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LICITACIÓN PARA EL DISEÑO, SUMINISTRO, CONTRUCCIÓN DE OBRAS CIVILES, MONTAJE, PRUEBAS Y PUESTA EN SERVICIO PARA LA AMPLIACION DE UN CAMPO DE LÍNEA EN LA SUBESTACIÓN OCOA 115 Kv. GUÍA PARA EL DISEÑO DE ESTRUCTURAS METÁLICAS Y CIMENTACIONES DE EQUIPOS 115 kV DOCUMENTO IEB-939-12-210 Revisión 0 Villavicencio, Abril de 2013

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LICITACIÓN PARA EL DISEÑO, SUMINISTRO, CONTRUCCIÓN DE OBRAS CIVILES, MONTAJE, PRUEBAS Y PUESTA EN SERVICI O

PARA LA AMPLIACION DE UN CAMPO DE LÍNEA EN LA SUBESTACIÓN OCOA 115 Kv.

GUÍA PARA EL DISEÑO DE ESTRUCTURAS METÁLICAS Y CIMENTACIONES DE EQUIPOS 115 kV

DOCUMENTO IEB-939-12-210

Revisión 0

Villavicencio, Abril de 2013

ELECTRIFICADORA DEL META S.A. E.S.P. IEB S.A.

GUÍA DE DISEÑO DE ESTRUCTURAS METÁLICAS Y CIMENTACI ONES DE EQUIPOS Página ii de iiI

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CONTROL DE DISTRIBUCIÓN

Copias de este documento han sido entregadas a:

Nombre Dependencia Empresa Copias

Ing. Edgar Latorre Gerencia de Planeación EMSA 1

Las observaciones que resulten de su revisión y aplicación deben ser informadas a IEB S.A.

CONTROL DE REVISIONES

Revisión No. Aspecto revisado Fecha

0 Emisión inicial de IEB 23/04/2013

CONTROL DE RESPONSABLES

NÚMERO DE REVISIÓN 0 1 2 3

Elaboración

Nombre JMO

Firma

Fecha 22/04/2013

Revisión

Nombre JGL

Firma

Fecha 23/04/2013

Aprobación

Nombre OSR

Firma

Fecha 24/04/2013

JMO Juan Manuel Orozco IEB S.A.

JGL Juan Gabriel López IEB S.A.

OSR Oscar Sánchez Restrepo IEB S.A.

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GUÍA DE DISEÑO DE ESTRUCTURAS METÁLICAS Y CIMENTACI ONES DE EQUIPOS Página iii de iiI

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TABLA DE CONTENIDO

1 INTRODUCCIÓN ................................................................................................ 1

2 PARÁMETROS AMBIENTALES, METEOROLÓGICOS Y ELECTROMECÁNICOS DE LOS CONDUCTORES .................................................. 1

3 TEMPERATURA DEL CONDUCTOR ................................................................. 2

4 CARGAS SOBRE LAS ESTRUCTURAS DE SOPORTE DE LOS EQUIPOS .... 3

4.1 CARGAS DE CONEXIÓN ............................................................................ 3

4.1.1 CARGAS DEBIDAS AL CAMBIO DE CONDICIONES O DE TEMPERATURA ................................................................................................. 3

4.1.2 CARGAS DE CORTOCIRCUITO ........................................................... 3

4.2 CARGAS DE VIENTO .................................................................................. 4

4.3 CARGAS DE SISMO .................................................................................... 5

4.4 COMBINACIONES DE CARGA ................................................................... 5

5 REFERENCIAS ................................................................................................... 8

LISTA DE FIGURAS

Figura 1. Convenciones de cargas a nivel de pedestal. .......................................... 6

Figura 2. Esquema de cargas típico sobre estructuras de soporte y equipos. ........ 7

LISTA DE ANEXOS

Anexo 1: Calculo de cimentaciones de los equipos

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1 INTRODUCCIÓN

En este documento se presentan los fundamentos generales y los resultados del estudio realizado para definir las siluetas de las nuevas estructuras de soporte de los equiposa instalarse en la ampliación de la subestación Ocoa 115 kV, hacia las subestaciones Guamal, así como las cargas a nivel de pedestal para el diseño de las nuevas cimentaciones, ilustradas en el plano correspondiente, sujeto a lo contemplado en las siguientes normas y manuales: Reglamento Colombiano de Construcción Sismo Resistente NSR-10, Norma de Construcciones en Concreto Estructural ACI 318-99, ASCE boletín No.52, AISC, AWS, ANSI entre otros.

En el documento se presentan además la memoria, los criterios y los resultados obtenidos de la estimación de cargas sobre los soportes de los equipos. Dichos cálculos consideran los efectos de viento, cortocircuito, sismo y las variaciones de temperatura de los conductores, controlando las flechas máximas de forma tal que se respeten las distancias eléctricas mínimas permitidas entre las fases. Se consideran los datos ambientales necesarios definidos para el proyecto.

Los resultados del estudio se ilustran en el plano IEB-939-12-PC.022 “Soportes de equipos, cargas de diseño”. Dicho plano contiene la estructura de los soportes de los equipos, con la indicación de las convenciones de cargas y un cuadro con dimensiones y cargas para el diseño y se ilustran detalles de los pernos de anclaje.

2 PARÁMETROS AMBIENTALES, METEOROLÓGICOS Y

ELECTROMECÁNICOS DE LOS CONDUCTORES

Tabla 1. Características ambientales y meteorológic as de la subestación

a. Altura sobre el nivel del mar, m 500

b. Temperatura ambiente:

- Mínima, °C 15

- Media, °C 25

- Máxima, °C 35

c. Presión básica del viento (N/m²) 357.55

d. Zona de amenaza sísmica Alta

e. Aceleración pico efectiva (Aa) 0.30

f. Coeficiente de uso o importancia (I) 1.5

g. Parámetros del suelo

- Tipo de Suelo C

- Coeficiente de amplificación, periodo cortos (Fa) 1.5

h. Coeficiente de reducción sísmica ( R ) 1.0

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i. Coeficiente sísmico último (g) 1.69

j. Humedad relativa (%)

- Máx. promedio mensual 85

- Media mensual 80

k. Nivel de contaminación ambiental Alto

l. Velocidad básica del viento (km/h) 120

Tabla 2. Características eléctricas y mecánicas del conductor

Número de conductores por fase 1

Tipo ACSR

Código Peacock

Calibre, MCM 605

Sección, mm² 346.5

Diámetro exterior, mm 24.2

Peso, Kg/m 1.16

Módulo de elasticidad, Kg/mm² 7990

Coeficiente de dilatación térmica, 1/°C 1.95E-05

Carga de rotura, Kg 9798

3 TEMPERATURA DEL CONDUCTOR Se requiere estimar la temperatura del conductor para diferentes condiciones de circulación de corriente, temperatura ambiente, radiación solar y viento.

Se consideró la formulación desarrollada en la referencia [2], la cual toma en cuenta la relación directa entre la capacidad de transporte de corriente de los conductores y la temperatura que se desarrolla en ellos, considerando que las pérdidas por calor en el conductor y el calor suministrado por la radiación solar deben compensarse por convección y radiación de calor al área que rodea el conductor.

