/ VCc& m Seor, a/ qu&n debo- todo lo que/ tengo- ytodo loque/ yyy, elluzbervne/permC ticlo alcanzar esta/ me ta/.

A la/ Unvertidad/ Autnoma/ de/ Muevo- Len noble/ y %er\erowInstitucin/ que/ me / abri w puertas a/ troven de / la/ facultad/ de/Ingeniera/ COvCb.

Al/ Vr. Ricardo Qon %a le^ Alcorta/, por palabra& de/ nimo -yapoyo.

Allng< Grego rio furia* Longo rias, por ha/ abduria/ y cornejo.

Al Ing< Jos/ Ignacio Hincn Lpefy y al Depa rtamento- de/Qeo t^cnCa/, por tocio el apoyo brindado.


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DEDICATORIAS:

A mO etpota/Roy*/Aurora/, por *u/ decidido- apoyo; compresin/ycorino:

A mly hjOy Luly Mo me is Robe rto Carloyy VcwcL A ritono-, qulesie^rne/hoMtotyrad&rtimo-

A m/ madre/ Ama*\da/, por amor y entrega/, mO eterna/gratitud/.

A m& Kermcwioy Jos/ Antonio- y Ma gclalla/, con/ adm iracin/ yrespeto:


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UNIVERSIDAD AUTONOMA D E NUEVO LEONFACULTAD DE INGENIER IA CIVILSECRETARIA DE ESTUDIOS DE POSTGRADO

MO NTERRE Y, N .L , OCT UBRE 23 ,1998.

ING. LZARO VARGAS GUERRADIREC TOR DE L DEPTO. ESCOLA R YDE ARCHIVO DE LA U.A.N.L.T O R R E D E R E C T O R APRESENTE.-

Est imado Ing. Vargas:Por este conducto me permito comunicarle que el ING. LUIS MANUEL ARANDAMALTEZ, pasante de la MAESTRA EN INGENIERIA ESTRUCTURAL, hasolicitado su examen de Grado, para lo cual ha cubierto la totalidad de los requisitos queexige el Reglamento de Exmenes Profesionales de nuestra Institucin. Le pidoamablemente girar las instrucciones necesarias para el trmite correpondiente en elDepartamento a su digno cargo.Sin otro particular de momento, me es grato enviarle un cordial saludo y reiterarme a susrespetables rdenes.

A T E N T A M E N T E ," ALERE FLAMMAM VERITATIS "FACULTAD DE INGENIERA CIVIIEL SE CRETA RIO DE ESTUDIOS DE POS(

DR. RIC ,EZ ALCORTA.SECRETARIA DE ESTUUIOD E P O S T G R A D O

C.c .p . Archivo.


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UNIVERSIDAD AUTONOMA DE NUEV O LEONFACULTAD DE INGENIERIA CIVILSECRETARIA DE ESTUDIOS DE POSTGRADO

COMPROBA NTE DE CORRECCIONTesista: L l h S m . t o o g i A E Am d ^ ** A L T fe z .Tema de la tesis : ME TOD OS A lT g g -A M T \ v o s PAR-A D i S e y ^ g .ClM.feTMTAO0ME-& PAfcA OMQTOQuLAft isS.

Este documento certifica la correccin OerpiA/iTiuA .del trabajo de tesis arriba identificado, en los aspectos: ortogrficos, inetolgico y estilstico.

Recomendaciones adicionales: ( t J i M ( b > 0 AJ A


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TABLA DE CONTENIDO

Captulo Pgina1. I N T R O D U C C I O N 12. DETERMINACION ANALITICA DE LA DISTRIBUCIONDE PR ESIONES EN SUELOS FR ICCIONANTES . 7

2.1 Introduccin . . . . . . . 72.2 Desarrollo de presiones en suelos friccionantes. 92.2.1 Pilote sujeto a corte y momento . . . 92.2.2 P ilote sujeto a momento . . . . 213. DETERMINACION ANALITICA DE LA DISTR IBUCIONDE PRESIONES EN SUELOS COHESIVOS . . . 31

3.1 Introduccin . . . . . . . 313.2 Desarrollo de presiones en suelos cohesivos 313.2.1 Pilote sujeto a corte y momento . . . 313.2.2 P ilote sujeto a momento . . . . 374. DISTR IBUCION DE PRESIONES POR EL METODODE BROMS 43

4.1 Introduccin . . . . . . . 434.2 Presiones en suelos cohesivos . . . . 434.3 P resiones en suelos friccionantes . . 4 54.4 Desplazamientos laterales . . . . . 484.4.1 Suelos cohesivos . . . . . 494.4.2 Suelos friccionantes . . . . . 50


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Captulo Pgina5. E STUDIOS DE MECANICA DE SUELOS . . . 55

5.1 Introduccin . . . . . . . 555.2 C lasificacin de cimentaciones . . . . 555.3 P ropiedades del suelo . . . . . 565.4 Mdulo de reaccin horizontal del suelo . . . 575.5 Resultados de ensayes de laboratorio . . . 615.6 Angulo de friccin interna . . . . . 63

6. CR ITER IOS DE DISEO 816.1 Criterio de inmovilidad . . . . . 836.2 Criterio de analoga con estructuras convencionales . 846.3 Criterio de deformaciones permanentes . . . 85

7. EJ EMP LOS DE APLICACIN 877.1 E jemplo No. 1 877.2 E jemplo No. 2 94

8. P ROC EDIMIE NTO DE CONSTRUCCION . . . 968.1 Postes de empotramiento directo . . . . 968.2 Descripcin del procedimiento de construccin parapostes troncocnicos de suspensin, deflexin yremate para circuitos de transmisin elctrica dealta tensin. . . . . . . 978.3 Postes con placa base y anclas 98

9. C ONCLUS IONE S Y R ECOMENDACIONES . . . 101REFERENCIAS 103APENDICES 105

AP ENDICE A.- DEDUCCION DE LAS FOR MULAS PARAEL DISE O DE ANCLAS 106


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LISTA DE FIGURAS

Figura Pgina1.1. Solucin es de cimentacin para estructurasmonotubulares . . . .1.2. Diferentes casos en los que se pueden usarcimentaciones tipo pilote .2.1. Poste cargado lateralmente . . . . . 242.2. Representacin de los empujes activos y pasivosdel suelo sobre la cimentacin . . . . 242.3. Resistencia del suelo a la rotacin del poste ensuelos friccionantes. . . . . - 2 52.4. Variacin de y0 con H . . . . . 252.5. Variacin de las presiones q vs P . 262.6. P resiones qi , q 2 , qy . 263.1. Resistencia del suelo a la rotacin del posteen suelos cohesivos . . . . . 393.2. Variacin de y0 con H . . . . 39


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Figura Pgina

4.1. Desplazamiento, diagramas de carga, corte y momentospara un pilote corto en suelos cohesivos sinrestricciones contra rotacin (Broms 1964) 52

