Mem_ Monop Conico H21 70 v2 Rev1

MEMORIA DE CÁLCULO MONOPOSTE LIVIANO COMCEL H21 70 MPH

MANUEL CORTES VASQUEZ

Ingeniero Civil

FECHA :

04/03/2014

REVISIÓN :

01

VERSIÓN :

V2

INDICE

Pág.

1.

OBJETIVOS ............................................................................................................... 2

2. CONSIDERACIONES .......................................... .............................. ..................... 2 2.1. INFORMACIÓN GENERAL. ...................................................................................... 2 2.2 MODELACIÓN ............................................................................................................... 3 3. CÁLCULO DE LAS SOLICITACIONES .......................... .............................. ..... 3 4. VERIFICACIÓN ESTRUCTURAL ............................ .............................. ............. 4 4.1 TRAMOS MONOPOSTE. ............................................................................................. 4 4.2 VERIFICACION DE DEFORMACION. ..................................................................... 5 5. CONCLUSIONES ............................... .............................. .............................. .......... 5

MP LIVIANO EMBUTIDO H21 COMCEL

1. OBJETIVOS

El presente informe contiene la verificación estructural de un Monoposte Cónico embutido de 21 m de alto, diseñado para solicitaciones de viento del tipo 70 mph, frente a las cuales cumple para las cargas de diseño. 2. CONSIDERACIONES

2.1. INFORMACIÓN GENERAL. La información contenida en este informe ha sido extraída de las siguientes fuentes: 

 

Norma para estructuras y torres de acero para telecomunicaciones, “TIA/EIA-222-F”, por Telecommunications Industry Association. Guía de especificaciones técnicas, “Catálogo 37”, por Andrew. “Manual de pernos”, por R. Gumpertz & Cia. Ltda.

Las características estructurales del monoposte son presentadas a continuación:     

Monoposte tipo Unión de tramos Material planchas Número de tramos Detalle de tramos Tabla Nº1.

TABLA Nº1: DETALLE DE TRAMOS Características Largo Espesor Tramo [mm] [mm] 1 3000 5 2 3000 5 3 3000 5 4 3000 5 5 3000 5 6 3000 5 7 3000 4 8 3000 4 9 3000 4 10 3000 4 11 2050 4

: Cónico, de sección poligonal uniforme de 12 lados. : Tramos embutidos entre sí. : Acero GB Q345 o equivalente (Fy=345 MPa). : 11. : Detalle y disposición de tramos presentado en

Diámetro ext. inferior [mm] 750 725 693 657 620 581 540 498 458 407 368

Diámetro ext. superior [mm] 692 660 626 589 552 514 474 433 383 347 320

Traslape con tramo anterior [mm] 1060 1010 960 910 850 800 740 670 610 540

VIENTO 70 MPH – TIA/EIA 222-F 2


2.2 MODELACIÓN Las características de las solicitaciones son:   



Presiones de viento de acuerdo a: 70 mph según TIA/EIA-222-F. Áreas de viento para estructura del MP, según TIA/EIA-222-F. Cargas debido a tipo, dimensiones y orientaciones de las antenas, según TIA/EIA-222-F. Antenas según, Tabla Nº2. Cantidad

Tipo de Antena Antenas de cobertura de 2.07x0.27 m. Antenas MMOO 0.6m de diámetro RRu 0.4x0.3x0.2 Radio Base Banco de Baterías Antena Trisector 1.48x0.27m

3 1 3 1 1 1

Altura [m] 21 18 17 5 5 21 +

Azimut (1) [º] 0º, 120º, 240º 0º 0°, 120°, 240° 0° 180° 0°

Nota 1: El Azimut corresponde al ángulo que define el plano que contiene a la dirección del viento analizada con aquél que contiene a la cara de exposición de la antena. 



Diámetro de los feeders según lo usual para cada tipo de antena. Peso de los feeders según Catálogo 37, Andrew. Feeders: Según, TABLA Nº3: FEEDERS SEGÚN ANTENA

Tipo de Antena

Cantidad y tipo de cable Antenas de cobertura de 2.07 x 0.27 m. (3) Ø 7/8” Antenas MMOO 0.6 m de diámetro (1) Ø 1/2”

Peso unitario [kg/ml] 0.49 0.22

Altura (2) Desde [m] 0 0

Hasta [m] 21 18

Nota 2: Se ha considerado que la totalidad de los feeders concurrentes a un determinado grupo de antenas se encuentran anclados al monoposte a la altura de esas antenas, lo que equivale a aplicar el peso total de ellos a esa altura. Lo anterior representa la situación más perjudicial para la estructura del monoposte.