Se utilizan los siguientes parámetros para el cable Peacock Imax = 602 (A) Corriente máxima nominal del sistema

R20 = 9.43E-05 (Ω/m) Resistencia del conductor a 20ºC

d = 24.20 (mm) Diámetro del conductor

K = 0.004 Factor para resistencia del conductor

Si = 700 (W/m²) Radiación solar

E = 0.6 Coeficiente de emisividad

S = 5.75E-08 (W/m²K4) Constante de Stefany

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C1 = 10.7 Constante según el conductor

C2 = 0.5 Constante según el conductor

V = 1.0 (m/s) Vel. del viento a temperatura máx.

α = 0.5 Coeficiente de absorción solar

Considerando las temperaturas ambiente mínima, media y máxima de la subestación (Tabla 1) y los parámetros eléctricos de los conductores (Tabla 2) presentados en el numeral 2, se determinaron las temperaturas en los conductores para la subestación, que se presentan a continuación:

Mínima Media Máxima

Temperatura del conductor de la subestación (ºC)

38.21 48.58 58.91

Temperatura ambiente (ºC) 15 25 35

En el cálculo de las cargas se considera conservativamente una variación de la temperatura entre 15ºC y 60ºC.

Se asume que la temperatura mínima del conductor es igual a la mínima ambiente.

4 CARGAS SOBRE LAS ESTRUCTURAS DE SOPORTE DE LOS EQ UIPOS En el Anexo 1 se ilustran los resultados del cálculo de cargas sobre los soportes de cada uno de los equipos en el patio, para laampliación de la subestación Ocoa 115 kV.

Cada soporte estará sometido a cargas de conexión, pesos propios, viento y sismo.

4.1 CARGAS DE CONEXIÓN Para el cálculo de las cargas de conexión sobre los soportes de los equipos se ha utilizado un programa de computador, el cual recibe como datos de entrada toda la información sobre las características del conductor; así como los datos de temperatura ambiente (máxima, media y mínima), altura sobre el nivel del mar, separación entre fases, desnivel entre los puntos de la conexión, velocidad básica del viento, parámetros eléctricos y físicos para definir los efectos del cortocircuito.

4.1.1 CARGAS DEBIDAS AL CAMBIO DE CONDICIONES O DE

TEMPERATURA El programa resuelve el sistema para las condiciones iníciales dados los parámetros eléctricos y físicos, y encuentra las condiciones nuevas a diferentes temperaturas.

4.1.2 CARGAS DE CORTOCIRCUITO

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Las cargas de cortocircuito se obtienen para un nivel de cortocircuito especificado, y utilizando la formulación recomendada por la norma IEC 60865-1 de 2011. Para evaluar estas fuerzas de cortocircuito se utiliza un programa de computador que sistematiza dicho método. Este procedimiento permite el cálculo de las tensiones y desplazamientos máximos durante y después de un cortocircuito para un sistema de barras flexibles.

4.2 CARGAS DE VIENTO Para la estimación de las cargas de viento se siguió la metodología ilustrada en la referencia [6].

Se tomó una velocidad del viento básica de 120 km/h. Se hicieron todas las consideraciones de diseño para calcular la presión del viento de acuerdo con la referencia [6].

La fuerza del viento se obtiene al multiplicar la presión por el área expuesta y por su correspondiente coeficiente de fuerza.

La fuerza del viento sobre la estructura debida a la presión del viento sobre los conductores se calcula como:

ACqF fZ ××=

( ) GVKKQq ZTZWZ ×××××= 250γ

En donde,

F Fuerza debida al viento, en daN

Wγ Factor de carga, función del periodo de retorno, Tabla 1-1 ó 1-2 de referencia [6].

50V Velocidad del viento, para un periodo de retorno de 50 años, Fig. B.6.4-1 de la referencia [3].

A Área frontal efectiva de la estructura, en m2.

ZK Coeficiente de exposición, Tabla 2-2 de referencia [6]

ZTK Factor de Topografía, Ec. 2-14 de referencia [6].

Q Constante numérica, en función de la densidad del aire, sección 2.1.2 de referencia [6].

G Factor de ráfaga. Sección 2.1.5 de referencia [6].

fC Coeficiente de fuerza, sección 2.1.6 de referencia [6].

Zq Presión del viento (daN/m2)

Para simplificar el diseño y la fabricación de las estructura se determinan las cargas y siluetas típicas principales. En los planos antes mencionados se especifican las

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cargas verticales, transversales y longitudinales máximas de diseño en cada punto de aplicación, que incluye la acción del viento con y sin la condición de cortocircuito.

Las cargas calculadas se redondean a valores de orden práctico y buscando una normalización de los diferentes tipos de estructuras. Estos valores siempre serán superiores a los teóricos calculados para tener en cuenta posibles divergencias entre el cálculo y el resultado del montaje.

En las cargas de diseño presentadas en los planos no se incluyen factores de sobrecarga. Sin embargo, en el análisis de la estructura metálica realizado por el fabricante se deben considerar sobrecargas.

4.3 CARGAS DE SISMO Las cargas de sismo sobre los equipos, las estructuras y los conductores se hallaron de acuerdo a la metodología de la referencia [3].

4.4 COMBINACIONES DE CARGA Todas las cargas presentadas en este documento son de servicio, no se utilizaron factores de sobrecarga, sin embargo para el diseño de pernos estas cargas fueron mayoradas con las combinaciones que se muestran a continuación.

Para el diseño de la estructura metálica y de las fundaciones deben ser utilizadas las siguientes combinaciones de carga, teniendo en cuenta los factores de reducción que apliquen a cada tipo de carga, según sea el caso.

1. 1,2 W + 1,3 TE + 1,3 V (x,y)

2. 1,2 W + 1,3 TE ± 1,4 S (x,y) ± 0.42 S (x,y) ± 1,4 S (z)

3. 1,2 W + 1,1 TD

Donde:

W: Peso propio del equipo

TE: Tensión básica del conductor

TD: Carga de cortocircuito transversal y longitudinal

V(x,y): Carga de viento longitudinal y transversal

S(x,y): Carga de sismo reducida longitudinal y transversal

S(z): Carga de sismo reducida vertical

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Figura 1. Convenciones de cargas a nivel de pedesta l.

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Figura 2. Esquema de cargas típico sobre estructura s de soporte y equipos.

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5 REFERENCIAS

[1] IEEE GUIDE FOR SAFETY IN A.C. SUBSTATION GROUNDING. ANSI/IEEE Std 80-1986.

[2] Working Group 22.12. ¨The thermal behavior of overhead conductors¨ Electra No.144 (Octubre 1992); pp. 107 - 125.

[3] IEC 60865-1 “Short-circuit current – Calculation of effects”, 1998

[4] Reglamento Colombiano de Construcción Sismo Resistente NSR-10.

[5] Norma de Construcciones en Concreto Estructural ACI 318-99.

[6] ASCE 74 Standards.

