CAPÍTULO SEXTO
Cálculos mecánicos
Art. 27.-
1.- Tracción máxima admisible.- La tracción máxima de los conductores y cables de tierra no resultará superior a su carga de rotura, dividida por 2,5 si se trata de cables, o dividida por 3 si se trata de alambres, considerándoles sometidos a la hipótesis de sobrecarga siguiente en función de las zonas de sobrecarga definidas en el artículo 17.
En zona A: Sometidos a la acción de su peso propio y a una sobrecarga de viento según el artículo 16 a la temperatura de 5º.C.
En zona B: Sometidos a la acción de su peso propio y a la sobrecarga de hielo correspondiente a la zona según el artículo 17 a la temperatura de -15º.C.
En zona C: Sometidos a la acción de su peso propio y a la sobrecarga de hielo correspondiente a la zona, según el artículo 17, a la temperatura de -20º.C.
En las zonas B y C en el caso que pudieran presentarse sobrecargas de viento superiores a las de hielo indicadas, bien fuese por poder preverse sobrecargas de viento de valor excepcional o por tratarse de cables huecos o con rellenos, además de la hipótesis de máxima tensión fijada anteriormente y con el mismo coeficiente de seguridad, se considerará la siguiente:
Hipótesis adicional: Se considerarán los conductores y cables de tierra sometidos a su peso propio y a una sobrecarga de viento. Esta sobrecarga se considerará aplicada a una temperatura de -10º.C. en zona B, y -15º.C. en zona C. El valor de esta sobrecarga será fijado por el proyectista en el caso de preverse sobrecargas excepcionales de viento.
2.- Comprobación de fenómenos vibratorios.- En el caso de que en la zona atravesada por la línea sea de temer la aparición de vibraciones en los conductores y cables de tierra, se deberá comprobar el estado tensional de los mismos a estos efectos.
Cuando el proyectista no disponga de información más exacta ó actualizada, se aconseja atenerse a las recomendaciones de la CIGRE a este respecto.
3.- Flechas máximas de los conductores y cables de tierra.- De acuerdo con la clasificación de las zonas de sobrecarga definidas en el artículo 17 se determinará la flecha máxima de los conductores y cables de tierra en las hipótesis siguientes:
En zonas A, B y C:
a) Hipótesis de viento. Sometidos a la acción de su peso propio y a una sobrecarga de viento según el artículo 16 a la temperatura de +15º.C.
b) Hipótesis de temperatura. Sometidos a la acción de su peso propio, a la temperatura máxima previsible teniendo en cuenta las condiciones climatológicas y de servicio de la línea. Esta temperatura no será en ningún caso inferior a más de 50º.C.
c)Hipótesis de hielo. Sometidos a la acción de su peso propio y a la sobrecarga de hielo correspondiente a la zona según el artículo 17 a la temperatura de 0º.C.
En líneas de primera categoría, cuando por la naturaleza de los conductores y condiciones del tendido, sea preciso prever un importante proceso de fluencia durante la vida de los conductores, será preciso tenerlo en cuenta en el cálculo de las flechas, justificando los datos que sirvan de base para el planteamiento de los cálculos correspondientes.
Herrajes
Art. 28.- Los herrajes sometidos a tensión mecánica, por los conductores y cables de tierra, o por los aisladores, deberán tener un coeficiente de seguridad mecánica no inferior a 3 respecto a su carga mínima de rotura. Cuando la carga mínima de rotura se comprobase sistemáticamente mediante ensayos, el coeficiente de seguridad podrá reducirse a 2,5.
Dicha carga de rotura mínima, será aquella cuya probabilidad de que aparezcan cargas menores, es inferior a 2% - valor medio de la distribución menos 2,06 veces la desviación típica.
En el caso de herrajes especiales, como los que pueden emplearse para limitar los esfuerzos transmitidos a los apoyos deberán justificarse plenamente sus características así como la permanencia de las mismas.
Aisladores
Art. 29.- Condiciones electromecánicas.- El criterio de ruina será la rotura o pérdida de sus cualidades aislantes, al ser sometidos simultáneamente a tensión eléctrica y solicitación mecánica del tipo al que realmente vayan a encontrarse sometidos.
La característica resistente básica de los aisladores será la carga electromecánica mínima garantizada, cuya probabilidad de que aparezcan cargas menores es inferior al 2% -valor medio de la distribución menos 2,06 veces la desviación típica.
