diseÑo de una torre de telefonia celular

7/27/2019 DISEO DE UNA TORRE DE TELEFONIA CELULAR

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INSTITUTO POLITCNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERA Y ARQUITECTURA

T E S I S

DISEO ESTRUCTURAL DE TORRES PARA TELEFONA CELULAR

QUE PARA OBTENER EL TTULO DE INGENIERO CIVIL, PRESENTA:

JOS JUREZ FIGUEROA

DIRECTOR DE TESIS: M. en I. ALFREDO A. PEZ ROBLES

UNIDAD PROFESIONAL ADOLFO LPEZ MATEOS

ZACATENCO

MXICO, D.F., NOVIEMBRE DE 2009


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Agradecimientos:

A la Escuela Superior de Ingeniera y Arquitectura Unidad Zacatenco del InstitutoPolitcnico Nacional, por haberme dado la oportunidad de estudiar una carrera dentrode sus aulas.

A mis maestros, que con sus consejos y conocimientos me formaron comoprofesionista y as poder lograr un objetivo soado en mi vida.

A mi familia por tenerme la paciencia suficiente durante los aos que le he dedicado ala carrera.

A mi esposa Margarita Espinosa C., que siempre me ha apoyado en los momentosdifciles, por su paciencia y comprensin, gracias.

A mi hija Judith Araceli Jurez E., que ha sido un aliciente para redoblar esfuerzos ypoder siempre ir hacia adelante.

A mi asesor de tesis M. en I. Alfredo A. Pez Robles, que me ha tenido paciencia parala realizacin de este trabajo y an ms desde que fue mi maestro en la carrera.

A todos gracias

Jos Jurez Figueroa


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NDICE

CAPTULO 1 INTRODUCCIN

1.1 Fundamentacin 21.2 Objetivo 21.3 Metodologa 31.4 Resultados 4

CAPTULO 2 PROYECTO DE TORRES PARA TELEFONA

2.1 Estudios previos para la eleccin de sitios .. 5

2.2 Tipos de torre de comunicacin celular ... 5

2.3 Determinacin del tipo de torre a instalar 8

2.4 Proyecto arquitectnico 8

CAPTULO 3 PROYECTO ESTRUCTURAL TORRE AUTO-SOPORTADA

3.1 Consideraciones de Diseo Estructural. 16

3.2 Anlisis de Cargas 233.3 Modelacin de la Estructura por medio del programa STAAD-Pro 57

3.4 Resultados del Anlisis . 58

3.5 Diseo de Elementos Estructurales 60

3.6 Revisin de Conexiones .. 64

3.7 Diseo de Cimentacin de la torre . 66

CAPTULO 4 Conclusiones y Recomendaciones

4.1 Conclusiones .... 73

4.2 Recomendaciones . 74

Referencias y Bibliografa .. 75

Anexo 1 77Anexo 2 97


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Captulo 1 Introduccin

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CAPTULO 1

INTRODUCCIN

Las telecomunicaciones en Mxico han tenido un auge sumamente importante ya que

hasta hace relativamente poco tiempo la comunicacin telefnica inalmbrica era

impensable y ahora se ha convertido en una tecnologa de uso cotidiano.

Las telecomunicaciones son todos los medios para transmitir, emitir o recibir, signos,

seales, escritos, imgenes fijas o en movimiento, sonidos o datos de cualquier

naturaleza, entre dos o ms puntos geogrficos a cualquier distancia a travs de

cables, radioelectricidad, medios pticos u otros sistemas electromagnticos.

Se puede decir que el concepto de telecomunicaciones es relativamente nuevo, puesla palabra fue incluida en los diccionarios a mediados de los aos sesenta.

EL significado de la palabra ha evolucionado rpidamente por la convergencia de

diferentes tecnologas que han posibilitado la interconexin de artefactos electrnicos

y por la comunicacin entre personas, no nada ms en una, sino en varias direcciones.

El concepto se utiliza indistintamente como sinnimo de transmisin de datos, de

radiodifusin, de comunicacin de voz y tambin se le identifica con algunoscomponentes de la industria de entretenimiento.

Las telecomunicaciones de la actualidad se conforman bsicamente por tres grandes

medios de transmisin: cables, radio y satlites. Las transmisiones por cable se

refieren a la conduccin de seales elctricas a travs de distintos tipos de lneas. Las

ms conocidas son las redes de cables metlicos (de cobre, coaxiales, hierro

galvanizado, aluminio) y fibra ptica. Los cables metlicos se tienden en torres o

postes formando lneas areas, o bien en conductos subterrneos y submarinos,

donde se colocan tambin las fibras pticas. Para las transmisiones por radio se

utilizan seales elctricas por aire o el espacio en bandas de frecuencia relativamente

angostas. Las comunicaciones por satlites presuponen el uso de satlites artificiales

estacionados en la rbita terrestre para proveer comunicaciones a puntos geogrficos

predeterminados.

La evolucin de las redes de telecomunicacin ha dependido del desarrollo de

materiales conductores, la explotacin del espectro radioelctrico y el diseo de

artefactos para generar y recibir radiaciones. Por ello, las telecomunicaciones son fruto


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de los cambios de la fsica desde antes de la primera revolucin industrial, aunque su

desarrollo se hace presente desde el siglo XIX.

Los aportes cientficos y tecnolgicos de la electrnica, microelectrnica, ciencia de

materiales y el espacio, ptica, ciberntica, entre otros, ya en el siglo XX incidierondirectamente en el perfeccionamiento de las primeras redes y la diversificacin de

servicios.

1.1 Fundamentacin

Este trabajo presenta los diferentes tipos de estructuraciones utilizadas para las torres

de telefona celular y una aplicacin prctica de los conceptos y mtodos de diseo

estructural para el caso de estructuras reticulares que soportan las antenas de este

medio de comunicacin. Lo anterior considerando la importancia en la actividad

econmica que tiene actualmente la telefona celular y por lo tanto, la seguridad

estructural de cada torre utilizada para este propsito, la cual se considera prioritaria y

se debe clasificar como estructura del Grupo A, es decir, como aquellas estructuras

cuya falla ocasionara una prdida econmica muchas veces mayor que el costo de la

misma estructura y todos los equipos e instalaciones que soporta.

1.2 Objetivo

El objetivo de este trabajo es presentar las diferentes soluciones que se han empleado

para las torres de telefona celular y presentar una secuela para el desarrollo del

Anlisis y Diseo Estructural de dichas estructuras y que sirva como gua para los

Ingenieros Civiles Estructurstas que durante el desempeo de su carrera profesional

se lleguen a encontrar con este tipo de proyectos o que simplemente pretendan

ampliar sus conocimientos dentro de la especialidad de las estructuras aplicadas a las

comunicaciones.