4.2. Modo de falla de un pilote corto sin restriccionescontra rotacin en suelos friccionantes (Broms1964) 524.3. Desplazamiento, diagramas de carga, corte y momentos

para un pilote corto en suelos friccionantes sinrestricciones contra rotacin (Broms 1964) 524.4. Curvas de diseo para suelos cohesivos(Broms 1964) 534.5. Curvas de diseo para suelos friccionantes

(Broms 1964) 545.1. Planta de un circuito de alta tensin . . . . 645.2. Grfica para determinar el mdulo de reaccindel suelo . . . . . . . 645.3. Valores de Kj, en Kg/cm en pruebas de placa 645.4. P erfil estatigrfico . . . . . . 656.1. Desplazamientos p e r m i s i b l e s . . . . . 84

7.1. Dimensiones del anuncio . . . . . 88


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Figura7.3. Croquis del refuerzo8.1. P oste de empotramiento directo8.2. P lanta de montaje8.3. P oste con placa base y anclasA.1. Equivalencia de anclas por cilindros


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LISTA DE G RAF ICASGrfica P 9 i n a

2.1. Clculo de la profundidad de la cimentacinpara 4 = 25 2 7

2.2. Clculo de la profundidad de la cimentacinPara $ = 30 282.3. Clculo de la profundidad de la cimentacinPara * = 35 292.4. Clculo de profundidad de la cimentacin

Para 4 =40 303.1. Clculo de la profundidad de cimentacin 40para c = 0.1 Kg/cm2


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Grfica Pgina

5.1. Mdulo de reaccin horizontal y = 1m 665.2. Mdulo de reaccin horizontal y = 1 m 675.3. Mdulo de reaccin horizontal y = 1 m 685.4. Mdulo de reaccin horizontal y = 1.7 m . 695.5. Mdulo de reaccin horizontal y = 1.7 m . 705.6. Mdulo de reaccin horizontal y = 2.1 m . 715.7. Mdulo de reaccin horizontal y = 2.1 m . 725.8. Mdulo de reaccin horizontal y = 2.1 m . 735.9. C rculos de Mohr y = 1.0 m 745.10. C rculos de Mohr y = 1.0 m 755.11. C rculos de Mohr y = 1.7 m. 765.12. C rculos de Mohr y = 1.7 m 775.13. Crculos de Mohr y = 2.1 m 78


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LISTA DE TABLA S

Tabla p 9 i n a

4.1. Valores de nh . . . . . . 5 1

5.1. Resumen de resultados . . . . . 795.2. P ropiedades ndice . . . . . . 80


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Ag =Bi =D =D'=Ep =F =Es =H =IP =Ka =Kp =M =N =N' =P =R =R i, R2

W =

NOMENCLATURA

Area total o gruesa de la seccin transversal de un pilote.Lado de una placa cuadrada usada en la prueba de placa.Profundidad de la cimentacin.Dimetro del arreglo de las anclas.Mdulo de elasticidad del pilote.Fuerza en las anclas.Mdulo de elasticidad del suelo.Altura de aplicacin de la carga P .Momento de inercia del pilote.Coeficiente de empuje activo = Tg2 (45 - (j>2)Coeficiente de empuje = Tg2 (45 +


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a = Constante, factor emprico de proporcin.b = Ancho de la cimentacin.b'= Separacin entre anclasc = Cohesin del suelo.Cu = Cohesin ltima del suelo.f c = Resistencia ltima del concreto a la compresin.fy = Esfuerzo de cedencia de las varillas corrugadas para refuerzo.Kh= Mdulo de reaccin horizontalmente del suelo.K i = Mdulo de reaccin para una placa cuadrada B x B,(Kh), = Mdulo de reaccin horizontal del suelo a una profundidad y.niv = Coeficiente de compresibilidad del volumen.x = Deflexiones horizontales.Xq = Desplazamiento lateral en la superficie del suelo.xD = Desplazamiento de la cimentacin a una profundidad D.y = P rofundidad de un punto en consideracin medido desde laSuperficie del suelo.y0= P rofundidad del punto pivote "0".q = P resiones unitarias en el suelo.qa= P resin de empuje activo.(q)y= P resin de empuje activo a una profundidad y.qD = P resin de suelo a una profundidad D.q0 = P resin del suelo a nivel de superficie.


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q2 = P resin mxima a una profundidad D.qp = P resin de empuje pasivo.(qp)y= P resin de empuje pasivo a una profundidad y.q, = P resin lmite o mxima a una profundidad y0.qyinax= P resin lmite o mxima a una profundidad y.t = Espesor de un cilindro de pared delgada.x = S mbolo de proporcionalidad.y = Peso volumtrico del suelo.y ' b = Dimetro del crculo formado por las variHas de refuerzo.H = Relacin de Poisson.4>= Angulo de friccin interna.0 = Angulo que forma la tangente a la curva de presiones en y conrespecto a la vertical.oc = Esfuerzos de compresin.Gt = Esfuerzos de tensin.


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CAPITULO 1INTRODUCCION

El crecimiento de las grandes ciudades se ha caracterizado por undesarrollo vertical, de edificaciones, en las cuales la actividad humana tienelugar, tanto en dependencias gubernamentales como en privadas y en centroshabitacionales o de diversin. Este crecimiento de las poblaciones urbanastiene cada vez ms una mayor dependencia de energa elctrica. Elincremento en la demanda requiere de la transmisin de volmenes de energaelctrica cada vez mayor, provocando que para satisfacer la demanda serecurra a la transmisin de voltajes cada vez ms altos, con los problemasinherentes para las zonas urbanas, paralelamente en ciudades como Monterreyse presenta adems un fuerte crecimiento industrial que demanda muchaenerga elctica.

Hace muchos aos fue muy comn el uso de torres de transmisin paraconducir alta tensin. Se usaron postes de madera creosotada para lneas desubtransmisin, para alimentar subestaciones reductoras, presentndosedurante su construccin problemas para la localizacin de las retenidas paralas estructuras de deflexin o de remate, que son postes donde se presenta uncambio de direccin del circuito o poste de inicio o de terminacin de uncircuito.


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Tomando en cuenta el tipo y la importancia de las industrias, lossectores de la poblacin que cruzan las lneas, las restricciones de espaciopara la localizacin de las estructuras y el impacto en la esttica de la ciudad,se ha preferido el tipo de estructura de postes de acero monotubulares yautosoportados (fig. 1.2a). Los postes de acero empotrados en la cimentacin(fig. 1.1b) representan una solucin econmica, rpida de construir, funcional yesttica, para las estructuras de las lneas de transmisin. Alternativamente,se pueden usar postes anclados en la cimentacin (fig. 1.1c). El anlisis y eldiseo de la cimentacin, en ambos casos, resulta ser el mismo.