ANEXO 1 CARGAS SOBRE LOS SOPORTES DE LOS

EQUIPOS Y CARGAS A NIVEL DE PEDESTAL

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Anexo 1 Página A1-- 1

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AMPLIACIÓN SUBESTACIÓN OCOA 115 kV

CALCULO DE CARGAS SOBRE EQUIPOS Y SUS SOPORTES INTERRUPTOR 115 kV

1. DATOS :

Hc1 : Altura de la conexión - Nivel inferior (m) 3.57

Hc2 : Altura de la conexión - Nivel superior (m) 5.07

Dc1 : Diámetro del conductor - Nivel inferior (mm) 24.20 Peacock

Lc1 : Longitud del vano - Nivel inferior (m) 6.00

m1 : Masa unitaria del conductor - Nivel inferior (daN/m) 1.16

n : Número de conductores por fase 1.00

Dirección X Dirección Y

De : Diámetro promedio del equipo (m) 0.40 0.40

He : Altura del equipo (m) 3.35

Número de aisladores 1.00

Hec : Altura de la conexión del equipo (m) 3.35

We : Peso del equipo (N) 7400 Por polo

Hs : Altura del soporte (m) 1.72

Bs : Ancho del soporte (m) 0.25 0.25

Ws : Peso aproximado del soporte (N) 1178 Perfil

V : Velocidad básica del viento (km/h) 120.0

hsnm : altura sobre el nivel del mar 500

qz : Presión del viento (N/m2) 357.55

f : Índice de solidez de la estructura soporte (%) 100.00

Cf : Coeficiente de fuerza

- Para cables 1.20

- Para equipos 0.85

- Para estructuras en celosía 1.10

Carga total de viento F = qz x Cf x Ac

Aa : Aceleración 0.30

I : Coeficiente de uso o importancia para sismo 1.50

Fa : Factor de amplificación del suelo 1.5

R : Coeficiente de reducción sísmica 1

Sa : Coeficiente sísmico último 1.69

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Anexo 1 Página A1-- 2

GUÍA DE DISEÑO DE ESTRUCTURAS METÁLICAS Y CIMENTACI ONES DE EQUIPOS

AMPLIACIÓN SUBESTACIÓN OCOA 115 kV

2. CARGAS

VERTICALES Dirección Z

Debidas al peso propio :

Wc: Peso del conductor - Nivel inferior (N) 35

We : Peso del Equipo (N) 7400

Ws : Peso Aproximado del Soporte (N) 1178

Debidas al efecto del Sismo :

Svc: Carga de Sismo sobre el conductor - N. inferior (N) 28

Sve : Carga de Sismo sobre el equipo (N) 5946

Svs : Carga de Sismo sobre el soporte (N) 946

Debidas al accionamiento

Apertura -21000

Cierre 15000

HORIZONTALES Dirección X Dirección Y Punto de

Aplicación

Debidas a la conexión entre equipos

(m)

TE : Carga de conexión sin cortocircuito (N) 525 5.07

TD : Carga de conexión con cortocircuito (N) 225 2175 5.07

Accionamiento 4500

1.72

Debidas al efecto del Viento : Dirección X Dirección Y Punto de

Aplicación

Vc : Carga de Viento sobre el conductor - N. inferior (N) 31 5.07

Ve : Carga de Viento sobre el equipo (N) 407 407 2.79

Vs : Carga de Viento sobre el soporte (N) 169 169 0.86

Debidas al efecto del Sismo :

Cargas símicas de trabajo S/N?= S

Sc : Carga de Sismo sobre el conductor - N. inferior (N) 42 42 5.07

Se : Carga de Sismo sobre el equipo (N) 8920 8920 2.79

Ss : Carga de Sismo sobre el soporte (N) 1420 1420 0.86

ELECTRIFICADORA DEL META S.A. E.S.P. IEB S.A.

Anexo 1 Página A1-- 3

GUÍA DE DISEÑO DE ESTRUCTURAS METÁLICAS Y CIMENTACI ONES DE EQUIPOS

AMPLIACIÓN SUBESTACIÓN OCOA 115 kV

3. CARGAS Y MOMENTOS A NIVEL SUPERIOR DEL PEDESTAL

Cantidad de polos por fundación 3.0

Cantidad de estructuras por fundación 3.0

VERTICALES Dirección Z

Debidas al peso propio (N) : 25837

Debidas al efecto del sismo (N) : 20762

Debidas al accionamiento – Apertura (N) : -63000

Debidas al accionamiento – Cierre (N) : 45000

MOMENTOS Dirección X Dirección Y

Debidas a la conexión entre equipos :

TE : Carga de conexión sin cortocircuito (Nxm) 7977 0

TD : Carga de conexión con cortocircuito (Nxm) 33049 3419

Debidas al efecto del viento (Nxm) : 3836 4170

Debidas al efecto del sismo (Nxm) : 78624 78624

Debidas al accionamiento (Nxm) : 0 23153

HORIZONTALES

Debidas a la conexión entre equipos :

TE : Carga de conexión sin cortocircuito (N) 0 1575

TD : Carga de conexión con cortocircuito (N) 675 6525

Accionamiento 13500 0

Debidas al viento (N) : 1821 1728

Debidas al sismo (N) : 31143 31143

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Anexo 1 Página A1-- 4

GUÍA DE DISEÑO DE ESTRUCTURAS METÁLICAS Y CIMENTACI ONES DE EQUIPOS

AMPLIACIÓN SUBESTACIÓN OCOA 115 kV

CARGAS POR APOYO A NIVEL DE PEDESTAL

CARGAS SÍSMICAS SIN MAYORAR

APERTURA

COMB. No. Fz Fx Fy Mx My

N N N N x m N x m

Peso + Tiro + Viento X -88837 15321 1575 7977 27322

Peso + Tiro + Viento Y -88837 13500 3303 11814 23153

Peso + Tiro + Sismo X + 0.3 Sismo Y + Sismo Z -68075 44643 10918 31565 101776

Peso + Tiro + Sismo X + 0.3 Sismo Y - Sismo Z -109600 44643 10918 31565 101776

Peso + Tiro + Sismo Y + 0.3 Sismo X + Sismo Z -68075 22843 32718 86601 46740

Peso + Tiro + Sismo Y + 0.3 Sismo X - Sismo Z -109600 22843 32718 86601 46740

Peso + Corto -88837 14175 6525 33049 26571

Envolvente -109600 44643 32718 86601 101776

CIERRE

COMB. No. Fz Fx Fy Mx My

N N N N x m N x m

Peso + Tiro + Viento X 19163 15321 1575 7977 27322

Peso + Tiro + Viento Y 19163 13500 3303 11814 23153

Peso + Tiro + Sismo X + 0.3 Sismo Y + Sismo Z 39925 44643 10918 31565 101776

Peso + Tiro + Sismo X + 0.3 Sismo Y - Sismo Z -1600 44643 10918 31565 101776

Peso + Tiro + Sismo Y + 0.3 Sismo X + Sismo Z 39925 22843 32718 86601 46740

Peso + Tiro + Sismo Y + 0.3 Sismo X - Sismo Z -1600 22843 32718 86601 46740

Peso + Corto 19163 14175 6525 33049 26571

Envolvente 39925 44643 32718 86601 101776

ELECTRIFICADORA DEL META S.A. E.S.P. IEB S.A.

