1. ESTUDIO ESTRUCTURAL
FECHA:
Friday, 22 de November de 2013
PROYECTO:
PROPICIA
UBICACIÓN:
ESMERALDAS
CLIENTE:
CLARO
TIPO ESTRUCTURA:
Monopolo
ALTURA:
36m.

2. Tabla de contenido
MEMORIA DE CALCULO ..........................................................................................................................1
ESTRUCTURAL...........................................................................................................................................1
1. DESCRIPCION DEL PROYECTO...............................................................................................................1
2. MARCO TEÓRICO PARA EL ESTUDIO...................................................................................................2
3. ANALISIS DE CARGAS..............................................................................................................................2
1.1Análisis de fuerzas gravitatorias................................................................................................................2
1.2Análisis de fuerzas de viento.....................................................................................................................3
1.3Combinaciones de Carga para el diseño....................................................................................................5
4. ANÁLISIS Y DISEÑO ESTRUCTURAL DE LA ESTRUCTURA.............................................................6
5. MATERIALES...............................................................................................................................................6
6. UNIONES.......................................................................................................................................................6
7. CONCLUSIONES .........................................................................................................................................7
8. REFERENCIAS.............................................................................................................................................7
ANEXOS ..........................................................................................................................................................9
ANEXO 1........................................................................................................................................................10
Esquema de la Estructura.............................................................................................................................10
MEMORIA DE CALCULO ........................................................................................................................13
ESTRUCTURAL.........................................................................................................................................13
ANEXO 2........................................................................................................................................................11
Diagramas de las Secciones empleadas en SAP 2000 v14.0........................................................................11
ANEXO 3........................................................................................................................................................12
Datos de entrada:..........................................................................................................................................12
Peso Antenas................................................................................................................................................12
Carga Viva....................................................................................................................................................12
Carga de Viento Sobre las Antenas..............................................................................................................12
Carga de viento sobre la estructura..............................................................................................................12
ANEXO 4........................................................................................................................................................13
Datos de Salida:............................................................................................................................................13
Desplazamientos producidos .......................................................................................................................13
Fuerza Axial.................................................................................................................................................13
Simulación del diseño según AISC 360-05..................................................................................................13
MEMORIA DE CALCULO ..........................................................................................................................2
ESTRUCTURAL...........................................................................................................................................2
ANEXO 5..........................................................................................................................................................1
Cálculo de Juntas Apernadas..........................................................................................................................1
ANEXO 6..........................................................................................................................................................2
Resultados del SAP2000.V14........................................................................................................................2

3. MEMORIA DE CALCULO
ESTRUCTURAL
CODIGO: FOR ING 01
VERSION: 14 05 07
1
PAGINA:
Fecha:
Friday, 22 de November de 2013
Proyecto: PROPICIA
Ubicación: ESMERALDAS
1.
DESCRIPCION DEL PROYECTO
El presente diseño, realizado por SEDEMI S.C.C, es el cálculo estructural de
Monopolo de sección octogonal, altura 36 metros, para colocar antenas de
telecomunicaciones, siguiendo las normas y criterios para el análisis y diseño de
estructuras metálicas.
Según la información recibida por CLARO, el diseño se lo realizara en base a los
siguientes equipos:
ITEM
TIPO ANTENA
DIMENSIONES (m)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
Celular
Celular
Celular
Celular
Celular
Celular
Celular
Celular
Celular
Microonda
Microonda
Microonda
Microonda
2.0x0.3
2.0x0.3
2.0x0.3
2.0x0.3
2.0x0.3
2.0x0.3
1.0x0.3
1.0x0.3
1.0x0.3
Ø0.6
Ø0.6
Ø1.8
Ø1.8
AZIMUTH
(grados)
NA
NA
NA
NA
NA
NA
NA
NA
NA
0
0
0
0
ALTURA PESO
(m)
(kg)
36
50
36
50
36
50
36
50
36
50
36
50
36
50
36
50
36
50
35
100
35
100
34
300
34
300