Por otro lado, aunado con el crecimiento industrial, surge un crecimientocomercial que se manifiesta en la construccin de grandes centros comercialesy de mltiples empresas que ofrecen sus servicios o exhiben sus productosmediante anuncios panormicos; los cuales, en su mayora, estn tpicamentesoportados por elementos monotubulares. Estos anuncios de grandesdimensiones, colocados en alturas sobre el suelo de valores importantes, seven sujetos a fuertes empujes de viento, lo cual se traducen en grandesmomentos de volteo y grandes esfuerzos cortantes en la cimentacin.

Existen muchos pases en el mundo que actualmente estnaprovechando el viento para generar energa elctrica. La presencia devientos frecuentes en algunas regiones con caractersticas importantes dedireccin e intensidad, en combinacin con el uso de generadores, permiten la


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transformacin de la energa elica en energia elctrica y comnmente lasaspas y el generador son soportados por estructuras monotubulares. Ennuestro pas este tipo de estructura tiene mucho potencial, pues es un campoprcticamente virgen.

Existen adems numerosos casos que se pueden resolver utilizandocimentaciones monotubulares, como los que se muestran en las figuras(1.2d),(1.2e),(1.2f).

OBJETIVOSEl objetivo del presente trabajo es desarrollar para pilotes cortos sin

restricciones contra rotacin, criterios y mtodos de diseo que se puedanemplear como una alternativa de solucin para estructuras monotubularesautosoportantes, es decir; que, aprovechando las reacciones pasivas del suelosobre la cimentacin, se generan los momentos resistentes al volteo,necesarios para su estabilidad.

En la actualidad, la gran mayora de las cimentaciones para estructurasmonotubulares estn diseadas en la forma tradicional, que consiste en laconstruccin de un pedestal con zapata de dimensiones y desplante tales quepor el peso del relleno de tierra, la zapata y la estructura, proporcionanla estabilidad necesaria principalmente en cuanto a volteo se refiere.


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Dependiendo de las caractersticas del suelo y de las solicitaciones aveces es necesario zapatas de gran tamao con sus respectivas excavaciones,y en algunas ocasiones no se cuenta con espacio suficiente para este tipo desolucin.

Las cimentaciones para estructuras monotubulares compitenventajosamente con la solucin tradicional que utiliza zapatas, en virtud deque aquellas representan una buena alternativa al abatir los costos, el tiempode construccin y requerir poco espacio para su construccin.

Nomenclatura.- La simbologa que se usar en este trabajo se irdefiniendo al aparecer por primera vez y se agrupar alfabticamente, en ellistado de Nomenclatura.


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a) Cimentacin con gapafsy pedestal. b) Cmm iBciAn miftMpoftidicon tubo empotrado.

L L

c) Cimentacin autotoportadaeoo plan bate y andai.

Figura 1.1.- Soluciones de cimentacin para estructuras monotubulares.


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t) Estructura de deflexin o remate b) Generadores clicos de energia elctrica. e) Anuncio pan orm icade un c ircuito de alta tnuriAn

d) Gra bandera. e) Estructuras para estacionam iento. i) Sea) de trnsito.

Figura 1.2.- Diferentes casos en los que se puede usar cimentacin de tipo "pilote".


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CAPITULO 2DETERMINACION ANA LITICA DE LA DISTRIBUCION DE PRESIONES PARALOS SUELOS FRICCIONANTES.

2.1 Introduccin.Este captulo presenta el desarrollo de ecuaciones, que rigen el

comportamiento de pilotes cortos sujetos a cargas laterales, enterrados ensuelos friccionantes, tambin se deducen frmulas para el clculo de laprofundidad del pilote y para las deformaciones horizontales del suelo.

Consideremos un poste rgido vertical, enterrado en cualquier tipo desuelo (Fig. 2.1), sujeto a una carga horizontal P. Las solicitaciones a las queestar sujeta la cimentacin consisten en una fuerza cortante en el nivel delsuelo y un momento. Aqu se desprecia el peso propio del poste; ya que, poruna parte, no genera fuerza cortante en la base y, por la otra, los momentos desegundo orden que se generan son pequeos, comparados con los queproduce la fuerza horizontal P . La lnea punteada representa la posicin delposte, despus de aplicada la carga P.

Es lgico suponer que existe un punto u0n alrededor del cual gira elposte, desarrollando empujes pasivos a ambos lados de la cimentacin cuyasresultantes RJ y R 2 proporcionan el equilibrio esttico del conjunto cimentacin -poste, de tal manera que la carga P y la reaccin R 2 de la parte inferior de la


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cimentacin se equilibran por la reaccin en la parte superior de la cimentacinR , = P + R 2 .

La posicin del punto pivote "0", y la distribucin de presiones del suelodependen primordial mente de las caractersticas fsicas del suelo, de la rigidezde la cimentacin y del brazo de palanca de la fuerza aplicada.

Al empujar el poste al suelo se genera en direccin contraria almovimiento un empuje pasivo y en el sentido del movimiento un empuje activo.

De tal manera que tendremos empujes pasivos por el lado derecho deltramo OA y por el lado izquierdo del tramo OC. Los empujes activos sepresentarn en direccin contraria a los pasivos.

De acuerdo con la teora clsica de empujes de tierra, las presionesactivas y pasivas a cualquier profundidad "y" se pueden calcular con:

(q a)y=Kry (2 .1)

( 2 . 2 )


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Donde:Kp - tg2 (45 + 2) = Coeficiente de empuje pasivo.

- tg2 (450 . 2 )=. Coeficiente de empuje activo.4 = Angulo de friccin interna.y = P eso volumtrico del suelo.y = P rofundidad de un punto en consideracin medido desde lasuperficie del suelo.

La presin de suelo resultante a cualquier profundidad es lacombinacin de las presiones actuando a cada lado de la cimentacin.

q= (qP )y-(q.)y = (K P -K a ) y y (2.3)

Bajo las cargas de servicio se puede suponer que las reaccionesunitarias del suelo q y las deformaciones laterales x tienen una relacindirectamente proporcional (Ref. 1 y 2).

q = K , x (2.4)

Donde Kh es el coeficiente de reaccin horizontal del suelo.

Para obtener el mdulo de reaccin horizontal (Ref. 1) deber llevarse acabo una prueba de placa, la cual para el caso de suelos friccionantes deber


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Terzaghi (Ref. 2), ha encontrado que el mdulo de reaccin horizontal sepuede considerar similar al vertical e independiente de la profundidad.

2.2 Desarrollo de presiones en suelos friccionantes.2.2.1 Pilote sujeto a corte y momento.Para ste tipo de suelo se considera que el mdulo de reaccin del suelo

(1) se incrementa en proporcin lineal con la profundidad.(K>)y * y (2.5)(**) ,=y (2 .6 )

Donde a es el factor emprico de proporcin, el cual es independientede la profundidad y . La presin resistente unitaria q se puede expresarcomo una funcin del desplazamiento "x" y de la profundidad "y" abajo de lasuperficie del suelo. En este caso es la diferencia entre las presiones pasivasy activas actuando a ambos lados de la cimentacin a un mismo nivel.