Anexo 1 Página A1-- 5

GUÍA DE DISEÑO DE ESTRUCTURAS METÁLICAS Y CIMENTACI ONES DE EQUIPOS

AMPLIACIÓN SUBESTACIÓN OCOA 115 kV

FACTORES DE MAYORACIÓN PARA LAS COMBINACIONES DE CA RGA

Combinación Pp Ct Cc Cvx Cvy Csx Csy Csv

COMB01 1.2 1.3 1.3

COMB02 1.2 1.3 1.3

COMB03 1.2 1.3 1.4 0.3 1.4

COMB04 1.2 1.3 1.4 0.3 -1.4

COMB05 1.2 1.3 0.3 1.4 1.4

COMB06 1.2 1.3 0.3 1.4 -1.4

COMB07 1.2 1.1

DISEÑO DE LOS PERNOS DE ANCLAJE DE LA ESTRUCTURA A LA CIMENTACIÓN

Fy: 3500 daN/cm2 ly: 0.35 m

Fu: 550.00 MPa lx: 0.35 m

Diámetro perno: 1 pulg Área Roscada: 3.90 cm²

Máximo % de uso: 55.02 No. de rosca por pulgada: 8

Longitud mínima de empotramiento: 358 mm

COMBO Tensión Cortante Área 1 perno

Calculada

%

de uso

(daN) (daN) (cm 2)

COMBO 01 1840.6 128.3 1 15.51

COMBO 02 1824.7 115.8 1 15.20

COMBO 03 6682.3 383.0 2 55.02

COMBO 04 6336.2 383.0 2 52.48

COMBO 05 6682.3 332.5 2 54.23

COMBO 06 6336.2 332.5 2 51.69

COMBO 07 2998.8 130.0 1 24.04

ELECTRIFICADORA DEL META S.A. E.S.P. IEB S.A.

Anexo 1 Página A1-- 6

GUÍA DE DISEÑO DE ESTRUCTURAS METÁLICAS Y CIMENTACI ONES DE EQUIPOS

AMPLIACIÓN SUBESTACIÓN OCOA 115 kV

CALCULO DE CARGAS SOBRE EQUIPOS Y SUS SOPORTES SECCIONADOR 115 kV Y SECCIONADOR CON CUCHILLA DE PU ESTA A TIERRA 115 kV

1. DATOS :

Hc : Altura de la conexión especificada (m) 3.42

Hc : Altura de la conexión minima calculada (m) 3.42

Dc : Diámetro del conductor (mm) 24.20 Peacock

Lc : Longitud del vano del conductor (m) 6.00

m : Masa unitaria del conductor (daN/m) 1.16

n : Número de conductores por fase 1.00

Dirección X Dirección Y

De : Diámetro promedio del equipo (m) 0.25 0.25

He : Altura del equipo (m) 1.47

Número de aisladores 3.00

Hec : Altura de la conexión del equipo (m) 1.47

We : Peso del equipo (N) 2800 Por polo

Hs : Altura del soporte (m) 1.95

Bs : Ancho del soporte (m) 0.40 0.40

Ws : Peso aproximado del soporte (N) 1339 Celosía

V : Velocidad básica del viento (km/h) 120.0

hsnm : altura sobre el nivel del mar 500

qz : Presión del viento (N/m2) 357.55

f : Índice de solidez de la estructura soporte (%) 40.00

Cf : Coeficiente de fuerza

- Para cables 1.20

- Para equipos 0.85

- Para estructuras en celosía 2.02

Carga total de viento F = qz x Cf x Ac

Aa : Aceleración 0.30

I : Coeficiente de uso o importancia para sismo 1.50

Fa : Factor de amplificación del suelo 1.5

R : Coeficiente de reducción sísmica 1

Sa : Coeficiente sísmico último 1.69

ELECTRIFICADORA DEL META S.A. E.S.P. IEB S.A.

Anexo 1 Página A1-- 7

GUÍA DE DISEÑO DE ESTRUCTURAS METÁLICAS Y CIMENTACI ONES DE EQUIPOS

AMPLIACIÓN SUBESTACIÓN OCOA 115 kV

2. CARGAS

VERTICALES Dirección Z

Debidas al peso propio :

Wc : Peso del conductor (N) 35

We : Peso del equipo (N) 2800

Ws : Peso aproximado del soporte (N) 1339

Debidas al efecto del Sismo :

Svc : Carga de sismo sobre el conductor (N) 28

Sve : Carga de Sismo sobre el equipo (N) 2250

Svs : Carga de Sismo sobre el soporte (N) 1076

HORIZONTALES Dirección X Dirección Y Punto de

Aplicación

Debidas a la conexión entre equipos (m)

TE : Carga de conexión sin cortocircuito (N) 0 525 3.42

TD : Carga de conexión con cortocircuito (N) 225 2175 3.42

Debidas al efecto del Viento : Dirección X Dirección Y Punto de

Aplicación

Vc : Carga de viento sobre el conductor (N) 31 3.42

Ve : Carga de viento sobre el equipo (N) 112 112 2.61

Vs : Carga de viento sobre el soporte (N) 225 225 0.98

Debidas al efecto del Sismo :

Cargas símicas de trabajo S/N?= S

Sc : Carga de sismo sobre el conductor (N) 42 42 3.42

Se : Carga de sismo sobre el equipo (N) 3375 3375 2.61

Ss : Carga de sismo sobre el soporte (N) 1614 1614 0.98

Debidas al accionamiento del equipo (N) 500 170 1.95

ELECTRIFICADORA DEL META S.A. E.S.P. IEB S.A.

Anexo 1 Página A1-- 8

GUÍA DE DISEÑO DE ESTRUCTURAS METÁLICAS Y CIMENTACI ONES DE EQUIPOS

AMPLIACIÓN SUBESTACIÓN OCOA 115 kV

CARGAS EN EL CENTRO DE LA CIMENTACIÓN

CARGAS A NIVEL DE LA FUNDACIÓN

COMB. No. Fz Fx Fy Mx My

N N N N x m N x m

Peso + Tiro + Viento X -4174 368 525 1796 618

Peso + Tiro + Viento Y -4174 0 862 2307 0

Peso + Tiro + Sismo X + 0.3 Sismo Y + Sismo Z -820 5031 2034 4953 10526

Peso + Tiro + Sismo X + 0.3 Sismo Y - Sismo Z -7528 5031 2034 4953 10526

Peso + Tiro + Sismo Y + 0.3 Sismo X + Sismo Z -820 1509 5556 12321 3158

Peso + Tiro + Sismo Y + 0.3 Sismo X - Sismo Z -7528 1509 5556 12321 3158

Peso + Corto -4174 225 2175 7439 770

Envolvente -7528 5031 5556 12321 10526

ELECTRIFICADORA DEL META S.A. E.S.P. IEB S.A.

Anexo 1 Página A1-- 9

GUÍA DE DISEÑO DE ESTRUCTURAS METÁLICAS Y CIMENTACI ONES DE EQUIPOS

AMPLIACIÓN SUBESTACIÓN OCOA 115 kV

FACTORES DE MAYORACIÓN PARA LAS COMBINACIONES DE CA RGA

Combinación Pp Ct Cc Cvx Cvy Csx Csy Csv

COMB01 1.2 1.3 1.3

COMB02 1.2 1.3 1.3

COMB03 1.2 1.3 1.4 0.3 1.4

COMB04 1.2 1.3 1.4 0.3 -1.4

COMB05 1.2 1.3 0.3 1.4 1.4

COMB06 1.2 1.3 0.3 1.4 -1.4

COMB07 1.2 1.1

DISEÑO DE LOS PERNOS DE ANCLAJE DE LA ESTRUCTURA A LA CIMENTACIÓN

Fy: 3500 daN/cm2 ly: 0.30 m

Fu: 550.00 MPa lx: 0.30 m

Diámetro perno: 3/4 pulg Área Roscada: 2.15 cm²

Máximo % de uso: 38.09 No. de rosca por pulgada: 10

Longitud mínima de empotramiento: 268 mm

COMBO Tensión Cortante Área 1 perno

Calculada

%

de uso

(daN) (daN) (cm 2)

COMBO 01 297.9 16.0 0 4.41

COMBO 02 280.1 21.6 0 4.33

COMBO 03 2559.4 135.7 1 37.85

COMBO 04 2391.7 135.7 1 35.63

COMBO 05 2559.4 143.9 1 38.09

COMBO 06 2391.7 143.9 1 35.86

COMBO 07 1263.7 54.7 0 18.34

ELECTRIFICADORA DEL META S.A. E.S.P. IEB S.A.