4. MEMORIA DE CALCULO
ESTRUCTURAL
CODIGO: FOR ING 01
VERSION: 14 05 07
2
PAGINA:
29
30
PESO TOTAL EXISTENTE
1250
Tabla 1: Equipos instalados
El objetivo el diseño es verificar y garantizar que la estructura propuesta, es fiable
frente a las solicitaciones de carga, esfuerzos y deformaciones a los que la
estructura se someterá para una velocidad de viento de 120 km/h, según los
requerimientos del cliente CLARO.
2.
MARCO TEÓRICO PARA EL ESTUDIO
Para la realización del presente diseño se ha dispuesto de la siguiente
información técnica:
− Análisis de cargas de la estructura y de las antenas según NORMA
TIA/EIA-222-F, 1996.
− Análisis estructural según SAP 2000 V. 14
− Código AISC 360-05 para estructuras metálicas.
− Código ASCE 10-97, design of latticed steel structures
3.
ANALISIS DE CARGAS
1.1
Análisis de fuerzas gravitatorias
•
Carga muerta
La estructura resistirá las cargas producidas por los siguientes elementos:
•
Peso de las antenas
Según la información proporcionada por el cliente, se considera los pesos
de la Tabla 1.
•
Peso propio de la estructura
El peso propio de la estructura, evaluado directamente por el programa de
análisis estructural, con base en los pesos unitarios de los elementos
principales multiplicados por las longitudes teóricas. El peso así calculado

5. MEMORIA DE CALCULO
ESTRUCTURAL
CODIGO: FOR ING 01
VERSION: 14 05 07
3
PAGINA:
fue afectado por un factor de 1.2, para considerar los elementos no
estructurales que no se incluyen en el programa de análisis, tales como:
elementos redundantes, escalera, tornillos, platinas, galvanizado, etc.
•
Carga viva
Se considerarán la carga del personal de instalación, 3 personas de 100kg
cada una.
1.2
Análisis de fuerzas de viento
Para la determinación de las solicitaciones sobre la estructura debidas al
viento, primero se ha definido una velocidad de diseño del viento, de
120km/h.
•
Carga de Viento en la estructura
Se definió la carga distribuida sobre la longitud de cada elemento de la
estructura, calculando la presión del viento en base a la norma ANSI/TIA222-F:
qz = 0.613 V2 , V en m/s
Donde:
qz: presión debida a la velocidad del viento.
z: altura sobre el nivel de la base de la estructura hasta el punto
medio del elemento, o tramo de la estructura, considerado.
VIENTO SOBRE ESTRUCTURA LA ESTRUCTURA
Tramo
z [m]
Vb
[km/h]
33
120
Kz
1.41
Vdis [km/h]
qz
(kg/m2)
GH
Cf
169
97.75
1.15
1.25
TIPO DE
MONT. OCT
Ancho
Efec.
Mont
[m]
600X5
0.6
Ancho
Diag
[m]
Ancho
cierres
[m]
Montantes F
[Kg/m]
Diago F
[Kg/m]
Cierres F
[Kg/m]
77.3
0.0
0.0
27
120
1.33
159
92.31
1.15
1.25
700X6
0.7
86.2
0.0
0.0
21
120
1.24
148
85.91
1.15
1.25
900X10
0.9
104.9
0.0
0.0
1.15
1.25
1000X10
1.0
106.5
0.0
0.0
1.15
1.25
1200X12
1.2
114.9
0.0
0.0
1.15
1.25
1300X12
1.3
124.8
0.0
0.0
140x80x10
0.180
0.065
0.050
#¡NUM!
#¡NUM!
#¡NUM!
140x80x12
0.180
0.065
0.050
#¡NUM!
#¡NUM!
#¡NUM!
150x80x12
0.190
0.065
0.050
#¡NUM!
#¡NUM!
#¡NUM!
160x80x12
0.200
0.065
0.075
#¡NUM!
#¡NUM!
#¡NUM!
270X100X18
0.320
0.102
0.064
#¡NUM!
#¡NUM!
#¡NUM!
15
9
3
-3
-9
-15
-21
-27
120
120
120
120
120
120
120
120
1.12
1
1
#¡NU
M!
#¡NU
M!
#¡NU
M!
#¡NU
M!
#¡NU
M!
135
120
120
#¡NUM!
#¡NUM!
#¡NUM!
#¡NUM!
#¡NUM!
78.04
69.50
69.50
#¡NUM!
#¡NUM!
#¡NUM!
#¡NUM!
#¡NUM!
1.15
1.15
1.15
1.15
1.15
1.25
1.25
1.25
1.25
1.25