Debido a que la presin de suelo acta en direccin contraria aldesplazamiento x, la funcin recibe un signo negativo.

q = - f ( x, y) (2.7)


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P ara una profundidad dada donde el mdulo de reaccin es (Kh)q =-(K h)xKh = - q/x

(2.8)

(2.9)

E l cual representa la relacin entre la presin horizontal q y sudesplazamiento horizontal correspondiente "x", que es precisamente ladefinicin del mdulo de reaccin del suelo.

Para encontrar la curva de distribucin de presiones se harn lassiguientes hiptesis.

1. La distribucin de presiones es parablica.2. Las presiones de suelo actan horizontalmente.3. El poste dentro del suelo es rgido, y se desprecia su peso propio en las

ecuaciones de equilibrio.4. El punto pivote "0" est localizado a una distancia y de la superficie del

suelo.5. A nivel de la superficie del suelo ste reacciona con cero presin.6. Para la estabilidad se deben cumplir las siguientes condiciones de equilibrio.6.1 La suma algebraica de todas las fuerzas horizontales es cero.

X F *= 06.2 La suma de momentos en cualquier punto es cero (Por ejemplo el punto A).


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De acuerdo con Terzaghi (2)a = Y {K p-K a) ( 2 . 1 0 )

La ecuacin de la recta que representa el eje de la cimentacin que giraalrededor del punto 0 se puede deducir como:

x x y += 1 {Ecuacin de la recta)a b

* y oxy0+yx 0=x0y0

x=x0y0-yxcy* = j{yo-y) ( 2 .11 )

Xo es el desplazamiento lateral en la superficie del suelo y y0 es la profundidaddel punto pivote "0" sustituyendo (2.11) en (2.8)q = -k k.(y0-y )

q =


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y o ( 2 . 1 2 )

La ecuacin (2.12) se reconoce como la ecuacin de una parbola y enla cual una vez conocidos Xo y y0 se puede calcular la presin" del suelo acualquier profundidad y. P ara encontrar x< y y0 disponemos de 2 ecuacionesde esttica que som = 0 y I A / = 0

Haciendo suma de fuerzas horizontales igual a cero tenemos:

i

La sumatora de R es ta suma algebraica de R] y R 2, se obtieneintegrando los empujes de suelo entre los lmites y = 0, y = D.

DP+jqbdy=Q

o

Donde b es el ancho o dimetro de la cimentacin.P+b\Da^(f-yy0)dy = 0Jop + ^Eo\(y2-yy \y =Q

yoJ0


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p+abx^ 3 2D

= 0

p+abx y p3 2 = 0 (2.13)

Haciendo T.Ma-0

PH- fDqb.ydy = 0Jo

J [y*-y2 y]y=o

PH- abx, y y


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(2.14)

Haciendo simultneas las ecuaciones (2, 13) y (2, 14) nos permitenobtener Xo, y0.

6Px = ( 3D + 4 # )abD J V ' (2.15)Dy 0 = y 3D + 4H )D + 3H ( 2 . 1 6 )

Expresando y0 en funcin de H/D tenemos3 + 4 ^

A travs de la F ig. 2.4 podemos observar que la posicin del puntoId ID

pivote depende de la relacin H/D y varia entre los lmites 3 a 4 conIduna fuerte tendencia a 3 a partir de valores de H = 4D.

S ustituyendo (2.15) y (2.16) en (2.12) tenemos:q = ^-[2y(2D + W) - D(3D+4 H)]

(2.17)


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que representa la presin del suelo en cualquier punto.Analizando (2.17) podemos concluir:

1. Cuando y = 0 q = 02. C uando y = y0 q = 03. Derivando q con respecto a y e igualando a cero obtenemos la posicin de

la presin q._ D (3D+4H)

y^4(2D + 3H)

4. Sustituyendo (2.18) en (2.17) obtenemos la presin qi que es la presinmxima del tramo AO.

3 P (3D+4H)2qi~4D2b (2D + 3H)

(2.19)

5. En el punto C la presin q2 la calculamos haciendo y = D, la cual representala presin mxima en la base de la cimentacin.

q2=M-{D + 2H)D b (2.20)


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Supongamos que P tiene una magnitud tal que provoca un diagrama depresiones segn la curva 1 F ig. 2.5, a una profundidad "y" tendremos unapresin q^por el punto A podemos pasar una tangente a la curva.

Cuando aumentamos la magnitud de P se desarrolla el diagrama depresiones segn la curva 2, aumenta el valor de % y la tangente de la curva enA tiende a ponerse horizontal. Podemos incrementar ms la carga P hastallegar a producir el diagrama de la curva 3, sin embargo el mximo valor de qest dado por:

(fl ) ={K P-K a) y yx " mx( 2 .21 )

A una profundidad D la presin es:

qD=(K p-K a) yD( 2 . 2 2 )

La primera derivada (dq/dy) de la funcin parablica representa laecuacin general de la pendiente de la tangente en el punto (y, q) sobre laparbola.


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Diferenciando la ecuacin (2.17)

dq_ 2AP(2D + 3H)y - 6PD(3D + 4H)

Para encontrar la tangente a la curva en el punto (y = y0 , q = 0)tenemos:

* y Q d y

dq(2.23)

a d(^M:|r= \2D+3H J (24P(2D+3H)yo~6PD(3D + 4H)DAb

( 3D+4HU2 Z) + 3/0(4A). 2 4 P ( 2 D + 3H) 6PD(3D+4H)

"2 l2)+3//J 2 m 3 P + 4 f f ) - 6 / > P ( 3 D + 4 / 0D


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p(3D+4H)6PD{3D+4H)q'~ 2 (2D + 3H) j f b

_ 3P(3D+4H)2q< = D2b (2D + 3H)

3P{3D+4H)2q t = tfb{2D+3H)qi 3P(3D+4H)2

4jj2b(2D+3H)

Las condiciones permisibles de estabilidad para este tipo de cantilivercon una distribucin de presin parablica se muestra en la Fig. 2.5 yecuaciones 2.26.

1 v P ' 2 (2.26a)

^ ; (2.26c)


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Donde q ^ es la presin lmite o mxima a una profundidad y.El suelo friccionante empezar a fluir tan pronto como la pendiente a la

curva en el punto A sea igual a la pendiente de la lnea K a)vy ^representado por los valores de q, n^ Esta condicin se cumple cuando en laprimer derivada de la funcin q, y en la primer derivada de la lneael valor de y = 0

U v J6 P

yo ~ ifb (3D+4H) = (Kp~Ka)r

= {K p-K a)yr?b6(3D+4H)

^ = 6PQD+4H)(K p~Ka)r b

^ _ 6 P ( 3 > + 4 t f ) = Q(Kp-Ka)y b


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(2.27)De la ecuacin 2.27 se puede calcular la profundidad de cimentacin

"D", conociendo , y as como las solicitaciones P y PH. E l ancho b sepropone dependiendo del dimetro del poste.

Para facilitar los clculos se elaboraron las grficas 2.1 a 2.4 en lascuales conociendo la relacin P /b y H se puede encontrar la profundidad dela cimentacin "D".