Anexo 1 Página A1-- 10

GUÍA DE DISEÑO DE ESTRUCTURAS METÁLICAS Y CIMENTACI ONES DE EQUIPOS

AMPLIACIÓN SUBESTACIÓN OCOA 115 kV

CALCULO DE CARGAS SOBRE EQUIPOS Y SUS SOPORTES SEMIPANTÓGRAFO

1. DATOS :

Hc : Altura de la conexión especificada (m) 3.80

Hc : Altura de la conexión minima calculada (m) 3.80

Dc : Diámetro del conductor (mm) 24.20 Peacock

Lc : Longitud del vano del conductor (m) 6.00

m : Masa unitaria del conductor (daN/m) 1.16

n : Número de conductores por fase 1.00

Dirección X Dirección Y

De : Diámetro promedio del equipo (m) 0.40 0.40

He : Altura del equipo (m) 3.94

Número de aisladores 1.00

Hec : Altura de la conexión del equipo (m) 1.60

We : Peso del equipo (N) 3500 Por polo

Hs : Altura del soporte (m) 2.20

Bs : Ancho del soporte (m) 0.40 0.40

Ws : Peso aproximado del soporte (N) 1511 Celosía

V : Velocidad básica del viento (km/h) 120.0

hsnm : altura sobre el nivel del mar 500

qz : Presión del viento (N/m2) 357.55

f : Índice de solidez de la estructura soporte (%) 40.00

Cf : Coeficiente de fuerza

- Para cables 1.20

- Para equipos 0.85

- Para estructuras en celosía 2.02

Carga total de viento F = qz x Cf x Ac

Aa : Aceleración 0.30

I : Coeficiente de uso o importancia para sismo 1.50

Fa : Factor de amplificación del suelo 1.5

R : Coeficiente de reducción sísmica 1

Sa : Coeficiente sísmico último 1.69

ELECTRIFICADORA DEL META S.A. E.S.P. IEB S.A.

Anexo 1 Página A1-- 11

GUÍA DE DISEÑO DE ESTRUCTURAS METÁLICAS Y CIMENTACI ONES DE EQUIPOS

AMPLIACIÓN SUBESTACIÓN OCOA 115 kV

2. CARGAS

VERTICALES Dirección Z

Debidas al peso propio :

Wc : Peso del conductor (N) 35

We : Peso del Equipo (N) 3500

Ws : Peso Aproximado del Soporte (N) 1511

Debidas al efecto del Sismo :

Svc : Carga de sismo sobre el conductor (N) 28

Sve : Carga de Sismo sobre el equipo (N) 2813

Svs : Carga de Sismo sobre el soporte (N) 1214

HORIZONTALES Dirección X Dirección Y Punto de

Aplicación

Debidas a la conexión entre equipos (Nivel superior) (m)

TE : Carga de conexión sin cortocircuito (N) 0 450 3.80

TD : Carga de conexión con cortocircuito (N) 320 1910 3.80

Debidas al efecto del Viento : Dirección X Dirección Y Punto de

Aplicación

Vc : Carga de viento sobre el conductor (N) 31 3.80

Ve : Carga de viento sobre el equipo (N) 479 479 3.50

Vs : Carga de viento sobre el soporte (N) 254 254 1.10

Debidas al efecto del Sismo :

Cargas símicas de trabajo S/N?= S

Sc : Carga de sismo sobre el conductor (N) 42 42 3.80

Se : Carga de sismo sobre el equipo (N) 4219 4219 3.50

Ss : Carga de sismo sobre el soporte (N) 1821 1821 1.10

ELECTRIFICADORA DEL META S.A. E.S.P. IEB S.A.

Anexo 1 Página A1-- 12

GUÍA DE DISEÑO DE ESTRUCTURAS METÁLICAS Y CIMENTACI ONES DE EQUIPOS

AMPLIACIÓN SUBESTACIÓN OCOA 115 kV

3. CARGAS Y MOMENTOS A NIVEL DE FUNDACIONES

VERTICALES Dirección Z

Debidas al peso propio (N) : 15137

Debidas al efecto del sismo (N): 12163

Debidas al efecto del Sismo :

MOMENTOS Dirección X Dirección Y

Debidas a la conexión entre equipos :

To : Carga de conexión sin cortocircuito (N x m) 5130 0

Tc : Carga de conexión con cortocircuito (N x m) 21774 3648

Debidas al efecto del viento (N x m): 5868 6223

Debidas al efecto del sismo (N x m): 50784 50784

HORIZONTALES Dirección X Dirección Y

Debidas a la conexión entre equipos

TE : Carga de conexión sin cortocircuito (N) 0 1350

TD : Carga de conexión con cortocircuito (N) 960 5730

Debidas al viento (N) 2293 2200

Debidas al sismo (N) 18245 18245

CARGAS POR APOYO A NIVEL DE PEDESTAL

COMB. No. Fz Fx Fy Mx My

N N N N x m N x m Peso + Tiro + Viento X -15137 2293 1350 5130 6223

Peso + Tiro + Viento Y -15137 0 3550 10998 0

Peso + Tiro + Sismo X + 0.3 Sismo Y + Sismo Z -2973 18245 6824 20365 50784

Peso + Tiro + Sismo X + 0.3 Sismo Y - Sismo Z -27300 18245 6824 20365 50784

Peso + Tiro + Sismo Y + 0.3 Sismo X + Sismo Z -2973 5474 19595 55914 15235

Peso + Tiro + Sismo Y + 0.3 Sismo X - Sismo Z -27300 5474 19595 55914 15235

Peso + Corto -15137 960 5730 21774 3648

Envolvente -27300 18245 19595 55914 50784

ELECTRIFICADORA DEL META S.A. E.S.P. IEB S.A.

Anexo 1 Página A1-- 13

GUÍA DE DISEÑO DE ESTRUCTURAS METÁLICAS Y CIMENTACI ONES DE EQUIPOS

AMPLIACIÓN SUBESTACIÓN OCOA 115 kV

FACTORES DE MAYORACIÓN PARA LAS COMBINACIONES DE CA RGA

Combinación Pp Ct Cc Cvx Cvy Csx Csy Csv

COMB01 1.2 1.3 1.3

COMB02 1.2 1.3 1.3

COMB03 1.2 1.3 1.4 0.3 1.4

COMB04 1.2 1.3 1.4 0.3 -1.4

COMB05 1.2 1.3 0.3 1.4 1.4

COMB06 1.2 1.3 0.3 1.4 -1.4

COMB07 1.2 1.1

DISEÑO DE LOS PERNOS DE ANCLAJE DE LA ESTRUCTURA A LA CIMENTACIÓN

Fy: 3500 daN/cm2 ly: 0.30 m

Fu: 550.00 MPa lx: 0.30 m

Diámetro perno: 3/4 pulg Área Roscada: 2.15 cm²

Máximo % de uso: 57.00 No. de rosca por pulgada: 10

Longitud mínima de empotramiento: 268 mm

COMBO Tensión Cortante Área 1 perno

Calculada

%

de uso

(daN) (daN) (cm 2)

COMBO 01 504.6 22.2 0 7.33

COMBO 02 484.9 29.6 0 7.28

COMBO 03 3928.0 162.3 1 56.79

COMBO 04 3725.3 162.3 1 54.10

COMBO 05 3928.0 169.5 1 57.00

COMBO 06 3725.3 169.5 1 54.30

COMBO 07 1286.2 48.4 0 18.46

ELECTRIFICADORA DEL META S.A. E.S.P. IEB S.A.