6. CODIGO: FOR ING 01
VERSION: 14 05 07
4
PAGINA:
MEMORIA DE CALCULO
ESTRUCTURAL
-33
120
-39
120
-45
120
-51
120
-57
120
#¡REF!
#¡REF!
#¡REF!
#¡REF!
#¡REF!
#¡REF!
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1.15
1.15
1.15
1.15
1.15
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1.15
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#¡REF!
1.15
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#¡REF!
#¡REF!
#¡REF!
#¡REF!
#¡REF!
#¡REF!
#¡REF!
1.15
1.15
1.15
1.15
1.15
1.15
1.25
1.25
1.25
1.25
1.25
1.25
1.25
1.25
1.25
1.25
1.25
1.25
1.25
290X100X18
0.340
0.102
0.076
#¡NUM!
#¡NUM!
#¡NUM!
290X100X18
0.340
0.102
0.064
#¡NUM!
#¡NUM!
#¡NUM!
300X125X18
0.363
0.102
0.076
#¡NUM!
#¡NUM!
#¡NUM!
320X125X18
0.383
0.102
0.076
#¡NUM!
#¡NUM!
#¡NUM!
350X125X18
0.413
0.102
0.076
#¡NUM!
#¡NUM!
#¡NUM!
150x80x12
0.190
0.065
0.050
#¡REF!
#¡REF!
#¡REF!
160x80x12
0.200
0.065
0.075
#¡REF!
#¡REF!
#¡REF!
270X100X18
0.320
0.102
0.064
#¡REF!
#¡REF!
#¡REF!
290X100X18
0.340
0.102
0.076
#¡REF!
#¡REF!
#¡REF!
290X100X18
0.340
0.102
0.064
#¡REF!
#¡REF!
#¡REF!
300X125X18
0.363
0.102
0.076
#¡REF!
#¡REF!
#¡REF!
320X125X18
0.383
0.102
0.076
#¡REF!
#¡REF!
#¡REF!
350X125X18
0.413
0.102
0.076
#¡REF!
#¡REF!
#¡REF!
Tabla 2: Fuerza sobre la Estructura para vientos de 120Km/h.
•
Carga de Viento en las antenas
Para el cálculo de la fuerza que transmite la antena hacia la estructura se
ha considerado a incidencia de la posición de la antena con respecto a la
dirección del viento, tomando como referencia la Tabla B2. De la norma
TIA/EIA-222-F.
La magnitud de la fuerza frontal, Fa, se calcula de la siguiente fórmula:
Fa = Ca A V2 (lb)
Donde:
Ca: coeficiente según el tipo de antena
A: área frontal de la antena (ft2)
V: velocidad básica del viento (mph)
ANTENAS INSTALADAS
Vb
z(m) (km/h
)
36
36
36
36
36
36
36
120
120
120
120
120
120
120
Kz
Vdis
(km/h)
qz
[kg/m2]
GH
CA
[HP/UX]
Dim[m]
Fa (kg)
Peso
(kg)
1.442
1.442
1.442
1.442
1.442
1.442
1.442
173
173
173
173
173
173
173
100.2
100.2
100.2
100.2
100.2
100.2
100.2
1.15
1.15
1.15
1.15
1.15
1.15
1.15
1.4000
1.4000
1.4000
1.4000
1.4000
1.4000
1.4000
2.0x0.3
2.0x0.3
2.0x0.3
2.0x0.3
2.0x0.3
2.0x0.3
1.0x0.3
90.3
90.3
90.3
90.3
90.3
90.3
45.2
50
50
50
50
50
50
50