Se analizará la estructura con sus antenas y feeders, para la solicitación de viento ya descrita, mediante el software RISA 3D 5.0b (Risa Technologies). 3. CÁLCULO DE LAS SOLICITACIONES

Las solicitaciones de viento sobre los distintos elementos de la estructura, sus antenas y feeders, han sido determinadas de acuerdo a las presiones de viento contenidas en la norma TIA/EIA-222-F., para 70 mph. VIENTO 70 MPH – TIA/EIA 222-F 3


En la Tabla Nº4 (anexo A, “Fuerzas de viento”) se presentan las presiones de viento debido a la propia estructura. Estas presiones han sido transformadas en cargas sobre cada uno de los nodos del monoposte dividiendo cada tramo en 6 sub-tramos aproximadamente. Las zonas en que se verifica el traslape de 2 tramos consecutivos se encuentran segregadas del resto de los tramos, por presentar el monoposte, diferentes características estructurales. Este ordenamiento permite la aplicación de las disposiciones contenidas en la norma TIA/EIA 222-F, en lo referente a coeficientes de forma y áreas al viento, para un monoposte poligonal de 12 lados, con los diámetros correspondientes. Se ha analizado la combinación de cargas solicitantes: “Peso Propio + Viento” (PP + V), sin presencia de hielo en la estructura del monoposte. La combinación de cargas “PP + V”, considera lo siguiente: PP + V = (PP + VE) + (PSA + VSA) + (PA + VA) + PF Donde; PP VE PSA VSA PA VA PF

: Peso Propio de la estructura. : Viento debido a la estructura. : Peso Soporte Antena. : Viento Soporte Antenas. : Peso antenas. : Viento debido a las antenas. : Peso feeders.

Se considera a la acción del viento como una solicitación eventual, por lo que las tensiones admisibles en el acero se han aumentado en un 33%, tal como se señala en las normas: AISC ASD y TIA/EIA-222-F. La Tabla Nº5 (anexo A) presenta el cálculo de las fuerzas de viento sobre las antenas. 4. VERIFICACIÓN ESTRUCTURAL

Se analizará el monoposte con sus antenas y feeders, para la solicitación de viento ya descrita, mediante el software RISA 3D 5.0b (Risa Technologies). El método de diseño considerado por Risa 3D corresponde al de Tensiones Admisibles ( Allowable Stress Design, ASD), el mismo sobre el cuál está basada la norma TIA/EIA 222-F. 4.1 TRAMOS MONOPOSTE. Se obtiene un Factor de Utilización máximo de 38.1 %, correspondiente al primer tramo del monoposte.



4.2 VERIFICACION DE DEFORMACION. La deformación a tope del Monoposte no debe ser mayor a 0.5 grados, para una velocidad de operación de 50 mph según TIA/EIA. Tal como se puede apreciar en anexo C, la deformación a tope nodo 157 es de 122.13mm, menor a la requerida.

5. CONCLUSIONES

De acuerdo a la verificación estructural del monoposte, se puede concluir lo siguiente: 



La combinación de cargas solicitantes, ha determinado un Factor de Utilización máximo de 3 8 . 1 %, para un código de verificación por tensiones admisibles (ASD). La deformación a tope de 122.13mm para velocidad de operación 50 mph, es menor a la requerida por Norma TIA/EIA que es 0.5° a tope, para Monoposte de 21m estos 0.5° equivalen a 183mm.

La presente verificación sólo es válida para los tipos y disposición de antenas y feeders, correspondientes a aquellos descritos en este informe. Se concluye que la presente estructura tiene un Factor de Utilización de 3 8 . 1 %. El Factor de Utilización antes señalado corresponde al mayor valor de este parámetro, para los elementos y solicitaciones estructurales aquí evaluadas.


ANEXO A

FUERZAS DE VIENTO

ANEXO B

ESQUEMAS DEL MONOPOSTE

ANEXO C

VERIFICACIÓN ESTRUCTURAL DEL MONOPOSTE 1. Propiedades de los Materiales (acero) en H o t R o l l e d S t e e l P r o p e r t i e s . 2. Propiedades de las Secciones en H o t R o l l e d S t e e l P r o p e r t i e s S e c t i o n s Sets.