Anexo 1 Página A1-- 14

GUÍA DE DISEÑO DE ESTRUCTURAS METÁLICAS Y CIMENTACI ONES DE EQUIPOS

AMPLIACIÓN SUBESTACIÓN OCOA 115 kV

CALCULO DE CARGAS SOBRE EQUIPOS Y SUS SOPORTES TRANSFORMADOR DE CORRIENTE

1. DATOS :

Hc : Altura de la conexión especificada (m) 3.92

Hc : Altura de la conexión minima calculada (m) 3.92

Dc : Diámetro del conductor (mm) 24.20 Peacock

Lc : Longitud del vano del conductor (m) 3.00

m : Masa unitaria del conductor (daN/m) 1.16

n : Número de conductores por fase 1.00

Dirección X Dirección Y

De : Diámetro promedio del equipo (m) 0.40 0.40

He : Altura del equipo (m) 2.36

Número de aisladores 1.00

Hec : Altura de la conexión del equipo (m) 1.92

We : Peso del equipo (N) 2550 Por polo

Hs : Altura del soporte (m) 2.00

Bs : Ancho del soporte (m) 0.40 0.40

Ws : Peso aproximado del soporte (N) 1373 Celosía

V : Velocidad básica del viento (km/h) 120.0

hsnm : altura sobre el nivel del mar 500

qz : Presión del viento (N/m2) 357.55

f : Índice de solidez de la estructura soporte (%) 40.00

Cf : Coeficiente de fuerza

- Para cables 1.20

- Para equipos 0.85

- Para estructuras en celosía 2.02

Carga total de viento F = qz x Cf x Ac

Aa : Aceleración 0.30

I : Coeficiente de uso o importancia para sismo 1.50

Fa : Factor de amplificación del suelo 1.5

R : Coeficiente de reducción sísmica 1

Sa : Coeficiente sísmico último 1.69

ELECTRIFICADORA DEL META S.A. E.S.P. IEB S.A.

Anexo 1 Página A1-- 15

GUÍA DE DISEÑO DE ESTRUCTURAS METÁLICAS Y CIMENTACI ONES DE EQUIPOS

AMPLIACIÓN SUBESTACIÓN OCOA 115 kV

2. CARGAS

VERTICALES Dirección Z

Debidas al peso propio :

Wc : Peso del conductor (N) 17

We : Peso del equipo (N) 2550

Ws : Peso aproximado del soporte (N) 1373

Debidas al efecto del Sismo :

Svc : Carga de sismo sobre el conductor (N) 14

Sve : Carga de Sismo sobre el equipo (N) 2049

Svs : Carga de Sismo sobre el soporte (N) 1104

HORIZONTALES Dirección X Dirección Y Punto de

Aplicación

Debidas a la conexión entre equipos (m)

TE : Carga de conexión sin cortocircuito (N) 0 350 3.92

TD : Carga de conexión con cortocircuito (N) 200 1450 3.92

Debidas al efecto del Viento : Dirección X Dirección Y Punto de

Aplicación

Vc : Carga de viento sobre el conductor (N) 16 3.92

Ve : Carga de viento sobre el equipo (N) 287 287 3.36

Vs : Carga de viento sobre el soporte (N) 231 231 1.00

Debidas al efecto del Sismo :

Cargas símicas de trabajo S/N?= S

Sc : Carga de sismo sobre el conductor (N) 21 21 3.92

Se : Carga de sismo sobre el equipo (N) 3074 3074 3.36

Ss : Carga de sismo sobre el soporte (N) 1655 1655 1.00

ELECTRIFICADORA DEL META S.A. E.S.P. IEB S.A.

Anexo 1 Página A1-- 16

GUÍA DE DISEÑO DE ESTRUCTURAS METÁLICAS Y CIMENTACI ONES DE EQUIPOS

AMPLIACIÓN SUBESTACIÓN OCOA 115 kV

3. CARGAS Y MOMENTOS A NIVEL DE FUNDACIONES

VERTICALES Dirección Z

Debidas al peso propio (N) : 3941

Debidas al efecto del sismo (N): 3167

Debidas al efecto del Sismo :

MOMENTOS Dirección X Dirección Y

Debidas a la conexión entre equipos :

TE : Carga de conexión sin cortocircuito (N x m) 1372 0

TD : Carga de conexión con cortocircuito (N x m) 5684 784

Debidas al efecto del viento (N x m): 1195 1256

Debidas al efecto del sismo (N x m): 12065 12065

HORIZONTALES Dirección X Dirección Y

Debidas a la conexión entre equipos

TE : Carga de conexión sin cortocircuito (N) 0 350

TD : Carga de conexión con cortocircuito (N) 200 1450

Debidas al viento (N) 534 518

Debidas al sismo (N) 4750 4750

CARGAS POR APOYO A NIVEL DE PEDESTAL

COMB. No. Fz Fx Fy Mx My

N N N N x m N x m Peso + Tiro + Viento X -3941 534 350 1372 1256

Peso + Tiro + Viento Y -3941 0 868 2567 0

Peso + Tiro + Sismo X + 0.3 Sismo Y + Sismo Z -774 4750 1775 4992 12065

Peso + Tiro + Sismo X + 0.3 Sismo Y - Sismo Z -7108 4750 1775 4992 12065

Peso + Tiro + Sismo Y + 0.3 Sismo X + Sismo Z -774 1425 5100 13437 3620

Peso + Tiro + Sismo Y + 0.3 Sismo X - Sismo Z -7108 1425 5100 13437 3620

Peso + Corto -3941 200 1450 5684 784

Envolvente -7108 4750 5100 13437 12065

ELECTRIFICADORA DEL META S.A. E.S.P. IEB S.A.