Bsicamente se tienen dos tipos de estructuras empleadas para este propsito, las

torres auto-soportadas y las torres arriostradas, ambas a base de perfiles de acero

estructural que pueden ser tubulares o ngulos dispuestos en celosas.


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El Anlisis y Diseo se plantear ntegramente de manera prctica, dando algunas

definiciones, sin profundizar en la teora y solamente se harn las referencias a los

reglamentos, manuales, normas, especificaciones y donde sea necesario se referir a

alguna bibliografa.

1.3 Metodologa

Se emple una secuela de clculo que se describe a continuacin:

Se describen los estudios preliminares necesarios

Se realiza la estructuracin de las torres en base al proyecto Arquitectnico

Se desarrolla el anlisis de cargas

Se genera un modelo tridimensional para ser analizado a travs de un

programa de computadora

Se interpretan los resultados del anlisis por computadora

Se disean los diferentes elementos estructurales as como sus conexiones,

considerando los esfuerzos mximos

Se realizan dibujos constructivos para integrarse a los planos estructurales

El diseo se basa en las recomendaciones para diseo por viento del Manual de

Diseo de Obras Civiles de la Comisin Federal de Electricidad 19931 (Manual CFE),

las Normas Tcnicas Complementarias2 (NTC) del Reglamento de Construcciones del

DF 20043(RCDF) y el Manual del Instituto Mexicano de Construcciones de Acero 4

(IMCA).

1 CFE, 1993,Manual de Diseo de Obras Civiles de la Comisin Federal de Electricidad.SeccinC,1,4.Viento,Mxico, pp.12-29, pp.65.2 Gaceta Oficial del DF de fecha 6-10-2004,Normas Tcnicas Complementarias para el Diseo yConstruccin de Estructuras Metlicas,Mxico, pp. 195-2823 Gaceta Oficial del DF de fecha 29-01-2004,Reglamento de Construcciones para el DistritoFederal,Mxico, pp. 56-115.4 Instituto Mexicano de la Construccin en Acero, A.C., 2002,Manual de Construccin en Acero, Mxico,4 Ed., Limusa-Noriega Editores, pp.11-116, 127-204.


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1.4 Resultados

Los resultados obtenidos se basan en la aplicacin de la metodologa y las

especificaciones de diseo estructural mencionadas anteriormente, por lo que

podemos concluir que la estructura reticular llamada torre para telefona celular, tendr

un comportamiento satisfactorio ante las cargas de servicio y ante las cargas

accidentales como el empuje del viento, presentando suficiente resistencia ante estas

cargas y tambin una rigidez adecuada.

En el captulo 4 se presentan las Conclusiones y recomendaciones del trabajo en base

a los resultados obtenidos.


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Captulo 2 Proyecto de Torres para Telefona

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CAPTULO 2

PROYECTO DE TORRES PARA TELEFONA

2.1 Estudios Previos para la eleccin de sitios (Radio base para telefona celular)

Primeramente y con aparatos sofisticados de Radio Frecuencia, la empresa de

telefona inalmbrica ubica el lugar o la comunidad por medio de coordenadas,

tomando en cuenta que cada sitio tiene un radio de operacin, teniendo cuidado de no

salirse del permetro de influencia localizado.

Posteriormente un especialista visita el lugar guindose por un equipo GPS al cual se

le han programado las coordenadas del lugar y le plantear al dueo la posibilidad de

que en su propiedad se coloque una torre de Telefona celular.

Una vez que el propietario haya aceptado que en su propiedad se coloque una torre,

se procede a revisar la documentacin que lo acredite como dueo para poder hacer

los contratos de la renta del lugar, ya que de lo contrario no se podr contratar y

lgicamente no se podr colocar ah la torre y se procede a buscar otra opcin,

normalmente son 2 o 3 opciones las que se estudian y se elige la ms viable.

2.2 Tipos de torres para telefona celular

Los tipos de torre utilizados en la prctica bsicamente son dos:

Torres Auto-soportadas

Son estructuras reticulares que se apoyan directamente sobre el terreno o sobre la

azotea de algn edificio existente, se llaman autosoportadas ya que no utilizan cables

o arriostramientos para tomar la carga debida al empuje del viento, razn por la cual

su altura puede ser menor que las torres arriostradas o puede resultar con mayores

dimensiones de los elementos que la componen o de su base de sustentacin.


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Figura 2.1 Torre para telefona celular del tipo auto-soportada.


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Torres Arriostradas

Son estructuras reticulares, tambin pueden apoyarse directamente sobre el terreno o

sobre la azotea de algn edificio existente, se llaman arriostradas ya que utilizancables o arriostramientos para tomar la carga debida al empuje del viento, por lo cual

su altura puede ser mayor en relacin a las del tipo autosoportadas.

Figura 2.2 Torre para telefona celular del tipo arriostrada.


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2.3 Determinacin del tipo de torre a instalar

El tipo de torre a instalar depende entre otros factores de la disponibilidad de un

terreno o lote baldo que se puede comprar o rentar para instalar la torre, sus equiposy accesorios necesarios para la construccin de un Sitio de Telefona Celular.

Debido al hecho de que se tienen que instalar torres de telefona celular en zonas de

gran demanda como las ciudades con determinada densidad de poblacin, el lugar

idneo ser en partes altas para librar interferencias, como las azoteas de

edificaciones existentes, se pueden desarrollar proyectos arquitectnicos sobre las

azoteas de las construcciones, tanto para torres del tipo arriostrado, es decir, concables tensores llamadas riostras o retenidas, como para torres auto-soportadas

cuando la altura del edificio es suficiente para librar las posibles interferencias y por lo

tanto no requerir una torre muy alta sobre la azotea del edificio.

Una vez contratado el lugar y de acuerdo a sus caractersticas dependiendo si es

terreno baldo o construccin, se decide el tipo de torre que se va a colocar de acuerdo

a la altura que se requiere para poder librar interferencias, que pueden ser

construcciones altas, rboles, cerros, etc. y poderse conectar con otra torre que se

encuentra a kilmetros de distancia por medio del radio de operacin.

2.4 Proyecto Arquitectnico

Proyecto para sitios celulares a nivel de terreno

Despus de tener definido el lugar donde se colocar la torre se lleva a cabo la visita

tcnica, en donde participan los Ingenieros civiles, ingenieros en comunicaciones,

Ingenieros elctricos, Arquitectos y personal de la empresa encargada del proyecto,

para verificar que en el sitio sea factible la instalacin de la torre.

Ya que el sitio se ha aprobado se procede al levantamiento Topogrfico y Fotogrfico,

y es donde el Ingeniero Civil inicia su participacin con sus conocimientos bsicos de

Topografa.