7. CODIGO: FOR ING 01
VERSION: 14 05 07
5
PAGINA:
MEMORIA DE CALCULO
ESTRUCTURAL
36
36
35
35
34
34
0
0
0
0
0
0
0
0
120
120
120
120
120
120
120
120
120
120
120
120
120
120
1.442
1.442
1.430
1.430
1.419
1.419
1
1
1
1
1
1
1
1
173
173
172
172
170
170
120
120
120
120
120
120
120
120
100.2
100.2
99.4
99.4
98.6
98.6
69.5
69.5
69.5
69.5
69.5
69.5
69.5
69.5
1.15
1.15
1.15
1.15
1.15
1.15
1.15
1.15
1.15
1.15
1.15
1.15
1.15
1.15
1.4000
1.4000
0.0022
0.0022
0.0022
0.0022
0.0022
0.0022
0.0022
0.0022
0.0022
0.0022
0.0022
0.0022
1.0x0.3
1.0x0.3
Ø0.6
Ø0.6
Ø1.8
Ø1.8
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
45.2
45.2
26.1
26.1
230.5
230.5
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
50
50
100
100
300
300
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
120
120
120
120
120
120
120
120
1
1
1
1
1
1
1
1
120
120
120
120
120
120
120
120
69.5
69.5
69.5
69.5
69.5
69.5
69.5
69.5
1.15
1.15
1.15
1.15
1.15
1.15
1.15
1.15
0.0022
0.0022
0.0022
0.0022
0.0022
#N/A
#N/A
#N/A
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
#N/A
#N/A
#N/A
0
0
0
0
0
0
0
0
0
120
1
120
69.5
1.15
#N/A
0.00
#N/A
0
Tabla 3: Cargas de viento en las antenas Instaladas Vdis=120Km/h, para
Monopolo de altura h=36m.
1.3
Combinaciones de Carga para el diseño
Para el diseño se ha considerado que el más crítico de los siguientes
estados no supere la resistencia de la estructura:
1.
2.
3.
4.
5.
COMB 1.COMB 2.COMB 3.COMB 4.COMB 5.-
1.4 DL
1.2 DL + 1.6 LL
1.2 DL + 1.6 W + LL
1.2 DL + E + LL
DL + LL + W
Donde:
DL= Peso propio de la estructura más peso de las antenas
W= Carga de Viento
LL = Carga viva de servicio
E = Carga de Sismo

8. CODIGO: FOR ING 01
VERSION: 14 05 07
6
PAGINA:
MEMORIA DE CALCULO
ESTRUCTURAL
4.
ANÁLISIS Y DISEÑO ESTRUCTURAL DE LA ESTRUCTURA
El diseño estructural se lo ha realizado según las especificaciones de las
siguientes normas:
NORMA TIA/EIA-222-F
AICS 360-05
IBC 2006
ASCE-10-97
Se ha realizado un modelo tridimensional de la estructura en el programa
SAP2000, V14; se considera que la estructura esta articulada en cada
apoyo de la base; se ha liberado los elementos diagonales para que
trabajen a carga axial; se verifico que los elementos de la estructura
cumplan con las relaciones de esbeltez kl/r, según la norma AISC 360-05
método LRFD.
Elemento
Principales
Elementos en compresión
Elementos secundarios
Brazos en tensión
5.
kl/r
150
200
250
300
MATERIALES
Según la información recogida en el levantamiento, la estructura está
construida con perfiles metálicos compuestos de los siguientes materiales
ELEMENTOS ANGULARES Y PLACAS
ASTM A36
Esfuerzo de Fluencia mínima
Resistencia a la tensión mínima
fy= 36 Ksi
ft= 57 Ksi
PERNOS
Los pernos que se han considerado son de cabeza hexagonal, con arandela de
presión y tuerca de alta resistencia, ASTM A325 T1, que cumplen con la norma
ANSI/ASME B18.2.1
A325 T1:
6.
Carga de prueba
Resistencia mínima a la tracción
F = 85 000 Lb/plg2
Fu = 120 000 Lb/plg2
UNIONES
En las uniones, se ha comprobado la resistencia tanto al corte como al
aplastamiento.
Para el diseño por corte, el esfuerzo al corte sobre el área del perno, no
excede el 62 % de la mínima resistencia a la tracción (Fu)