2.2.2 P ilote sujeto a momento.En la Fig. 1.2 d. se muestra uno de los casos en los cuales la

cimentacin va a estar sometida a momento, tambin existe carga axial,pero sta no participa en las ecuaciones de estabilidad. R ealmente elanlisis a realizarse corresponde a un caso particular del pilote sujeto acorte y momento.


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Haciendo P = 0 en la ecuac in (2.13) se obtiene:

abxy

f3

y &n - 0

Del cual se despeja el valor de y0

= 2 - p3

De la ecuacin (2.14) Haciendo M = P HabxM - 12 y o 3 D 4 ~ 4 y 0 / / ] = 0

S ustituyendo (2.28) en (2.29) y despejando x bl.)4 L 3 J (2.31)


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E l valor de la presin qi se determina sustituyendo en la Ec. (2.31) elvalor de:1 2 ^ D . . . . A M

v = x -D = lo cual se convierte en a, = - 4 =2 3 3 (2.32)

E l valor de la presin q2 se determina sustituyendo y = D en la Ec.(2.31).

= M?1 2 M

(2.33)En la ecuacin (2.27) Haciendo P = 0 y P H = M obtenemos:

D = 3 (K P - Ka) y b(2.34)

con la cual se puede calcular la profundidad del cimiento.


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, ir CIMENTACION^ f

i /

Figura 2.1 Poste cargado lateralmente.

Figura 2.2 Representacin de los emp ujes activos ypasivos del suelo sobre la cimentacin.


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a) Desplazamientos b) Diagram a resultante de la distribucindepresiones c) Diagrama del deresc ri ta del suelo.Figura 2.3 Resistencia del suelo a la rotacin del poste.

H / D1 4 - -1 3 - -1 2 - -1 1 - -1 0 - -9 - -8 - -7 - -6 - -5 - -4321 - -

O1-

H / D Y o / D0124812oo

0 . 7 5 00 . 7 0 00.6880 . 6 7 80 . 6 7 30 . 6 7 10 . 6 7 0

0.1 0.2 0 J 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 Y o /D

Figura 2.4 Variacin de Yo con H .


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H

Figura 2.5 Variacin de las presiones q vs. P.

p

Figura 2.6 Presiones q , q , q


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ococo(OcoM(MenotoeoCMtoCM"tCMs ?oCM00

. CD

CM

COCD

4

*

00CO

CM


51/134

o00cossCMMOCO00MCDCM

CM

CMCM

o ECM wXeo

co

. CM

CO

co

Or-a>il

-Oi.

o'SooEoevOer.

i !" 1 r 1 r V o


96/134


97/134


98/134

! ol

soa.

. 2


99/134

1- or -

6u0.


100/134

tM

bOoo

Il IIo e-


101/134


102/134

i >f f i1

03 05 i >f f i1 Z oo1< pa

"3K "O O2U

tfo"OraO)re"c5c 10a)o o.c-OWO

sC >V 0)TJ "OO 23aP E


103/134

Prof.(rn) Propiedades ndice . C L A S I F I C A C I O NProf.(rn): % w %F LL LP ip

C L A S I F I C A C I O N

1.00 1589 28.9 1232 73 28.9 14.3 14.6 Arci l la color caf claro2.10 1789 26.4 1415 35 26.4 14.3 12.1 Arcil la color caf claro3.00 1658 23.5 1343 51 23.5 17.6 5.9 Arcil la l imosa color caf

P es o V o l u m t r i c o , k g / c m 3y ti Peso Vo lum t r i co seco , k g / cm 2Porcen ta je de humedadLim i te l iqu idoLmi te p lst icoP Indice plst ic o

Tabla 5.2 P ropiedades ndice


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CAPITULO 6CRITERIOS DE DISEO

Al igual que para cualquier estructura, el poste y su cimentacin debencumplir requisitos de resistencia y servicio; es decir, debern de tener talesdimensiones que no fallen o se deformen excesivamente, en cualquier posiblecondicin de carga.

Para el poste (y sus anclas cuando las hay) las capacidades de trabajo,las resistencias ltimas y las deflexiones son funcin de propiedades como: lasdimensiones del poste, la resistencia del material de que est hecho y de suflexibilidad. En cuanto a la cimentacin se refiere, su comportamientodepender de las propiedades y las caractersticas de deformacin del sueloque la rodea.

Por otro lado, para lograr un buen diseo (eficiente y econmico) esimportante anticipar las cargas a la que se va a ver sujeta la estructura durantesu vida til, y conocer con bastante certeza las propiedades del suelo. Cuandoel nmero de pruebas realizadas sea insuficiente, se tender a subestimar susvalores. Lo mismo ocurre con las solicitaciones, incertidumbres en los valoresde stas, que tienden a sobrestimar sus magnitudes.


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El principio con el cual se debe disear el sistema poste-cimentacinimplica que ste no se colapsar bajo ninguna condicin de carga ni el poste nila cimentacin y que las de ormaciones sean elsticas o permanentes: Estasno debern ser excesivas, como para considerarlas como una falla.

De hecho, un parmetro importante en el diseo de la cimentacin es ladefinicin de la magnitud de las deformaciones en el nivel de ta superficie delsuelo. Estas deformaciones son funcin de l dimetro de la cimentacin y suempotramiento en el suelo. Para un suelo dado, a mayor dimetro y/oprofundidad, menor deformacin en la superficie.

El grado de restriccin de las deformaciones del suelo en la superficiedepender del tipo de estructura, de su localizacin y del costo de lacimentacin.

Por ejemplo, en un conjunto de postes de transmisin de energaubicado en una zona rural pudiera permitirse una deformacin mayor que enuna zona urbana; de tal manera que, ante cargas, extremas en caso depresentarse deformaciones permanentes, los postes fuera de la zona urbanapudieran replomearse, lo cual no sera tan factible en zona urbana.


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Las deformaciones permanentes en las estructuras pequeas, como lasde la F ig. 2e y 2f pudieran tener poca importancia, o bien, pudiera pensarse enproporcionar una contraflecha que contrarreste las deformaciones propias delposte y de la cimentacin, para dar una presentacin de verticalidad.

6.1 C riterio de inmovilidad.-Actualmente, para los sistemas telefnicos celulares, las transmisiones

va microondas y, en general, los sistemas de comunicacin inalmbricorequieren de antenas de transmisin en lugares elevados, como lomeros ocerros. Las estructuras de soporte pueden ser torres o postes de acero oconcreto.

Una condicin de trabajo necesaria para el buen funcionamiento de estossistemas consiste en posibilitar desplazamientos limitados en el extremosuperior de la estructura (del poste por ejemplo), lo cual implica contar conestructuras rgidas y cimentaciones con poco desplazamiento.

El criterio de diseo para la cimentacin consiste, para una seccin deposte dado, en limitar las deformaciones laterales a nivel de superficie a unvalor tal que, para las cargas mximas esperadas, la deformacin propia delposte, sumada con las deformaciones del suelo no excedan los lmitespermitidos.