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Si el terreno es baldo y ms o menos plano, es suficiente medir los desniveles en

algunos puntos y si el terreno tiene fuertes desniveles es necesario medir los

desniveles en varios puntos y marcar las curvas de nivel, medir los ngulos de lasesquinas del terreno, ubicar los rboles que estn dentro del terreno, ubicar los postes

de luz y a qu distancia se encuentra el ms cercano al terreno, de cuantos KW es el

transformador existente y a qu distancia se ubica del terreno, ver si los cables son de

baja o alta tensin, verificar que no haya interferencias que puedan obstaculizar las

maniobras de las mquinas en el momento del montaje de la torre o durante el ingreso

de camiones de material, medir las construcciones existentes dentro del terreno y su

ubicacin con respecto a la Avenida ms cercana a la parte frontal del terreno, en este

caso ubicar las instalaciones hidrulicas, sanitarias y elctricas, hacer unplanteamiento en campo de la posible colocacin de los equipos y el acceso.

En terrenos planos es suficiente llevar una cinta, un flexmetro, una brjula, hilo

camo y un nivel de mano para hacer el levantamiento, pero cuando el terreno tiene

una pendiente considerable es necesario que la topografa se realice con equipo ms

sofisticado, un trnsito por ejemplo, o una estacin total.

Con la brjula se ubica el Norte Magntico del lugar con respecto a una arista del

terreno, es conveniente hacer varias lecturas con respecto a diferentes aristas, para

poderlo verificar en gabinete y que no existan errores en cuanto a la posicin del

terreno.

Se toman las fotografas del lugar, las avenidas principales por las que se llega, los

postes de luz, transformadores, fachadas frontales, laterales, posteriores, terrenos o

construcciones colindantes y todo lo que sea necesario para la elaboracin correcta

del anteproyecto en gabinete.

Las fotografas ms significativas del lugar se presentan en un reporte fotogrfico en

hojas tamao carta con una descripcin de las mismas o tambin puede presentarse

en forma de plano el cual contendr la planta del estado actual del lugar sobre la que

se indicar con nmeros y flechas la posicin y direccin en que fue tomada cada

fotografa.


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Anteproyecto

Haciendo uso de la informacin del levantamiento Topogrfico y Fotogrfico, se lleva a

cabo en gabinete el anteproyecto que se presenta al cliente, en planos.

Es en esta etapa donde interviene el Arquitecto con sus conocimientos de distribucin

de espacios, estudiando varias opciones para la instalacin de los equipos, hasta que

finalmente decide la mejor.

En el plano de Anteproyecto se dibuja la Planta del Estado actual del terreno con toda

la informacin obtenida durante el levantamiento topogrfico.

Tambin se dibuja la Planta de la propuesta Arquitectnica de la distribucin ms

viable de los equipos optimizando espacios, en esta planta solamente se dibuja el rea

a utilizar para los equipos, con suficiente espacio para la circulacin del personal de

mantenimiento, plasmando el acceso, los nichos, las acometidas elctricas, los

registros elctricos, los registros de fibra ptica, la ubicacin de la cimentacin de la

torre, los electrodos, las luminarias, la cama gua de onda, etc.

En el pie de plano se inserta un croquis de las Avenidas principales, calles o carreteras

si es el caso, obtenido de la Gua Roji, para facilitar la localizacin del Sitio.

Despus de que este plano est completo, con la informacin necesaria hasta estaetapa del Proyecto, con las Notas de las caractersticas de la Torre, tipo de Torre,

altura de Torre, Sectores, la altura en que se colocar la plataforma, altura de las

antenas de RFs, altura de las antenas de MW, etc., se enva al cliente para su revisin

y comentarios, y una vez que este lo apruebe, se inicia la siguiente etapa, que es la

elaboracin del Proyecto Arquitectnico Ejecutivo.

Proyecto arquitectnico Ejecutivo

Una vez que el cliente aprueba el Anteproyecto se inicia la etapa del Proyectoarquitectnico ejecutivo en donde se dibujan plantas, fachadas, instalaciones,

cableados, registros elctricos, hidrulicos, sanitarios, interferencias desviadas,

proyecciones de las cimentaciones de la torre, de los muros de contencin y

perimetrales, en caso de que se escoja una torre arriostrada, se dibujan los dados de

arriostramiento que son muertos anclaje de concreto, que sirven para anclar los cables

y se mantengan tensos, lo anterior cuando el tamao del terreno sea suficientemente

grande para distribuir dichos dados, se dibuja su ubicacin, la abertura de los ngulos

con respecto de la torre si es arriostrada, tambin se dibuja la orientacin de lossectores.


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Este plano debe contener toda la informacin necesaria y suficiente para que el

Ingeniero Civil Estructursta pueda analizar y disear la torre y as como todos los

elementos estructurales que conforman el sitio.

Proyecto para sitios celulares sobre azoteas de construcciones existentes

Torre arriostrada

Para llevar a cabo la revisin de la estructura existente del inmueble ya sea parcial o

total, es necesario realizar una serie de actividades encausadas a obtener la

informacin necesaria y suficiente del estado fsico actual que guarda el inmueble.

Esta informacin se puede agrupar en los siguientes conceptos:

a.- Planos arquitectnicos

b.- Planos Estructurales

c.- Planos de instalaciones

d.- Memorias de Clculo.

e.- Estudio de Mecnica de Suelos.

f.- Normas de Diseo vigentes para la revisin.

g.- Bitcora de Construccin.

h.- Informes del control de calidad de los materiales empleados.

i.- Uso actual de la estructura.

j.- Remodelaciones o reparaciones.

Si no es posible contar con la informacin anterior principalmente la correspondiente a

los incisos a, b, c y d, ser necesario llevar a cabo un levantamiento fsico del

inmueble y aunque se disponga de dicha informacin ser necesario verificarla.


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Durante el levantamiento fsico de la estructura se debern verificar bsicamente los

aspectos que a continuacin se describen.

Planos estructurales, arquitectnicos y de instalaciones:

a.1 Nmero de niveles de la construccin

a.2 Existencia de elementos estructurales y su ubicacin

a.3 Dimensiones y armados de elementos estructurales

a.4 Existencia, tipo y ubicacin de elementos divisorios

a.5 Existencia y ubicacin de huecos (aberturas)

a.6 Tipos de acabado y elementos en fachadas

a.7 Rellenos en azoteas y sanitarios

a.8 Uso actual de la estructura

a.9 Existencia y ubicacin de ductos

a.10 Existencia y ubicacin de equipo

Para la localizacin del refuerzo y verificacin de sus dimensiones, as como de laresistencia de los elementos de concreto y el trazo de los ductos de acero embebidos

en los elementos de concreto se puede utilizar alguno de los siguientes

procedimientos de medicin y sistemas de deteccin:

Sistemas electromagnticos:

Es un sistema que genera campos electromagnticos y que registra las alteraciones

que este sufre en presencia de cualquier objeto que contenga hierro.