3. Envolvente de F. U. máximos de los elementos en Co d e Ch e c k s .

4. Reacciones en los apoyos en Viento)

En v e l o p e A S D S t e e l

En v e l o p e J o i n t R e a c t i o n s (LC1:

PP + CV+

Company : AJ Ing eni ero s Designer : Manuel Cortés V. Job Number : 70 mph

Mar 4, 2014 12:57 PM Checked By:_____

MP H21 v2

Hot Rolled Steel Properties 1 2

Label

E [kg/mm^2]

G [kg/mm^2]

Nu

A36 GB Q345

20389.014 20389.014

7842.037 7842.037

.3 .3

Therm (\1E...Density[kg/...Yield[kg/m...

1.17 1.17

7849.046 7849.046

25.311 34.5

Hot Roll ed Steel Section Sets 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42

Label

Shape

Design List

Type

Material

T115TRAS1 T116 T117 T118TRAS2 T119TRAS2 T120 T121 T122TRAS3 T123TRAS3 T124 T125 T126TRAS4 T127 T128 T129 T130TRAS5 T131 T132 T133 T134TRAS6 T135 T136 T137 T138TRAS7 T139 T140 T141 T142TRAS8 T143 T144 T145 T146 T147 T148TRAS9 T149 T150 T151 T152 T153TRAS10 T154 T155 T156

696*10 687*5 678*5 669*10 660*10 651*5 642*5 633*10 624*10 615*5 606*5 597*10 588*5 579*5 570*5 561*10 552*5 543*5 534*5 525*9 516*4 507*4 498*4 489*8 480*4 471*4 462*4 453*8 444*4 435*4 426*4 417*4 408*4 399*8 390*4 381*4 372*4 363*4 354*8 345*4 336*4 327*4

None None None None None None None None None None None None None None None None None None None None None None None None None None None None None None None None None None None None None None None None None None

Beam Beam Beam Beam Beam Beam Beam Beam Beam Beam Beam Beam Beam Beam Beam Beam Beam Beam Beam Beam Beam Beam Beam Beam Beam Beam Beam Beam Beam Beam Beam Beam Beam Beam Beam Beam Beam Beam Beam Beam Beam Beam

GB Q345 GB Q345 GB Q345 GB Q345 GB Q345 GB Q345 GB Q345 GB Q345 GB Q345 GB Q345 GB Q345 GB Q345 GB Q345 GB Q345 GB Q345 GB Q345 GB Q345 GB Q345 GB Q345 GB Q345 GB Q345 GB Q345 GB Q345 GB Q345 GB Q345 GB Q345 GB Q345 GB Q345 GB Q345 GB Q345 GB Q345 GB Q345 GB Q345 GB Q345 GB Q345 GB Q345 GB Q345 GB Q345 GB Q345 GB Q345 GB Q345 GB Q345

Design ... A [mm2] Iyy [m... Izz [m... J [mm4] Typical 21551.... 1.2680... 1.2680... 2.5360... Typical 10712.... 6.2288... 6.2288... 1.2457... Typical 10571.... 5.9854... 5.9854... 1.1971... Typical 20703.... 1.1241... 1.1241... 2.2482... Typical 20420.... 1.0787... 1.0787... 2.1574... Typical 10147.... 5.2936... 5.2936... 1.0587... Typical 10005.... 5.0754... 5.0754... 1.0150... Typical 19572.... 9.4980... 9.4980... 1.8996... Typical 19289.... 9.0924... 9.0924... 1.8184... Typical 9581.8... 4.4570... 4.4570... 8.9141... Typical 9440.4... 4.2626... 4.2626... 8.5253... Typical 18441.... 7.9451... 7.9451... 1.5890... Typical 9157.7... 3.8910... 3.8910... 7.7821... Typical 9016.3... 3.7136... 3.7136... 7.4272... Typical 8874.9... 3.5416... 3.5416... 7.0833... Typical 17310.... 6.5714... 6.5714... 1.3142... Typical 8592.2... 3.2138... 3.2138... 6.4277... Typical 8450.8... 3.0578... 3.0578... 6.1156... Typical 8309.5... 2.9069... 2.9069... 5.8138... Typical 14589.... 4.8571... 4.8571... 9.7143... Typical 6433.9... 2.1084... 2.1084... 4.2168... Typical 6320.8... 1.9991... 1.9991... 3.9983... Typical 6207.7... 1.8937... 1.8937... 3.7875... Typical 12088.... 3.4970... 3.4970... 6.9941... Typical 5981.5... 1.6942... 1.6942... 3.3884... Typical 5868.4... 1.5999... 1.5999... 3.1998... Typical 5755.3... 1.5092... 1.5092... 3.0184... Typical 11184.... 2.7693... 2.7693... 5.5386... Typical 5529.2... 1.3381... 1.3381... 2.6763... Typical 5416.1... 1.2577... 1.2577... 2.5154... Typical 5303.0... 1.1805... 1.1805... 2.3611... Typical 5189.9... 1.1066... 1.1066... 2.2133... Typical 5076.8... 1.0358... 1.0358... 2.0717... Typical 9826.9... 1.8787... 1.8787... 3.7574... Typical 4850.6... 9.0350... 9.0350... 1.807e... Typical 4737.5... 8.4176... 8.4176... 1.6835... Typical 4624.4... 7.8291... 7.8291... 1.5658... Typical 4511.3... 7.2687... 7.2687... 1.4537... Typical 8695.9... 1.302e... 1.302e... 2.604e... Typical 4285.1... 6.2293... 6.2293... 1.2458... Typical 4172.0... 5.7490... 5.7490... 1.1498... Typical 4058.9... 5.2941... 5.2941... 1.0588...