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Este tipo de cimentacin deber siempre trabajar dentro del intervaloelstico del suelo.6.2 C riterio de analoga con estructuras convencionales.-

Algunas estructuras, como las mostradas en la Fig. 2d y 2e, puedendesarrollar deformaciones laterales en el nivel del suelo, totales bajo las cargasde servicio, en tal magnitud que produzcan una desplazamiento lateral en elextremo superior de la columna, hasta un lmite, segn se estipula en algunoscdigos. E l desplazamiento lateral de los extremos de una columna de unedificio se limita a L/600.

Se puede deducir de manera aproximada una recomendacinpara la deformacin x de la cimentacin que produzca undesplazamiento L/600 en el extremo superior semejante al de unacolumna de un edificio.

X

H

D

o 600 900Fig. 6.1 Desplazamientos permisibles.


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Conociendo x, de las ecuaciones (2.15) (3.9) podemos despejar elvalor de D.

6.3 C riterio de Deformaciones permanentes.Se han producido diseos (Ref. 14) con base en criterios de

deformaciones permanentes, para combinaciones de carga crticas. En el casode circuitos de alta tensin, en los que se usan postes troncocnicos, concimentacin del tipo pilote corto, la Comisin Federal de Electricidad regulatanto el clculo de las presiones de viento como de las alternativas de cargapara obtener las combinaciones ms crticas. E l perodo de retorno empleadopara estos circuitos es de 200 aos.

Disear para las velocidades de viento de estos perodos de retorno,simultneamente con las combinaciones crticas de la carga, con presiones deviento perpendiculares a los conductores, implica tener en cuenta todas lasconsideraciones ms desfavorables actuando simultneamente y si, aunado alo anterior, se pretendiera manejar deformaciones elsticas, el resultado seramanejar cimentaciones muy costosas.

En diseos anteriores (Ref. 14) se ha usado un valor de 2.54 cm. (1") dedeformaciones permanentes para las combinaciones de carga ms crticas, lascuales se podrn presentar en amplios perodos de retorno. En el caso de


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vientos ligeros o moderados, la cimentacin tendr un comportamientoaceptable.


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CAPITULO 7EJEMPLOS DE APLICACION

7.1 E jemplo No. 1 .-Disear la cimentacin para un anuncio de 5 x 3 m cuyo peso es de 5,000

Kg y se encuentra soportado por un poste tubular de acero de 50 cm dedimetro (78.9 Kg/m de P eso) y 10 m de longitud. E l anuncio se construir enuna zona comercial de la Ciudad de Monterrey, N.L.a) Considerar el tubo empotrado en el concreto, sin anclas.b) Considerar el tubo unido a la cimentacin con placa base y anclas.

Las presiones de viento, de acuerdo con el Manual de la Comisin Federalde E lectricidad, resultan de 102 Kg/m2 para el anuncio y de 93 Kg/m2 para elposte.

Las caractersticas del suelo son las siguientes:Suelo Limo arenoso- P eso Volumtrico^ = 1840 Kg/m3- 4> = 30- Kh = 6 Kg/cm3- Deformacin en el lmite pseudoelstico = 0 3 cm


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Por tratarse de una estructura en zona urbana, donde se pueden tenerlimitaciones en los espacios, se usar el dimetro mnimo de cimentacin, queesta dado por la medida del dimetro del poste, ms 40 cm; para dejar comomnimo 20 cm de espesor de concreto perimetral al tubo y poder garantizar unamejor colocacin del concreto.

S0D>F U E R Z A D E V I E N T OK g B R A Z OM M O M E N T OK g m

A N U N C I O 1 0 2 x 5 x 3 = 1 5 30 1 1.5 1 7,5 95P O S TE 9 3 x 1 0 x 0 . 5 = 4 6 5 5 .0 2 ,3 25T O T A L 1 9 9 5 1 9 , 9 2 0F i g u r a 6 . 1 D i m e n s i o n e s d e l a n u n c i o .

Solicitaciones para la cimentacin.O T W = 5,000+ 10x78.9

W= 5,789 KgM = 19,920 KgmP = 1,995 Kg.

F i g u r a 2 S ol i c i t ac i ones .Altura Equivalente = 19920 K am1995 Kg = 10 m

De acuerdo con las caractersticas del suelo, se usarn el diagrama depresiones parablico, que corresponde a suelos friccionantes. P ara este tipode estructura, ubicada en una zona urbana se usar el criterio de cero


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deformacin permanente, en el nivel de la superficie del suelo, por lo que, parala mxima presin de viento esperada, la deformacin mxima elstica no debede exceder de 0.3 cm.

Ka = tg2(45-/2) = tg2 (45 - 30/2) = 0.33Kp = 1/Ka = 3K p - K a = 3 - 0 . 3 3 = 2.67

Clculo de la Profundidad de la cimentacin.

Usando la ecuacin (2.27)

tf - 1 8 P D 2 4 P H =0(Kp-Ka)r b (Kp-Ka)y b

1 8 x 1 9 9 5 2 4 x 1 9 9 5 x 1 0D l - 2 6 7 x 1 8 4 0 x 0 9 0 2 . 6 7 x 1 8 4 0 x 0 . 9 0

D 3 - 8 . 1 2 D - 1 0 8 . 2 9 = 0

Usando la solucin de Tartaglia para races cbicas del tipoD 3+ AD2 + BD + C = 0 Donde A = 0D3 + BD - C = 0


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-V- f ( f W - # * (? iB = -8.2C = -108.29

B/3 = -2.7C/2 = -54 .1 5

D = ^ - ( - 5 4 . 1 5 ) + V ( - 5 4 . 1 5 ) 2 + ( - 2 . 7 ) 3 + ^ / - ( - 5 4 . 1 5 ) - V ( " 5 4 1 5 ) 2 + ( ~ 2 . 7 ) 3

D =5.33 m - 5.3

Clculo del desplazamiento del poste, en el nivel de la superficie:i/Constante a = 6Kg/cm3 /100 cm= 0.06 Kg/cm4

ft y 1QQS= , ( 3 x 5 3 0 + 4 x 1 0 0 0 ) = 0 . 0 8 3 c m < 03cm 0 . 0 6 x 9 0 ( 5 3 0 )


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Cculo del refuerzoa) P ara los casos en que el tubo se encuentre en toda la cimentacin, el

conjunto concreto-tubo de acero tiene una rigidez muy grande, por loque el acero de refuerzo vertical est sujeto, a prcticamente, a ceroesfuerzos (Ref. 9), (Ref. 12) y se colocar ste nicamente portemperatura y contraccin del fraguado.

Acero VerticalA neta = tc/4 ((90)2 - (50)2) = 4398 cm2As temp = 0.0018 x 4398 = 7.92 cm2 (12 # 3)S eparacin = ti x 75/12 = 20 cmAnillos # 3 (3) 15 cm

*3G cmV S # 3 @ 2 0 c m

\ V S # 3 I S c m90 cm

Fig. 7.3 Croquis de refuerzo

b) Cuando el tubo se apoya en placa base y se conecta a la cimentacin secalcularn las anclas y el refuerzo de la cimentacin.