Con ste sistema tambin se detecta la posicin y el dimetro del refuerzo en los

elementos de concreto, obtenindose con estos datos el espesor del recubrimiento.

Radiografas:

Tambin se puede utilizar el sistema de la radiografa, aunque es menos prctico y el

costo es ms elevado.


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Calas:

Uno de los sistemas ms utilizados es la realizacin de calas en los elementos

estructurales y que consiste en la demolicin parcial de los elementos estructurales

hasta encontrar el refuerzo y as poder medir directamente el dimetro de ste, elnmero de varillas, la separacin entre ellas y el espesor del recubrimiento.

Caractersticas de los Materiales

Es necesario conocer las caractersticas mecnicas de los materiales como son: la

resistencia del concreto estructural y su mdulo de elasticidad, para lo cual se pueden

utilizar cualquiera de los mtodos siguientes:

Extraccin de corazones

Con ste sistema se puede conocer la resistencia del concreto estructural, su mdulo

de elasticidad, su composicin granulomtrica, su densidad aparente y su estado de

carbonatacin.

Ultrasonido

Se utiliza un instrumento que registra la velocidad de un impulso ultrasnico a travs

del concreto y dependiendo de la densidad de este, podemos conocer su resistencia,

mdulo de elasticidad y su estado de agrietamiento interno.

Esclermetro o Martillo de Smidth

Es un sistema masa-resorte y que mide el rebote de ste contra la superficie de un

elemento de concreto y en base a stas relaciones empricas se puede estimar la

resistencia del concreto en funcin de la lectura del ndice de rebote que debern

corresponder al tipo de curado y a la clase de agregados del mismo.


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Pistola de Windsor

Es un instrumento con el cual se hace penetrar un dardo metlico en el elemento

estructural y en base a las relaciones empricas se puede estimar la resistencia del

concreto, en funcin de la lectura del ndice penetracin-resistencia, que deberncorresponder a la clase de agregados del mismo.

Extraccin y prueba de barras

Se utiliza para verificar la calidad del acero utilizado, extrayendo algunas muestras

para la prueba a tensin en el laboratorio.

Revisin de la verticalidad de la estructura

Es muy importante revisar la verticalidad de la estructura, pues si el desplome es

considerable se debe contemplar en el anlisis de la estructura, incrementando las

Fuerzas Ssmicas de Diseo de acuerdo con las Normas Tcnicas Complementarias

para Diseo por Sismo en el Reglamento de Construcciones del Distrito Federal

(RCDF-Sismo), en donde se establece que el desplome mximo para no incrementar

las fuerzas laterales del anlisis ssmico convencional, es de:

(D/H) 0.01

En donde:

D = Desplome de la estructura respecto a la vertical

H = Altura de la estructura

En caso de que el desplome de la estructura dividido entre su altura exceda el lmite

permisible (0.01), se tomar en consideracin la asimetra, multiplicando las fuerzas

Ssmicas de diseo por 1+10(D/H) cuando se aplique el mtodo simplificado de

anlisis por 1+5Q(D/H), cuando se aplique el mtodo esttico o el dinmico modal,

siendo Q el factor de comportamiento Ssmico de la estructura.


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Medicin de periodos

Es muy importante hacer una medicin de periodos de los principales modos de

oscilacin, para una evaluacin ms completa de la estructura bajo la accin del

empuje del viento, ya que si el periodo de las rfagas de viento es igual al periodonatural de vibracin de la estructura, los desplazamientos se pueden incrementar

peligrosamente debido al fenmeno dinmico de resonancia.

Para medir los periodos naturales de la estructura es necesario que sta sufra una

deformacin suficiente para que se quede vibrando libremente, lo anterior se logra

cuando hay rfagas de viento fuerte para el caso de las torres y para el caso de

edificios por medio de un sismo o el trfico de vehculos pesados contiguos a su

permetro, habiendo instrumentado previamente la estructura por medio de

acelermetros en cada nivel.


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Captulo 3 Proyecto Estructural Torre Auto-soportada

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CAPTULO 3

PROYECTO ESTRUCTURAL TORRE AUTO-SOPORTADA

3.1 Consideraciones de Diseo Estructural

En este captulo se inicia el anlisis y diseo estructural para una torre del tipo auto-

soportada, el proyecto estructural que se presenta, se refiere al anlisis y diseo de

todos los elementos estructurales que intervienen para el correcto funcionamiento del

sitio de telefona, esto quiere decir que se analiza y disea la torre para optimizar la

seccin de los perfiles a utilizar para su construccin, se calculan los cables, y los

diferentes elementos de apoyo como pueden ser: la cimentacin de apoyo de la torre,

las placas base, las anclas, los dados de apoyo para los arriostramientos que se

suelen denominar muertos de anclaje, la cimentacin de los muros de contencin y

muros perimetrales en su caso.

Para ello, los reglamentos nos indican ciertas consideraciones que debemos tener en

cuenta durante el desarrollo del anlisis y el diseo ya que depende esencialmente del

tipo de estructura que nos ocupa.

Tanto en el caso de torres auto-soportadas como las arriostradas, la solicitacin o

carga accidental que rige su diseo es el empuje del viento, por tratarse de estructuras

esbeltas y ligeras.

Consideraciones generales para el Anlisis y Diseo Estructural por Viento5

Las siguientes consideraciones de diseo se basan en las especificaciones del Manual

de Diseo de Obras Civiles de la CFE, que en lo sucesivo se denominara Manual

CFE:

a.- Clasificacin de la estructura segn su importancia (Grupo)

5CFE, 1993,Manual de Diseo de Obras Civiles de la Comisin Federal de Electricidad.Seccin

C,1,4.Viento,Mxico, pp.1.4.4 1.4.6.


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La seguridad necesaria para que una estructura cumpla adecuadamente con las

funciones para las que ha sido destinada se establece a partir de niveles de seguridad

y de importancia, que asociadas con velocidades de viento probables de ocurrir y deser rebasadas se calculan las solicitaciones de diseo por viento.

Las estructuras se clasifican en grupos segn el grado de seguridad.

Grupo A.- Estructuras para las que se recomienda un grado de seguridad

elevado. Pertenecen a este grupo aquellas cuya falla estructural podra causar la

prdida de un nmero elevado de vidas o prdidas econmicas o culturales excepcionalmente altas, o que constituyan un peligro significativo por contener

sustancias txicas o inflamables, as como aquellas cuyo funcionamiento es

imprescindible y debe continuar despus de la ocurrencia de viento fuertes como los

provocados por huracanes.

Se incluyen en este grupo las Estructuras cuya falla impida la operacin de plantas

termoelctricas, hidroelctricas y nucleares: entres stas pueden mencionarse las

chimeneas, las subestaciones elctricas, y las torres y postes que formen parte de

lneas de transmisin principales.