Anexo 1 Página A1-- 17

GUÍA DE DISEÑO DE ESTRUCTURAS METÁLICAS Y CIMENTACI ONES DE EQUIPOS

AMPLIACIÓN SUBESTACIÓN OCOA 115 kV

FACTORES DE MAYORACIÓN PARA LAS COMBINACIONES DE CA RGA

Combinación Pp Ct Cc Cvx Cvy Csx Csy Csv

COMB01 1.2 1.3 1.3

COMB02 1.2 1.3 1.3

COMB03 1.2 1.3 1.4 0.3 1.4

COMB04 1.2 1.3 1.4 0.3 -1.4

COMB05 1.2 1.3 0.3 1.4 1.4

COMB06 1.2 1.3 0.3 1.4 -1.4

COMB07 1.2 1.1

DISEÑO DE LOS PERNOS DE ANCLAJE DE LA ESTRUCTURA A LA CIMENTACIÓN

Fy: 3500 daN/cm2 ly: 0.30 m

Fu: 550.00 MPa lx: 0.30 m

Diámetro perno: 3/4 pulg Área Roscada: 2.15 cm²

Máximo % de uso: 41.27 No. de rosca por pulgada: 10

Longitud mínima de empotramiento: 268 mm

COMBO Tensión Cortante Área 1 perno

Calculada

%

de uso

(daN) (daN) (cm 2)

COMBO 01 339.5 16.0 0 4.96

COMBO 02 329.3 21.7 0 4.99

COMBO 03 2823.4 126.8 1 41.11

COMBO 04 2665.1 126.8 1 39.01

COMBO 05 2823.4 132.4 1 41.27

COMBO 06 2665.1 132.4 1 39.17

COMBO 07 979.5 36.6 0 14.05

ELECTRIFICADORA DEL META S.A. E.S.P. IEB S.A.

Anexo 1 Página A1-- 18

GUÍA DE DISEÑO DE ESTRUCTURAS METÁLICAS Y CIMENTACI ONES DE EQUIPOS

AMPLIACIÓN SUBESTACIÓN OCOA 115 kV

CALCULO DE CARGAS SOBRE EQUIPOS Y SUS SOPORTES TRANSFORMADOR DE TENSIÓN

1. DATOS :

Hc : Altura de la conexión especificada (m) 4.16

Hc : Altura de la conexión minima calculada (m) 4.16

Dc : Diámetro del conductor (mm) 24.20 Peacock

Lc : Longitud del vano del conductor (m) 6.00

m : Masa unitaria del conductor (daN/m) 1.16

n : Número de conductores por fase 1.00

Dirección X Dirección Y

De : Diámetro promedio del equipo (m) 0.40 0.40

He : Altura del equipo (m) 2.66

Número de aisladores 1.00

Hec : Altura de la conexión del equipo (m) 2.66

We : Peso del equipo (N) 3200 Por polo

Hs : Altura del soporte (m) 1.50

Bs : Ancho del soporte (m) 0.40 0.40

Ws : Peso aproximado del soporte (N) 1030 Celosía

V : Velocidad básica del viento (km/h) 120.0

hsnm : altura sobre el nivel del mar 500

qz : Presión del viento (N/m2) 357.55

f : Índice de solidez de la estructura soporte (%) 40.00

Cf : Coeficiente de fuerza

- Para cables 1.20

- Para equipos 0.85

- Para estructuras en celosía 2.02

Carga total de viento F = qz x Cf x Ac

Aa : Aceleración 0.30

I : Coeficiente de uso o importancia para sismo 1.50

Fa : Factor de amplificación del suelo 1.5

R : Coeficiente de reducción sísmica 1

Sa : Coeficiente sísmico último 1.69

ELECTRIFICADORA DEL META S.A. E.S.P. IEB S.A.

Anexo 1 Página A1-- 19

GUÍA DE DISEÑO DE ESTRUCTURAS METÁLICAS Y CIMENTACI ONES DE EQUIPOS

AMPLIACIÓN SUBESTACIÓN OCOA 115 kV

2. CARGAS

VERTICALES Dirección Z

Debidas al peso propio :

Wc : Peso del conductor (N) 35

We : Peso del equipo (N) 3200

Ws : Peso aproximado del soporte (N) 1030

Debidas al efecto del Sismo :

Svc : Carga de sismo sobre el conductor (N) 28

Sve : Carga de Sismo sobre el equipo (N) 2571

Svs : Carga de Sismo sobre el soporte (N) 828

HORIZONTALES Dirección X Dirección Y Punto de

Aplicación

Debidas a la conexión entre equipos (m)

TE : Carga de conexión sin cortocircuito (N) 0 450 4.16

TD : Carga de conexión con cortocircuito (N) 320 1910 4.16

Debidas al efecto del Viento : Dirección X Dirección Y Punto de

Aplicación

Vc : Carga de viento sobre el conductor (N) 31 4.16

Ve : Carga de viento sobre el equipo (N) 323 323 2.42

Vs : Carga de viento sobre el soporte (N) 173 173 0.75

Debidas al efecto del Sismo :

Cargas símicas de trabajo S/N?= S

Sc : Carga de sismo sobre el conductor (N) 42 42 4.16

Se : Carga de sismo sobre el equipo (N) 3857 3857 2.42

Ss : Carga de sismo sobre el soporte (N) 1242 1242 0.75

ELECTRIFICADORA DEL META S.A. E.S.P. IEB S.A.

Anexo 1 Página A1-- 20

GUÍA DE DISEÑO DE ESTRUCTURAS METÁLICAS Y CIMENTACI ONES DE EQUIPOS

AMPLIACIÓN SUBESTACIÓN OCOA 115 kV

3. CARGAS Y MOMENTOS A NIVEL DE FUNDACIONES

VERTICALES Dirección Z

Debidas al peso propio (N) : 4265

Debidas al efecto del sismo (N): 3427

Debidas al efecto del Sismo :

MOMENTOS Dirección X Dirección Y

Debidas a la conexión entre equipos :

TE : Carga de conexión sin cortocircuito (N x m) 1872 0

TD : Carga de conexión con cortocircuito (N x m) 7946 1331

Debidas al efecto del viento (N x m): 913 1042

Debidas al efecto del sismo (N x m): 10440 10440

HORIZONTALES Dirección X Dirección Y

Debidas a la conexión entre equipos

TE : Carga de conexión sin cortocircuito (N) 0 450

TD : Carga de conexión con cortocircuito (N) 320 1910

Debidas al viento (N) 528 497

Debidas al sismo (N) 5141 5141

CARGAS POR APOYO A NIVEL DE PEDESTAL

COMB. No. Fz Fx Fy Mx My

N N N N x m N x m Peso + Tiro + Viento X -4265 528 450 1872 1042

Peso + Tiro + Viento Y -4265 0 947 2785 0

Peso + Tiro + Sismo X + 0.3 Sismo Y + Sismo Z -838 5141 1992 5004 10440

Peso + Tiro + Sismo X + 0.3 Sismo Y - Sismo Z -7692 5141 1992 5004 10440

Peso + Tiro + Sismo Y + 0.3 Sismo X + Sismo Z -838 1542 5591 12312 3132

Peso + Tiro + Sismo Y + 0.3 Sismo X - Sismo Z -7692 1542 5591 12312 3132

Peso + Corto -4265 320 1910 7946 1331

Envolvente -7692 5141 5591 12312 10440

ELECTRIFICADORA DEL META S.A. E.S.P. IEB S.A.