El clculo de la Fuerza de Tensin en las anclas (ver apndice Al) seefecta como sigue:Carga axial total = 5789 Kg + P laca base = 6200 Kg


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Se propone un dimetro del crculo de las anclas, D1 = 65 cm

F tensin de ancla = 4x19920x100 _ 620065x12 12 = 9700 Kg

A neta = 9700 = 4.8 cm(0.6x2530)1.33

Usar anclas de 1 cuya rea neta = 5.73 cm2

En este caso, el acero del refuerzo principal para la cimentacin secalcul en la seccin crtica a flexocompresin, que ocurre donde el momentoflexionante es mximo.

Una manera sencilla y conservadora de calcular el momento mximo esconsiderar que ste ocurre en la posicin en la resultante R

S i H = 10 m H/D = 10/5.3= 1.89D = 5.3 mp

( 3 + 4 x 1 . 8 9 )( 4 + 6 x 1 . 8 9 ) x 5 . 3

yQ = 3 . 6 5 m

NI,,* = P (H + Vx y0)


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Carga axial a nivel de la seccin de momentos mximos:P eso del cimiento = tc/4 x (0.9)2 x (3.65/2) 2400 = 2785 KgCarga axial = 5789 + 2785 = 8574 Kg

El clculo el refuerzo se har usando los diagramas de interaccin, de laRef. 13

Datos para usar las grficas,fe = 280 Kg/cm2fy = 4200 Kg/cm2Dimetro = 90 cm (Ag = 6359 (cm2)

y'b = 75 cmCarga axial = 8574 kgMomento = 23,591 Kgmy '= 75/90 = 0.830.1 fe Ag = 0.1 x 280 x 6359 = 178,052 Kgya que 8574 Kg < 178,052 Kgse puede aumentar el valor de $4>= 0.9 - 2W = 0.9 - 2 x 8574 = 0.89f e A g 280 x 6359

0.89 x 8574 =0.942 Kg/cm2 = 0.014 Ksi(90)2


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Mn = 0. 89 x235 91 00 = 2.88 Kg/cm2 = 0.04 Ksib3 (90)2

Usando la Grfica con y = 0.8 p0 = Muy bajo

Usar refuerzo mnimo longitudinal.As mnimo = 0.005 x 6359 = 31.8 cm2Usar 12 Vs #6 (A = 34.44cm2)Como refuerzo lateral se proponenVs # 4 @ 30 cm.

7.2 E jemplo No. 2Usando las mismas solicitaciones del problema No. 1 disear la

cimentacin para un suelo cuyas propiedades son las siguientes:c = 0.24 Kg/cm2 , / 2 3 7 x 9 0 0 . 2 4 ^ 2 3 7 x 9 0


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>= 60+428 = 486 cm

Usar D = 4.9 m

Usando la ecuacin 3.9 se calcula el desplazamiento en la superficiedel suelo.

1 x 1 9 9 5xQ = Al x 4 8 6 + 3 x 1 0 0 0 )* 8 . 6 6 x 9 0 x ( 4 8 6 ) '

x0 = 0.086 cm


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CAPITULO 8PROCEDIMIENTOS DE CNSTRUCCION

8.1 P ostes de empotramiento directo.-Empotrar el poste en el concreto de la cimentacin brinda ahorros

significativos, tanto en los materiales como en la instalacin.

Se puede mencionar que en el acero se elimina el uso de:a) P lacas base, que generalmente son gruesas.b) Atiesadoresc) Anclasd) Soldadura

En el caso del volumen de concreto, ste disminuye por la presencia delposte dentro de la cimentacin.

Los Costos de instalacin son menores.

Cabe mencionar, sin embargo, que se requiere usar una longitud mayorde tubo, as como una "chaqueta de acero" para proteger de la corrosin alposte y a la placa de apoyo (ver Fig. 8.1).


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8.2 Descripcin del Procedimiento de Construccin para postestroncocnicos de suspensin, deflexin y remate para circuitos detransmisin elctrica de alta tensin.

Para estas lneas de transmisin, es comn usar postes de tres piezas,troncocnicos, con seccin octogonal, con los accesorios necesarios parainstalar en campo las crucetas mediante tornillos. La primera pieza que vaempotrada en la cimentacin lleva una "chaqueta" de 5/16" de espesor y 762mm de longitud, de los cuales, sobresalen 559 mm de la lnea de la tierra.

Lleva, adems, una placa de aproximadamente %" de espesor por 15"de ancho, soldada en la base del poste, para ayudar a estabilizar la piezainferior durante el colado de la cimentacin.

El Procedimiento de Construccin consiste en: excavar una cepa a unaprofundidad y dimetro predeterminados en el diseo de la cimentacin. Secoloca el refuerzo para el concreto, consistente en anillos circulares y varillaslongitudinales, con la ayuda de una gra. Se cuela una plantilla en el fondo dela cepa con un espesor de concreto de 20 cm, el cual es vibrado para asegurarsu buena consolidacin.


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Se introduce la primera pieza del poste, centrndolo dentro del armadoy apoyndola sobre la plantilla de concreto.

En seguida se vaca y se vibra el concreto en el espacio que quedaentre la excavacin y el poste, de manera uniforme, perimetralmente.

Durante el colado, se verifica la orientacin del poste octagonal,midiendo con cinta las distancias a un hilo ubicado en posicin paralela a unacara del octgono, ver F ig. 8.2 haciendo las correcciones, cuando serequiera.

El siguiente paso es plomear el primer segmento del poste, usando unnivel de carpintero de 48" con una mnsula y un tornillo en un extremo, paracompensar el adelgazamiento del poste; colocndose en caras opuestas, encaso de detectar desplomes, se suspende el colado momentneamente y,mediante el uso de la gra, se logra dar una verticalidad correcta. En seguidase reanuda el colado y vibrado.

Una vez que se concluye el vaciado, la gra sostiene la seccin delposte por lo menos durante unos 15 minutos, para dar tiempo a que el concretose endurezca. Mientras el concreto est fresco, se pueden colocar dentro de llos hilos de tierra, los cuales se conectarn a la varilla de tierra ubicada a 30cm del concreto.


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Despus de que el concreto se haya endurecido, durante varios das, secolocarn las siguientes secc iones del poste. Las crucetas se ensamblan alposte en el suelo y son izadas hasta su colocacin final.

8.3 P ostes con placa base y anclas.Este procedimiento de construccin consiste en excavar una cepa de

una profundidad y un dimetro predeterminados.

Colocar el refuerzo del concreto, consistente en anillos horizontales yvarillas verticales.

Colocar las anclas perfectamente orientados y nivelados siguiendo unprocedimiento similar al de los postes empotrados.

El juego de anclas deben venir del taller ya armados como un soloelemento, para facilitar su colocacin, orientacin y plomeo.