Dentro de esta clasificacin tambin se incluyen las centrales telefnicas y los

inmuebles de telecomunicaciones principales, puentes, estaciones terminales de

transporte, estaciones de bomberos, de rescate y de polica, hospitales e inmuebles

mdicos con reas de urgencias, centros de operacin en situaciones de desastre,

escuelas, estadios, templos y museos.

Del mismo modo pueden considerarse los locales, las cubiertas, y los paraguas que

protejan equipo especialmente costoso y las reas de reunin que puedan alojar a

ms de doscientas personas, tales como salas de espectculos, auditorios y centros

de convenciones.

Quedan excluidos los depsitos y las estructuras enterradas.


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Grupo B.- Estructuras para las que se recomienda un grado de seguridad

moderado. Pertenecen a este grupo aquellas cuya falla estructural representa un bajo

riesgo de prdidas de vidas humanas y que ocasionaran daos materiales demagnitud intermedia.

En este grupo se clasifican las plantas industriales, bodegas ordinarias, gasolineras,

(excluyendo los depsitos exteriores de combustibles pertenecientes al Grupo A),

comercios restaurantes, casas para habitacin, viviendas, edificios de apartamentos u

oficinas, hoteles, bardas cuya altura sea mayor a 2.50 metros y todas las

construcciones cuya falla por viento pueda poner en peligro a las de este grupo o al

anterior.

Se incluyen tambin salas de reunin, y espectculos, y estructuras de depsitos

urbanas o industriales no incluidas en el Grupo A, as como todas aquellas estructuras

que forman parte de plantas generadoras de energa y que en caso de fallar, no

paralizaran el funcionamiento de la planta. En este grupo se consideran las

subestaciones elctricas y las lneas y postes de transmisin de menor importancia

que las del Grupo A.

Grupo C.- Estructuras para las que se recomienda un bajo grado de seguridad.

Pertenecen a este grupo aquellas cuya falla estructural no implica graves

consecuencias, ni puede causar daos a estructuras del Grupo A y B.

Abarca por ejemplo no solo bodegas provisionales, cimbras, carteles, muros aislados,

bardas con altura no mayor que 2.50 metros, sino tambin recubrimientos, tales como

canceleras y elementos estructurales que formen parte de fachadas siempre y cuando

no representen un peligro que pueda causar daos corporales o materiales

importantes en caso de desprendimiento. Si por el contrario las consecuencias de su

desprendimiento son graves, dichos recubrimientos se analizarn utilizando las

presiones de diseo de la estructura principal.


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b.- Clasificacin de la estructura segn su respuesta ante la accin del viento6

De acuerdo a su sensibilidad ante los efectos de rfagas del viento y a su

correspondiente respuesta dinmica, las estructuras se clasifican en cuatro tipos.

En base a esta clasificacin podr seleccionarse el mtodo para obtener las cargas

de diseo por viento sobre las estructuras y la determinacin de efectos dinmicos

suplementarios si es el caso. Se recomiendan dos procedimientos para definir las

cargas de diseo uno esttico y el otro dinmico.

Tipo 1.- Estructuras poco sensibles a las rfagas y a los efectos dinmicos del

viento. Abarca todas aquellas en el que la relacin de aspecto (definida como el

cociente entre la altura y la menor dimensin en planta) es menor o igual a cinco y

cuyo periodo natural de vibracin es menor o igual a un segundo.

Pertenecen a este tipo la mayora de los edificios para habitacin u oficinas, bodegas,naves industriales, teatros y auditorios, puentes cortos y viaductos. En el caso de

puentes constituidos por losas, trabes, armaduras simples o continuas o arcos, la

relacin de aspecto se calcular como el cociente entre el claro mayor y la menor

dimensin perpendicular a este.

Tambin incluye las construcciones cerradas con sistemas de cubierta suficientemente

rgidas es decir capaces de resistir las cargas debidas al viento sin que vare

esencialmente su geometra.

Se excluyen las cubierta flexibles como las de tipo colgante, a menos que por la

adopcin de una geometra adecuada, proporcionada por la aplicacin de presfuerzo u

otra medida conveniente logre limitarse la respuesta estructural dinmica.


C,1,4.Viento,Mxico, pp.1.4.6-1.4.8


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Tipo 2.- Estructuras que por su alta relacin de aspecto o las dimensiones reducidas

en su seccin transversal son especialmente sensibles a las rfagas de corta duracin

(entre 1 y 5 segundos) y cuyos periodos naturales largos favorecen la ocurrencia deoscilaciones importantes en la direccin del viento.

Dentro de este tipo se encuentran los edificios cuya relacin de aspecto, , mayor que

cinco o con periodo fundamental mayor que un segundo. Se incluyen tambin por

ejemplo las torres de celosa atirantadas y las auto-soportadas para lneas de

transmisin, chimeneas, tanques elevados, antenas, bardas parapetos, anuncios, y en

general las construcciones que presentan una dimensin muy corta paralela a la

direccin del viento. Se excluyen aquellas que implcitamente se mencionan como

pertenecientes a los Tipos 3 y 4.

Tipo 3.- Estas estructuras, adems de reunir todas las caractersticas de las del tipo 2,

presentan oscilaciones importantes transversales al flujo del viento provocadas por la

aparicin peridica de vrtices o remolinos con ejes paralelos a la direccin del viento.

En este tipo se incluyen las construcciones y elementos aproximadamente cilndricos o

prismticos esbeltos tales como chimeneas, tuberas exteriores o elevadas, arbotantespara iluminacin, postes de distribucin y cables de lneas de transmisin.

Tipo 4.- Estructuras que por su forma o por lo largo de sus periodos de vibracin

(periodos naturales mayores que un segundo) presentan problemas aerodinmicos

especiales. Entre ellas se hallan las formas aerodinmicamente inestables como son

los cables de las lneas de transmisin cuya seccin transversal se ve modificada de

manera desfavorable en zonas sometidas a heladas las tuberas colgantes y las

antenas parablicas.

Tambin pertenecen a esta clasificacin las cubiertas colgantes que no puedan

incluirse en el Tipo 1 y las estructuras flexibles con periodos de vibracin prximos

entre s.


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21

c.- Categora de terreno segn su rugosidad7

Tanto en el procedimiento de anlisis esttico como en el dinmico intervienen

factores que dependen de las condiciones topogrficas y de exposicin locales del

sitio donde se desplantar la construccin, as como del tamao de esta. Por lo tanto a

fin de evaluar correctamente dichos factores es necesario establecer clasificaciones de

carcter prctico y para ello se consignan cuatro categoras de terreno atendiendo el

grado de rugosidad que se presenta alrededor de la zona de desplante.

Se pueden dividir a las estructuras y a los elementos que forman parte de ella en tres

clases de acuerdo con su tamao.