Envelop e ASD Steel Code Checks 1 2 3 4

Me... M116 M117 M120 M121

Shape

Code Check

687*5 678*5 651*5 642*5

.381 .374 .354 .347

RISA-3D Version 5.0d

Lo...lc S hear Ch...Lo...... lc F a ...Ft [...Fb y-y [kg/m... 0 1 .027 0 1 22....27.... 27.531 0 1 .027 0 1 22....27.... 27.531 0 1 .026 0 1 23....27.... 27.531 0 1 .025 0 1 23....27.... 27.531

[C:\...\...\Desktop\Memoria Marzo v2 rev1\Cónico H21 12 Lados.r3d]

Fb ...... ... ... AS... 27....... .6 ....H1-2 27....... .6 ....H1-2 27....... .6 ....H1-2 27....... .6 ....H1-2

Page 1

Company : AJ Ing eni ero s Designer : Manuel Cortés V. Job Number : 70 mph

Mar 4, 2014 12:57 PM Checked By:_____

MP H21 v2

Envelope ASD Steel Code Checks (Continued) 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42

Me... M124 M125 M127 M135 M128 M136 M129 M137 M131 M132 M133 M139 M140 M141 M143 M115 M144 M145 M118 M119 M146 M122 M123 M147 M126 M130 M134 M138 M149 M142 M150 M151 M152 M148 M154 M155 M153 M156

Shape

Code Check

615*5 606*5 588*5 516*4 579*5 507*4 570*5 498*4 552*5 543*5 534*5 480*4 471*4 462*4 444*4 696*10 435*4 426*4 669*10 660*10 417*4 633*10 624*10 408*4 597*10 561*10 525*9 489*8 390*4 453*8 381*4 372*4 363*4 399*8 345*4 336*4 354*8 327*4

.325 .317 .303 .302 .296 .291 .289 .281 .274 .267 .259 .258 .246 .234 .208 .198 .194 .180 .171 .168 .165 .158 .155 .150 .145 .132 .130 .126 .117 .103 .101 .086 .072 .062 .043 .028 .027 .012

Lo...lc S hear Ch...Lo...... lc F a ...Ft [...Fb y-y [kg/m... 0 1 .024 0 1 23....27.... 27.531 0 1 .022 0 1 23....27.... 27.531 0 1 .021 0 1 23....27.... 27.531 0 1 .033 0 1 23....27.... 27.531 0 1 .020 0 1 23.7 27.... 27.531 0 1 .032 0 1 23....27.... 27.531 0 1 .020 0 1 23....27.... 27.531 0 1 .031 0 1 23....27.... 27.531 0 1 .019 0 1 23....27.... 27.531 0 1 .018 0 1 24....27.... 27.531 0 1 .018 0 1 24....27.... 27.531 0 1 .029 0 1 23....27.... 27.531 0 1 .028 0 1 23....27.... 27.531 0 1 .027 0 1 23....27.... 27.531 0 1 .025 0 1 23....27.... 27.531 0 1 .008 0 1 27....27.... 27.531 0 1 .024 0 1 24....27.... 27.531 0 1 .023 0 1 24....27.... 27.531 0 1 .008 0 1 27....27.... 30.284 0 1 .008 0 1 27....27.... 30.284 0 1 .022 0 1 24....27.... 27.531 0 1 .008 0 1 27....27.... 30.284 0 1 .008 0 1 27....27.... 30.284 0 1 .021 0 1 24....27.... 27.531 0 1 .007 0 1 27....27.... 30.284 0 1 .007 0 1 27....27.... 30.284 0 1 .007 0 1 27....27.... 30.284 0 1 .008 0 1 27....27.... 30.284 0 1 .017 0 1 24....27.... 27.531 0 1 .007 0 1 27....27.... 30.284 0 1 .015 0 1 24....27.... 27.531 0 1 .013 0 1 25....27.... 27.531 0 1 .013 0 1 25....27.... 27.531 0 1 .006 0 1 27....27.... 30.284 0 1 .011 0 1 25....27.... 27.531 0 1 .011 0 1 25....27.... 27.531 0 1 .004 0 1 27....27.... 30.284 0 1 .006 0 1 25....27.... 27.531