Despus de colocadas las anclas, se procede al colado y vibrado delconcreto.

Tres das despus se puede montar y atornillar la primera pieza oseccin del poste.


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PRIMERA PIEZADEL POSTE

t n , CHAQUETA

VARILLA PARATIERRA PLACA DEAPOYO

Figura 8.1 Poste de empotram iento d irecto.HILO

o ESTACA DECONSTRUCCION

REFUERZO ORILLA D ELA CEPA

e - 4 - DEL ANGULO DE DEFLEXIONFigura 8.2 Planta

GROUT

P L ACABAS E

D ANCLAS

Figura 8.3 Poste con placa base y anclas.


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CAPTULO 9CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Un buen diseo estructural, requiere de un amplio conocimiento delcomportamiento de los materiales, as como de sus propiedades mecnicas,requiere el conocer las solicitaciones que van a actuar durante su vida til ytambin el conocer los procedimientos constructivos. A mayor incertidumbre enlos conceptos mencionados, mayores sern los factores de seguridadempleados y en consecuencia mayores costos en la estructura diseada.

Un diseo estructural ptimo, implica por lo tanto, lograr que lasEstructuras tengan caractersticas de resistencia, servicio y economa. Es muycomn plantear diferentes alternativas de solucin para resolver un problemaestructural y en muchos casos ser la economa quien seale la solucin msadecuada. En el presente trabajo se desarrollaron ecuaciones que permitenconocer la distribucin de presiones, tanto para comportamiento elstico comopara comportamiento inelstico o de ltima resistencia en suelos friccionantes ycohesivos, lo cual sirve de base para el clculo de la profundidad de lacimentacin.

Las ventajas que resultan de usar los sistemas desarrollados en estetrabajo como alternativas de diseo, comparados con los sistemas tradicionalesse pueden enlistar a continuacin:


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1. Menor volumen de excavacin.2. Menor volumen de concreto empleado.3. Menor cantidad de refuerzo empleado.4. Menor tiempo de construccin.5. No requiere uso de cimbra como lo necesitan los pedestales del sistema

con zapata.6. En algunos casos donde hay restricciones de espacio, es una mejor

solucin.

Como consecuencia de los puntos mencionados, el resultado consiste enuna

solucin ms econmica.Otra ventaja interesante, que vale la pena mencionar es la rapidez del

diseo, ya sea usando las ecuaciones correspondientes o las ayudas de diseoproporcionadas.

Para un buen diseo de pilotes cortos, es altamente recomendableobtener de un estudio de Mecnica de Suelos, los parmetros de diseo queayudarn a realizar un diseo confiable.


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REFERENCIAS B IBL IOGRAFICAS

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10.- Comisin F ederal de E lectricidad (Espec ificacin No. DG N-0275revisin DGN-ON 0376).Edificaciones para el diseo y fabricacin de estructuras urbanas de115 KV para uno y dos circuitos con postes tubulares de acerodirectamente empotrados.

11.- Dunham C larence W. (1962)F oundations of structures, New Y ork, Mc. G rawhill.12.- Comisin Federal de E lectricidadReporte tcnico ABC-B6 de prueba de poste tubular en la Facultadde Ingeniera Civil de la Universidad Autnoma de Nuevo Len, 23De Agosto de 1978.13.- Mac Gregor J ames G (1997)R einforced Concrete, E nglewood C iffs, New J ersey P rentice Hall14.- Aranda Maltez Luis Manuel (1978)"Diseo de la cimentacin para postes del Circuito Industrial Monterrey"

F acultad de Ingeniera C ivil, Universidad Autnoma de Nuevo Len.Edicin mimeogrfica.


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APENDICE ADEDUCCION DE LAS FORMULAS PARA EL DISEO DE ANCLAS


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Desar ro l l o de l a f rm u l a para enco n t ra r l a fue rza de tens in en las anc las .

Los esfuerzos se transmiten directamente a las anclas. Consideremosun poste sujeto a una carga axial al P y un momento M en su base.

Una manera de simplificar los clculos consiste en sustituir las anclas(mnimo 8) por un cilindro de pared delgada y encontrar los esfuerzos en ste.

D'

Distribucin de anclas.

Figura A. 1 Equiva lencia de anclas por cilindro.

Clculo de la inercia del tubo

n I? k (2tf)4 n R464 64 4


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_ x ( 2 7 ? - 2 Q 4 _ n ( * - Q 464 ~ 4

tubo - *e *i ~ . .4 4

^tubo x Ra - x R4 + 4 x R t - 6 x R2 t2 + 4 n Ri3 - n tA

Despreciando los ltimos 3 trminos del numerador por ser pequeos seobtiene:

Lbo = * R 3t

Los esfuerzos mximos de tensin en el tubo son:

Me MR M 4Ma i - I x R ' t xRU 7t(D1)2

El rea equivalente de una ancla es bt


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P A 4 M A , A M b ' -r = n D l , ' nD x

A14 n D XAM r _ m _

n ( D l f D'N 1

El esfuerzo de compresin en c/ancla

Peso total de la Estructurajp

Wa ' = N '

4M WXentJtncla j-y 1


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- i * L - KUerajmcla ft'

Es importante hacer notar que ia "P" ancla es vlida s existen elementosque transmitan el peso de la estructura a las anclas, como se indica en lafigura.

t t t


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CURRICULUM VITAE

DATOS PERSONALES.Nombre:Lugar de Nacimiento:Nacionalidad:Estado Civil:Luis Manuel Aranda MaltezManagua, NicaraguaMexicano por NaturalizacinCasado

ESTUDIOS:PrimariaSecundariaPreparatoriaProfesionalEstudios de Postgrado

Escuela LoyolaColegio Rubn DaroColegio Rubn DaroFac. Ing. Civil UA .N.L.Fac. Ing. Civil UA.N.L

1953-19601960-19631963-19651965-19701970-1972

ASISTENCIA A CURSOS Y SEMINARIOSNumerosos cursos sobre Tecnologa del Concreto, Estructurasresistente a sismos, Estructuras de Acero, Concreto Presforzado,Educacin continua, paquetes computacionales.etc.IV - ACTIVIDADES PROFESIONALES1970-1971 Calculista para Equipos Monterrey S.A1970-1973 Calculista para Diseo Estructural S.A.1973-1980 Calculista de Estructuras1981-1982 J efe de Seccin en Bufete Industrial de Monterrey S.A.

V.- ACTIVIDADES DOCENTES .Maestro por horas de 1973 a 1974Maestro de planta de 1974 a la fechaSecretario Acadmico de 1983 a 1989Secretario del Instituto de Ingeniera Civil de 1990 a 1996Secretario de Servicios Escolares de 1996 a 1998VI.- SOCIEDADESMiembro del American Concrete InstituteMiembro del Colegio de Ingenieros Civiles de Nuevo Len A:C.Miembro de la Sociedad Mexicana de Ingeniera Estructural de NuevoLen A.C.


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cimentaciones de postes

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