En la direccin del viento que se est analizando el terreno inmediato a la estructura

deber presentar la misma rugosidad (categora) cuando menos en una distancia

denominada, longitud mnima de desarrollo.

Cuando no exista esta longitud mnima, el factor de exposicin F,

para tomar en cuenta este hecho. En este caso se puede seleccionar entre las

categoras de terreno que se encuentra en una direccin de anlisis dada, la que

provoque los efectos ms desfavorables y determinar el factor de exposicin para tal

categora, o seguir un procedimiento analtico ms refinado, a fin de corregir el factor

de exposicin. (Ver Tabla I.1 del Manual CFE),

d.- Clasificacin de la estructura segn su tamao

En este caso como se dijo en el punto anterior las estructuras se pueden dividir en tres

clases.8 (Ver Tabla I.2 del Manual de CFE).


C,1,4.Viento,Mxico, pp.1.4.13.8CFE, 1993,Manual de Diseo de Obras Civiles de la Comisin Federal de Electricidad.Seccin

C,1,4.Viento,Mxico, pp. 1.4.14.


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22

e.- Factor de tamao (Fc)

El factor de tamao Fc es el que toma en cuenta el tiempo en el que la rfaga de

viento acta de manera efectiva sobre una construccin de dimensiones dadas. Este

factor se puede obtener considerando la clasificacin de las estructuras segn sutamao9. (Ver Tabla I.3 del Manual de CFE).

f.- Factor de Topografa (FT)

Este factor toma en cuenta el efecto topogrfico local del sitio en donde se desplantar

la estructura. As por ejemplo si la construccin se localiza en las laderas o cimas de

colinas o montaas de altura importante con respecto al nivel del terreno de los

alrededores es probable que se generen aceleraciones del flujo del viento y por

consiguiente deber incrementarse la velocidad regional10. (Ver Tabla I.5 del Manual

de CFE).


C,1,4.Viento,Mxico, pp.1.4.19.10CFE, 1993,Manual de Diseo de Obras Civiles de la Comisin Federal de Electricidad.Seccin

C,1,4.Viento,Mxico, pp.1.4.21.


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23

3.2 Anlisis de Cargas

Para tomar en cuenta la accin del empuje del viento sobre la estructura, en primer

lugar discutiremos los efectos del viento para una mejor comprensin de lo

especificado en las Normas de Diseo por Viento.

En primer lugar se debe establecer el valor de la velocidad mxima de diseo del

viento en la zona donde se pretende construir la estructura.

Tal Velocidad mxima de diseo se llega a exceder por efectos de rachas de viento

que son incrementos breves de dicha velocidad pero solo por lapsos muy pequeos detiempo.

Por lo anterior es de mayor inters el efecto de la velocidad mxima sostenida del

viento.

Existen estaciones meteorolgicas en donde se registran las velocidades del viento,

generalmente a alturas del orden de 10m sobre el nivel del terreno para que el efecto

retardante debido a la rugosidad del terreno no influya en los registros obtenidos.

Figura 3.1 Esquema de zonas con diferente rugosidad del terreno que influye en la

determinacin de la velocidad de Diseo mxima.11

11Gaceta Oficial del DF de fecha 6-10-2004,Normas Tcnicas Complementarias para el Diseo por

Viento,Mxico,figura 3.1, pp. 45.


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24

Es decir, la velocidad sostenida del viento se disminuye en la proximidad con el niveldel terreno en funcin de la rugosidad del mismo y se incrementa en funcin de laaltura hasta llegar a un valor constante o sostenido:

120 m

110

100

90

80

70

60

50

40

30

2010

5 10 15 20 25 30 35 40 m/s

Figura 3.2 Gradiente de Velocidad del viento en funcin con la altura.

La velocidad de Diseo mxima no es exactamente la velocidad mxima en una zona

o Regin llamada velocidad Regional VR, sino que se debe de calcular con la siguienteexpresin12:

(3.1)




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25

La velocidad Regional VR, es la mxima velocidad media probable de presentarse con

un cierto periodo de recurrencia en una zona o regin determinada del pas.

En los mapas de isotacas que se incluyen en el manual de viento de CFE13, se puede

establecer el valor de la velocidad Regional de acuerdo a la ubicacin geogrfica delproyecto y a diferentes periodos de Retorno en funcin de la importancia de la

estructura siendo de 200 aos para las estructuras del Grupo A.

Tendremos entonces que la velocidad mxima de diseo se ver afectada por factores

que toman en cuenta no solo la rugosidad del terreno, sino adems otros factores tales

como:

Por otra parte, en las normas de diseo por viento se establecen expresiones para

considerar el efecto del viento ejerciendo presiones normales sobre las superficies

expuestas de las estructuras, la siguiente expresin se emplea para convertir laenerga cintica del viento a presin esttica:

(3.2)

En donde:


C,1,4.Viento,Mxico, pp.1.4.15 a 1.4.17.


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26

Si se considera que el peso especfico del aire a nivel del mar y a una temperatura de

15C es de: 0.07651 libras/pie3

Y adems que la aceleracin de la gravedad es de: 32.2 pies/s2

Si sustituimos estos valores en la ecuacin anterior y adems convertimos la velocidad

de Millas/hora a pies/segundo, tendremos la siguiente expresin para el sistema de

unidades Ingls, que da la presin :

(3.3)

Considerando la expresin anterior en unidades del sistema mtrico decimal, con la

velocidad en km/hora, tendremos la presin :

(3.4)


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27

Y anlogamente para el sistema Internacional, con la velocidad en km/hora, tendremos

la presin :

(3.5)

Considerando la expresin (3.4) correspondiente a la presin esttica equivalente, se

puede emplear para escribir la siguiente ecuacin que determina la presin dinmica

de base qz14:

(3.6)

En donde G es un factor de correccin por temperatura y por altura con respecto al

nivel del mar y es adimensional:

(3.7)

es la presin baromtrica, en mm de Hg

es la temperatura ambiental en C




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28

Tabla 3.1 Relacin entre la altitud hm, en metros sobre el nivel del mar, msnm, y lapresin baromtrica 15

15CFE, 1993,Manual de Diseo de Obras Civiles de la Comisin Federal de Electricidad.SeccinC,1,4.Viento,Mxico, pp.1.4.28.


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29

Torre auto-soportada

Para el caso de Torres de celosas aisladas, la fuerza de arrastre de diseo debe

calcularse con la siguiente expresin:

(3.8)

En donde: Fa Fuerza de arrastre, en kg, que acta paralelamente al viento

Ca Coeficiente de arrastre en la direccin del viento y es adimensional

Az rea de los miembros en la cara frontal, proyectada

Perpendicularmente, en m2, a una altura Z.

qz Presin dinmica de base, en kg/m2 , a la altura Z. ec (3.6)

Si la torre es de seccin variable, el coeficiente de arrastre tambin ser variable con

la altura. Para fines prcticos, Ca podr calcularse dividiendo la torre en varios tramos

de seccin constante.