Anexo 1 Página A1-- 21

GUÍA DE DISEÑO DE ESTRUCTURAS METÁLICAS Y CIMENTACI ONES DE EQUIPOS

AMPLIACIÓN SUBESTACIÓN OCOA 115 kV

FACTORES DE MAYORACIÓN PARA LAS COMBINACIONES DE CA RGA

Combinación Pp Ct Cc Cvx Cvy Csx Csy Csv

COMB01 1.2 1.3 1.3

COMB02 1.2 1.3 1.3

COMB03 1.2 1.3 1.4 0.3 1.4

COMB04 1.2 1.3 1.4 0.3 -1.4

COMB05 1.2 1.3 0.3 1.4 1.4

COMB06 1.2 1.3 0.3 1.4 -1.4

COMB07 1.2 1.1

DISEÑO DE LOS PERNOS DE ANCLAJE DE LA ESTRUCTURA A LA CIMENTACIÓN

Fy: 3500 daN/cm2 ly: 0.30 m

Fu: 550.00 MPa lx: 0.30 m

Diámetro perno: 3/4 pulg Área Roscada: 2.15 cm²

Máximo % de uso: 38.04 No. de rosca por pulgada: 10

Longitud mínima de empotramiento: 268 mm

COMBO Tensión Cortante Área 1 perno

Calculada

%

de uso

(daN) (daN) (cm 2)

COMBO 01 379.1 17.3 0 5.53

COMBO 02 357.5 23.7 0 5.42

COMBO 03 2553.0 137.8 1 37.83

COMBO 04 2381.7 137.8 1 35.56

COMBO 05 2553.0 145.0 1 38.04

COMBO 06 2381.7 145.0 1 35.76

COMBO 07 1439.5 48.4 0 20.50

ELECTRIFICADORA DEL META S.A. E.S.P. IEB S.A.

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AMPLIACIÓN SUBESTACIÓN OCOA 115 kV

CALCULO DE CARGAS SOBRE EQUIPOS Y SUS SOPORTES DESCARGADOR DE SOBRETENSIÓN

1. DATOS :

Hc : Altura de la conexión especificada (m) 3.26

Hc : Altura de la conexión minima calculada (m) 3.26

Dc : Diámetro del conductor (mm) 24.20 Peacock

Lc : Longitud del vano del conductor (m) 3.00

m : Masa unitaria del conductor (daN/m) 1.16

n : Número de conductores por fase 1.00

Dirección X Dirección Y

De : Diámetro promedio del equipo (m) 0.20 0.20

He : Altura del equipo (m) 1.06

Número de aisladores 1.00

Hec : Altura de la conexión del equipo (m) 1.06

We : Peso del equipo (N) 350 Por polo

Hs : Altura del soporte (m) 2.20

Bs : Ancho del soporte (m) 0.40 0.40

Ws : Peso aproximado del soporte (N) 1511 Celosía

V : Velocidad básica del viento (km/h) 120.0

hsnm : altura sobre el nivel del mar 500

qz : Presión del viento (N/m2) 357.55

f : Índice de solidez de la estructura soporte (%) 40.00

Cf : Coeficiente de fuerza

- Para cables 1.20

- Para equipos 0.85

- Para estructuras en celosía 2.02

Carga total de viento F = qz x Cf x Ac

Aa : Aceleración 0.30

I : Coeficiente de uso o importancia para sismo 1.50

Fa : Factor de amplificación del suelo 1.5

R : Coeficiente de reducción sísmica 1

Sa : Coeficiente sísmico último 1.69

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2. CARGAS

VERTICALES Dirección Z

Debidas al peso propio :

Wc : Peso del conductor (N) 17

We : Peso del Equipo (N) 350

Ws : Peso Aproximado del Soporte (N) 1511

Debidas al efecto del Sismo :

Svc : Carga de sismo sobre el conductor (N) 14

Sve : Carga de Sismo sobre el equipo (N) 281

Svs : Carga de Sismo sobre el soporte (N) 1214

HORIZONTALES Dirección X Dirección Y Punto de

Aplicación

Debidas a la conexión entre equipos (m)

TE : Carga de conexión sin cortocircuito (N) 0 350 3.26

TD : Carga de conexión con cortocircuito (N) 200 1450 3.26

Debidas al efecto del Viento : Dirección X Dirección Y Punto de

Aplicación

Vc : Carga de viento sobre el conductor (N) 16 3.26

Ve : Carga de viento sobre el equipo (N) 64 64 2.73

Vs : Carga de viento sobre el soporte (N) 254 254 1.10

Debidas al efecto del Sismo :

Cargas símicas de trabajo S/N?= S

Sc : Carga de sismo sobre el conductor (N) 21 21 3.26

Se : Carga de sismo sobre el equipo (N) 422 422 2.73

Ss : Carga de sismo sobre el soporte (N) 1821 1821 1.10

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3. CARGAS Y MOMENTOS A NIVEL DE FUNDACIONES

VERTICALES Dirección Z

Debidas al peso propio (N) : 1878

Debidas al efecto del sismo (N): 1509

Debidas al efecto del Sismo :

MOMENTOS Dirección X Dirección Y

Debidas a la conexión entre equipos :

TE : Carga de conexión sin cortocircuito (N x m) 1141 0

TD : Carga de conexión con cortocircuito (N x m) 4727 652

Debidas al efecto del viento (N x m): 456 506

Debidas al efecto del sismo (N x m): 3223 3223

HORIZONTALES Dirección X Dirección Y

Debidas a la conexión entre equipos

TE : Carga de conexión sin cortocircuito (N) 0 350

TD : Carga de conexión con cortocircuito (N) 200 1450

Debidas al viento (N) 334 319

Debidas al sismo (N) 2264 2264

CARGAS POR APOYO A NIVEL DE PEDESTAL

COMB. No. Fz Fx Fy Mx My

N N N N x m N x m Peso + Tiro + Viento X -1878 334 350 1141 506

Peso + Tiro + Viento Y -1878 0 669 1597 0

Peso + Tiro + Sismo X + 0.3 Sismo Y + Sismo Z -369 2264 1029 2108 3223

Peso + Tiro + Sismo X + 0.3 Sismo Y - Sismo Z -3387 2264 1029 2108 3223

Peso + Tiro + Sismo Y + 0.3 Sismo X + Sismo Z -369 679 2614 4364 967

Peso + Tiro + Sismo Y + 0.3 Sismo X - Sismo Z -3387 679 2614 4364 967

Peso + Corto -1878 200 1450 4727 652

Envolvente -3387 2264 2614 4727 3223

FACTORES DE MAYORACIÓN PARA LAS COMBINACIONES DE CA RGA

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Combinación Pp Ct Cc Cvx Cvy Csx Csy Csv

COMB01 1.2 1.3 1.3

COMB02 1.2 1.3 1.3

COMB03 1.2 1.3 1.4 0.3 1.4

COMB04 1.2 1.3 1.4 0.3 -1.4

COMB05 1.2 1.3 0.3 1.4 1.4

COMB06 1.2 1.3 0.3 1.4 -1.4

COMB07 1.2 1.1

DISEÑO DE LOS PERNOS DE ANCLAJE DE LA ESTRUCTURA A LA CIMENTACIÓN

Fy: 3500 daN/cm2 ly: 0.30 m

Fu: 550.00 MPa lx: 0.30 m

Diámetro perno: 3/4 pulg Área Roscada: 2.15 cm²

Máximo % de uso: 13.60 No. de rosca por pulgada: 10

Longitud mínima de empotramiento: 268 mm

COMBO Tensión Cortante Área 1 perno

Calculada

%

de uso

(daN) (daN) (cm 2)

COMBO 01 227.6 12.1 0 3.37

COMBO 02 219.1 16.7 0 3.39

COMBO 03 879.3 62.2 0 13.45

COMBO 04 803.8 62.2 0 12.44

COMBO 05 879.3 67.5 0 13.60

COMBO 06 803.8 67.5 0 12.60

COMBO 07 849.5 36.6 0 12.33