Fb ...... ... ... AS... 27....... .6 ....H1-2 27....... .6 ....H1-2 27....... .6 ....H1-2 27....... .6 ....H1-2 27....... .6 ....H1-2 27....... .6 ....H1-2 27....... .6 ....H1-2 27....... .6 ....H1-2 27....... .6 ....H1-2 27....... .6 ....H1-2 27....... .6 ....H1-2 27....... .6 ....H1-2 27....... .6 ....H1-2 27....... .6 ....H1-2 27....... .6 ....H1-2 27....... .6 ....H1-2 27....... .6 ....H1-2 27....... .6 ....H1-2 30....... .6 ....H1-2 30....... .6 ....H1-2 27....... .6 ....H1-2 30....... .6 ....H1-2 30....... .6 ....H1-2 27....... .6 ....H1-2 30....... .6 ....H1-2 30....... .6 ....H1-2 30....... .6 ....H1-2 30....... .6 ....H1-2 27....... .6 ....H1-2 30....... .6 ....H1-2 27....... .6 ....H1-2 27....... .6 ....H1-2 27....... .6 ....H1-2 30....... .6 ....H1-2 27....... .6 ....H1-2 27....... .6 ....H1-2 30....... .6 ....H1-2 27....... .6 .6 H1-2

Envelope Joint Reactio ns Joint

1 2 3 4

N115 Totals:

X [kg] max

0 min 0 max 0 min 0


lc

Y [kg]

lc

Z [kg]

lc

MX [kg-m]

1 1 1 1

1641.16 -1641.16 1641.16 -1641.16

2 1 2 1

2068.739 2068.739 2068.739 2068.739

1 1 1 1

19500.69 -19500.69

lc MY [kg-m] lc MZ [kg-m] lc

1 2

[C:\...\...\Desktop\Memoria Marzo v2 rev1\Cónico H21 12 Lados.r3d]

0 0

1 1

0 0

Page 2

1 1

Company : AJ Ing eni ero s Designer : Manuel Cortés V. Job Number : 50 mph Deformacion

Mar 3, 2014 10:03 AM Checked By:_____

MP H21 v2

Envelope Joint Displacements Joint

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56

N115 N116 N117 N118 N119 N120 N121 N122 N123 N124 N125 N126 N127 N128 N129 N130 N131 N132 N133 N134 N135 N136 N137 N138 N139 N140 N141 N142

max min max min max min max min max min max min max min max min max min max min max min max min max min max min max min max min max min max min max min max min max min max min max min max min max min max min max min max min


X [mm]

lc

Y [mm]

lc

Z [mm]

lc

X Rotation ... lc

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

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1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

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Y Rotation ... lc

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1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Z Rotation [... lc

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Company : AJ Ing eni ero s Designer : Manuel Cortés V. Job Number : 50 mph Deformacion

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MP H21 v2

Envelope Joint Displacements (Continued) Joint

57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86

N143 N144 N145 N146 N147 N148 N149 N150 N151 N152 N153 N154 N155 N156 N157

max min max min max min max min max min max min max min max min max min max min max min max min max min max min max min


X [mm]

lc

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lc

Z [mm]

lc

X Rotation ... lc

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1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

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1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2

-.081 -.081 -.084 -.084 -.086 -.086 -.089 -.089 -.092 -.092 -.095 -.095 -.096 -.096 -.098 -.098 -.1 -.1 -.102 -.102 -.104 -.104 -.105 -.105 -.106 -.106 -.108 -.108 -.109 -.109

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

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Y Rotation ... lc

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Mem_ Monop Conico H21 70 v2 Rev1

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