El clculo de las reas de los miembros y de sus respectivos coeficientes de arrastre,

se muestra a continuacin en las tablas 3.8 a la 3.11.

Anlisis de cargas gravitacionales equipos y accesorios de la torre:

La evaluacin de cargas generalmente se lleva a cabo conforme a lo dispuesto por las

Normas y el Reglamento de Construcciones especfico del lugar donde estar ubicada

la estructura, en este caso la torre de telefona celular.

Si no existieran estas normas, se pueden utilizar las del Reglamento del Distrito

Federal vigentes y los Manuales de la Comisin Federal de Electricidad. (Edicin

1993)

Estas cargas corresponden a las categoras de acciones,de acuerdo con la duracin

en queobran sobre las estructuras en su intensidad mxima, se manejan tres tipos de

acciones, las acciones permanentes son las causadas por carga muerta, las acciones

variables causadas por la carga viva y las acciones accidentales las causadas por

efectos de sismo y viento.


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30

Cargas Muertas

Para la evaluacin de cargas muertas actuantes sobre la estructura se realiza de

acuerdo a la ubicacin y propiedades geomtricas de los distintos elementos

estructurales, equipos como, antenas RFs, antenas MW, parbolas, etc.., accesorios

como cables, camas gua de ondas, estructuras adicionales como escaleras,

plataformas, descansos y de todos los elementos que ocupan un lugar permanente de

acuerdo a los requerimientos del cliente.

Se toman en cuenta los pesos volumtricos para los diferentes materiales de

construccin utilizados.

La carga muerta correspondiente al peso de los equipos se tomar directamente de la

informacin proporcionada por el fabricante, los cuales se enlistan a continuacin para

el Sitio de telefona celular denominado Perifrico 1:

Antenas de RFs, incluyendo su herraje = 50 Kg

Microonda = 2, incluyendo su herraje = 60 Kg





Los pesos de los diversos accesorios sern de acuerdo a las secciones estructurales

que lo conforman:


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31

SITIO:PERIFERICO 1

CARGAS GRAVITACIONALES DE EQUIPO

ANTENAS MW Y RF EN TORRE

Equipo

Dimensiones

(m)

Altura

(m)

Cantidad

equipos

Peso

unitario

Kg

Peso

unitario

Ton

MW = 0,61 22,75 1 60 0,06

MW = 0,61 27,40 1 60 0,06

MW = 1,22 27,40 1 120 0,12

MW = 0,61 37,10 1 60 0,06

MW = 0,61 37,80 1 60 0,06

MW = 0,61 39,20 1 60 0,06

MW = 0,61 40,10 1 60 0,06

MW = 0,61 40,80 1 60 0,06

MW = 0,61 41,50 1 60 0,06

MW = 0,30 42,80 1 30 0,03

MW = 0,61 43,60 1 60 0,06

MW = 0,61 44,50 1 60 0,06

MW = 0,61 44,43 1 60 0,06

ANTENA DE RF 0,30 0,30 39,15 1 50 0,05

ANTENA DE RF 0,30 0,30 39,15 1 50 0,05

ANTENA DE RF 1,35 0,30 20,65 1 50 0,05

ANTENA DE RF 1,93 0,15 17,40 1 50 0,05

ANTENA DE RF 1,93 0,15 20,35 1 50 0,05

ANTENA DE RF 1,21 0,16 22,40 1 50 0,05


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32

ANTENA DE RF 2,60 0,26 24,60 1 50 0,05

ANTENA DE RF 2,60 0,26 24,60 1 50 0,05

ANTENA DE RF 2,60 0,26 24,60 1 50 0,05

ANTENA DE RF 1,55 0,17 26,90 1 50 0,05

ANTENA DE RF 1,55 0,17 26,90 1 50 0,05

ANTENA DE RF 1,55 0,17 26,90 1 50 0,05

ANTENA DE RF 0,70 0,16 32,90 1 50 0,05

ANTENA DE RF 0,70 0,16 32,90 1 50 0,05

ANTENA DE RF 0,70 0,16 32,90 1 50 0,05

ANTENA DE RF 1,30 0,10 36,30 1 50 0,05

ANTENA DE RF 1,30 0,10 36,30 1 50 0,05

ANTENA DE RF 1,85 0,24 35,70 1 50 0,05

TOTAL 1710 1,710

*Alturas a partir del desplante de la torre

Tabla 3.2 Pesos de los Equipos a instalar


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33

ANLISIS DE CARGA DE ACCESORIOS

ESCALERA DE ASCENSO, CAMA GUIA DE ONDA (Portacablera), LINEAS (RFs,MW, LUCES Y PARARRAYOS )

ESCALERA DE ASCENSO

Ancho (cm) Perfiles Peso (Kg/m)W

(Kg/m)

40 LI 1 1/2" x 3/16" 2,68 5,36

Entre

Peldaos (cm)Redondo Slido 3/4" 2,24 3,58

30,00 Cable 1/4" 0,25 0,25

W Escalera

=9,19 Kg/m

CAMA GUA DE ONDA

Ancho (cm) Perfiles Peso (Kg/m) W

40 ngulo LI 1 1/2" x 3/16" 2,68 5,36

ngulo LI 1 1/2" x 3/16" 2,68 2,14

W C.G.O. = 11,26 Kg/m

Tabla 3.3 Pesos de Escaleras y accesorios de la torre.


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34

FEEDERS CARA 1 (Cables)

Dimetro

(cm)

Dimetro

(pulg)

Peso

Kg/m)

Ancho ocupado

(cm)

No. de

LneasW

0,95 3/8 0,20 0 0 0,00

1,27 1/2 0,25 16.51 13 3,25

2,22 7/8 0,50 80.00 36 18,00

3,18 1 1/4 1,00 0 0 0,00

4,13 1 5/8 1,40 9.255 2 2,80

4,76 1 7/8 1,70 0 0 0,00

164.775 W Lneas = 24,05 Kg/m

W Total = 44,5 Kg/m


Dimetro(cm)

Dimetro(pulg)

Peso (Kg/m) Ancho ocupado(cm)

No. deLneas

W

0,95 3/8 0,20 0 0 0,00

1,27 1/2 0,25 16.51 13 3,25

2,22 7/8 0,50 0 0 0,00

3,18 1 1/4 1,00 0 0 0,00

4,13 1 5/8 1,40 9.255 2 2,80

4,76 1 7/8 1,70 0 0 0,00

24.725 W Lneas = 6,05 Kg/m

W Total = 26,5 Kg/m

Tabla 3.4 Peso de cables alimentadores de la cara 1 y 2.