9. MEMORIA DE CALCULO
ESTRUCTURAL
CODIGO: FOR ING 01
VERSION: 14 05 07
7
PAGINA:
Para el diseño por aplastamiento el esfuerzo al aplastamiento en los
agujeros para pernos, basados en el diámetro nominal de los pernos, no
excede el 150 % de la mínima resistencia a la tensión (1.5 Fu).
7.
CONCLUSIONES
•
La estructura SI resiste las cargas consideradas en este diseño
para vientos de 120 Km/h.
•
El desplazamiento de la estructura para cargas de diseño, para un
viento de 120km/h, es de 36.51cm (1.014%) en la altura h=36m.
•
Se garantiza que la estructura resiste satisfactoriamente todos las
solicitaciones de carga propuestas en los estudios. Es importante
anotar que los elementos de las estructuras, a más de cumplir el
chequeo de esfuerzos, están dimensionados para cumplir con las
especificaciones entregadas con las bases y aspectos relacionados
con la factibilidad de construcción.
•
Si se requieren más equipos sobre la estructura o remplazarlos,
deberá pensarse en verificar si su capacidad es suficiente para
soportarlos. Deberán simularse estas nuevas condiciones de carga,
para verificar la viabilidad de un nuevo estado de carga.
•
Cabe aclarar que el diseño aquí presentado es un diseño óptimo, el
mismo puede estar sujeto a cambios debido a la disponibilidad de
materia prima en el mercado, siempre y cuando dichos cambios
incrementen los factores de seguridad de la estructura
________________________________
Ing. Marcelo Semblantes
Titulo Nro. 1001-11-1051334
8.
REFERENCIAS
[1]
[2]
[3]
TIA/EIA-222-F; NORMA ESTRUCTURALES PARA TORRES Y
ESTRUCTURAS DE ACERO PARA ANTENAS; JUNIO, 2006.
AISC LRFD93: LOAD RESISTANCE FACTOR DESIGN
AISC-2005; SPECIFICATIONS; SECCION J.

10. MEMORIA DE CALCULO
ESTRUCTURAL
[4]
[5]
[6]
CODIGO: FOR ING 01
VERSION: 14 05 07
8
PAGINA:
UBC-97 UNIFORM BUILDING CODE CHAP. 16 DIV. 1 VOLUMEN
2
ASCE 10-97; DESIGN OF LATTICED STEEL TRANSMISSION
STRUCTURES
ASCE/SEI 7-05 MINIMUM DESIGN LOADS FOR BUILDINGS AND
OTHER STRUCTURES (ASCE 7-05; 2006)

11. MEMORIA DE CALCULO
ESTRUCTURAL
CODIGO: FOR ING 01
VERSION: 14 05 07
9
PAGINA:
ANEXOS

12. MEMORIA DE CALCULO
ESTRUCTURAL
CODIGO: FOR ING 01
VERSION: 14 05 07
10
PAGINA:
ANEXO 1
• Esquema de la Estructura

13. MEMORIA DE CALCULO
ESTRUCTURAL
CODIGO: FOR ING 01
VERSION: 14 05 07
PAGINA: 11
ANEXO 2
Diagramas de las Secciones
empleadas en SAP 2000 v14.0

14. MEMORIA DE CALCULO
ESTRUCTURAL
CODIGO: FOR ING 01
VERSION: 14 05 07
PAGINA: 12
ANEXO 3
Datos de entrada:
•
Peso Antenas
•
Carga Viva
•
Carga de Viento Sobre las
Antenas
•
Carga de
estructura
viento
sobre
la

15. MEMORIA DE CALCULO
ESTRUCTURAL
CODIGO: FOR ING 01
VERSION: 14 05 07
PAGINA: 13
ANEXO 4
Datos de Salida:
• Desplazamientos
producidos
• Fuerza Axial
• Simulación
del
diseño
según AISC 360-05

16. MEMORIA DE CALCULO
ESTRUCTURAL
CODIGO: FOR ING 01
VERSION: 14 05 07
PAGINA: 11
ANEXO 5
Cálculo de Juntas Apernadas

17. MEMORIA DE CALCULO
ESTRUCTURAL
CODIGO: FOR ING 01
VERSION: 14 05 07
PAGINA: 12
ANEXO 6
Resultados del SAP2000.V14