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Dimetro

(cm)Dimetro Peso (Kg/m)

Ancho ocupado

(cm)

No. de

LneasW

0,95 3/8 0,20 0 0 0,00

1,27 0,25 11.43 9 2,25

2,22 7/8 0,50 0 0 0,00

3,18 1 1/4 1,00 0 0 0,00

4,13 1 5/8 1,40 16.51 4 5,60

4,76 1 7/8 1,70 0 0 0,00

27.94 W Lneas = 7,85 Kg/m

W Total = 28,3 Kg/m

Tabla 3.5 Peso de cables alimentadores de la cara 3.

W Total = 119,714 Kg/m

PESO POR TRAMO DE 6.15m = 736,24 Kg/m

No de

Nodos

12 Tramos de 1 a 8

0,061 Ton por Nodo


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Cargas Vivas

Para la evaluacin de las cargas vivas nominales unitarias para usos comunes,

emplearemos los lineamientos marcados en las Normas Tcnicas Complementarias

para Criterios y acciones de Diseo del Reglamento de Construcciones para el Distrito

Federal16, en , el cual indica los siguientes valores tabulados.

Tabla de cargas vivas unitarias

Destino de piso o cubierta W

(kg/m2)

W inst.

(kg/m2)

W mx.

(kg/m2)

Azotea con pendiente no mayor al 5% en zona con

equipo

15 70 100

Azotea con pendiente mayor al 5% en zonas con

equipo

5 20 40

Entrepiso oficinas y sanitarios 100 180 250

Escaleras y pasillos40 150 350

donde:

W Indica carga viva media a emplearse en el clculo de asentamientos

diferidos y para el clculo de flechas diferidas.

Wa Indica carga viva instantnea a emplearse para anlisis ssmico.

Wm Indica carga viva mxima a emplearse para el clculo de fuerzas

gravitacionales, para el clculo de asentamientos inmediatos, as como

para el diseo estructural de la cimentacin ante cargas gravitacionales.

Tabla 3.6 Valores de diseo de Cargas vivas.

16Gaceta Oficial del 6 de octubre de 2004, Normas Tcnicas Complementarias sobre Criterios y

Acciones para el Diseo Estructural de las Edificaciones, Mxico, pp. 9.


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Para el caso de las torres se consideran 300 Kg debido a la carga de 3 personas de

100 Kg cada una para la instalacin y mantenimiento, colocadas en la cspide de cada

pata de la torre, de acuerdo a las Normas y Especificaciones de torres de telefonacelular.

Cargas Accidentales

Para la determinacin de las fuerzas accidentales producidas por efectos de viento o

sismo, se establecen los coeficientes respectivos y las cargas a usarse en el anlisiscomo lo especifica el Manual de la Comisin Federal de Electricidad, los cuales se

describieron anteriormente y considerando que la torre se ubicar en Boulevard Adolfo

Lpez Mateos nm. 4, Col Tacubaya, Del Miguel Hidalgo, Mxico D.F.

Cargas por Anlisis Ssmico.

Para la determinacin de las cargas a utilizar en el anlisis ssmico, se emplean losvalores de carga viva instantnea para efectos accidentales y la carga muerta obtenida

del anlisis, por separado o sumadas se multiplican por su rea tributaria geomtrica

correspondiente para cada elemento estructural y cada marco ortogonal que conforma

laestructura, con ste resultado se realiza el anlisis por fuerzas horizontales con el

mtodoesttico o dinmico segn corresponda para la estructura.

En ocasiones es necesario incrementar las fuerzas ssmicas por efectos del desplome

de la estructura, ya que el desplome mximo debe ser menor que 0.01H establecidapor la seccin 11 de las NTC-Sismo.

Podemos comentar de manera anticipada, que el diseo de las torres lo rige la accin

del empuje del viento, ya que an considerando el peso de los equipos, son

estructuras relativamente ligeras y las fuerzas de inercia que se generan durante un

sismo son generalmente menores a las que ejerce el viento.


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Cargas por Anlisis de Viento.

Como se coment previamente, el diseo de las torres lo rigen las cargas generadas

por el empuje del viento por ser estructuras ligeras.

En este trabajo la determinacin de las cargas se lleva a cabo siguiendo el

procedimiento y criterios conforme al Manual de Diseo por Viento de la Comisin

Federal de Electricidad, Edicin 1993.

Alternativamente se puede emplear las especificaciones de viento del RCDF, NTC-

Viento-2004, cuando la estructura se ubique en la zona Metropolitana del Valle de

Mxico.

En este caso se utilizar el anlisis dinmico, incluyendo todos los parmetros

considerados en los reglamentos.


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SITIO: " PERIFERICO 1" UBICADO EN BOULEVARD ADOLFO LPEZ

MATEOS #4, COL. TACUBAYA, MIGUEL HIDALGO, MXICO, D.F.

VIENTO DE DISEO

TORRE AUTOSOPORTADA

b = 2,70 m Ancho base de torre

H = 46,08 m Altura total torre

Cd. de Mxico, Distrito Federal

VR = 129 Km/h Velocidad de Diseo

80 Mill/h

De acuerdo al manual de diseo de obras civiles C. F. E.

199317

DATOS GENERALES DE LA ESTRUCTURA

Grupo de la estructura GRUPO AClasificacin segn su

importancia

Tipo de estructura TIPO 2 Segn su respuesta al viento

Categora del terreno CATEGORIA 3 Segn rugosidad de terreno.

Clase de estructura CLASE BClase estructura segn su

tamao

Torre formada por: ACERO

Altura de la torre (h) 46,08 m

Periodo natural de vibracin. 1,358 Ver corrida de Staad-pro 2003

Frecuencia nat. de vibracin 0,73151 Ver corrida de Staad-pro 2003




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PARMETROS PARA CLCULO DE LA PRESIN DINMICA DE BASE qz= 0.0048 G VD2

DE DONDE:

G=0.392/(273+ ) Factor de correccin por temperatura y altura.

Altitud 2286,00 m s n m (Metros sobre el nivel del mar)

Presin baromtrica = 579,98 mm. Hg

Temperatura ambiental = 23,40 C

Factor de correccin G = 0,767 Adimensional

PARAMETROS PARA EL CALCULO DE LA VELOCIDAD DE DISEO "VD"

VD = FT* F * VR

F = Fc * Frz

Factor de topografa FT = 1,0 Adimensional

Velocidad regional VR = 129,00 Km/h

Factor de tamao Fc = 1,0 Adimensional (Valor para anlisis dinmico)


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41

COEFICIENTES PARA LA DETERMINACION DEL VALOR DE Frz.

Frz = 1.56 (10/ ) si Z 10

Frz = 1.56 (Z/ ) si 10 < Z

diseÑo de una torre de telefonia celular

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