La resistencia mecánica correspondiente a una cadena múltiple, puede tomarse igual al producto del número de cadenas que la formen por la resistencia de cada cadena simple, siempre que tanto en estado normal como con alguna cadena rota, la carga se reparta por igual entre todas las cadenas intactas.
El coeficiente de seguridad mecánica no será inferior a 3.
Si la carga de rotura electromecánica mínima garantizada se obtuviese mediante control estadístico en la recepción, el coeficiente de seguridad podrá reducirse a 2,5.
Ensayo de aisladores. En tanto no se dicten instrucciones complementarias sobre esta materia los ensayos de aisladores se verificarán de acuerdo con las normas correspondientes de la Comisión Electrotécnica Internacional.
La justificación de los resultados de ensayos de aisladores, se hará mediante la certificación de ensayo del fabricante.
Deberá deducirse de los ensayos, que la tensión que puedan soportar supere los valores marcados en el artículo 24.
Apoyos
Art. 30.-
1.- Criterios de agotamiento. El cálculo de la resistencia mecánica y estabilidad de los apoyos, cualquiera que sea su naturaleza y la de los elementos de que estén constituidos, se efectuará suponiendo aquellos sometidos a los esfuerzos que se fijan en los párrafos siguientes y con los coeficientes de seguridad señalados para cada caso en el apartado 4 del artículo 30.
Los criterios de agotamiento, a considerar en el cálculo mecánico de los apoyos, serán según los casos:
a) Rotura (descohesión). |
b) Fluencia (deformaciones permanentes). |
c) Inestabilidad (pandeo o inestabilidad general). |
2.- Características resistentes
de los diferentes materiales.- La característica básica de los materiales será la carga de rotura o el límite de fluencia según los casos, con su valor mínimo garantizado.El límite de fluencia de los aceros se considerará igual al límite elástico convencional.
Para la madera, en el caso de no disponer de sus características exactas, puede adoptarse como base del cálculo una carga de rotura de 500 kg/cm2 para las coníferas y de 400 kg/cm2 para el castaño, debiendo tenerse presente la reducción con el tiempo de la sección de la madera en el empotramiento.
Para el cálculo de los elementos metálicos de los apoyos que puedan presentar fenómenos de inestabilidad por pandeo, el proyectista podrá emplear cualquier método sancionado por la técnica, siempre que cuente con una amplia experiencia de su aplicación confirmada además por ensayos.
En el caso de no ser así, el cálculo debe ser realizado de manera que las tensiones admisibles no sean superiores a las que se obtienen de la forma siguiente:
Siendo:
N = Esfuerzo de comprensión de la barra en Kg. |
= Límite de fluencia del material a tracción en Kg./cm2. |
A = Área de la sección transversal de la barra en cm2 . |
v = Coeficiente de seguridad; 1,5 para hipótesis normales y 1,2 para hipótesis anormales. |
K = Coeficiente función de la esbeltez () de la pieza, que a su vez es la relación entre la longitud libre de pandeo y el radio de giro mínimo de la sección. |
Los valores de
K para los aceros dulces de 2.400 kg./cm2 de límite de fluencia, son los indicados en la tabla adjunta. Caso de emplear otros tipos de acero, deberán justificarse los valores de K pertinentes.Estos valores corresponden a la barra biarticulada. En las estructuras de celosía se supondrán todas las barras biarticuladas a estos efectos.
Sin embargo, podrán tomarse en consideración diferentes grados de empotramiento en los nudos, en función de la forma en que se ejecuten realmente las uniones, siempre y cuando su determinación se base en resultados de ensayos realizados en condiciones comparables a las que realmente se presenten.
En las uniones de los elementos metálicos, los límites de agotamiento de los elementos de las uniones serán los siguientes, expresados en función del límite de fluencia del material:
Tornillos ordinarios a cortadura………………………………………0,7 |
Tornillos calibrados y remaches a cortadura………………………..1,0 |
Perfiles al aplastamiento con tornillos ordinarios……………………2,0 |
Perfiles al aplastamiento con remaches o tornillos calibrados……..2,5 |
Tornillos a tracción……………………………………………………..0,7 |
Esbeltez |
K |
Esbeltez |
K |
20 |
1,06 |
105 |
1,92 |
En las uniones por soldadura, se adoptará como límite de agotamiento del material que las constituye, el establecido para cada tipo de soldadura en la correspondiente Norma UNE 14035, "Cálculo de los cordones de soldaduras solicitados por cargas estáticas".
3.- Hipótesis de cálculo.- Las diferentes hipótesis que se tendrán en cuenta en el cálculo de los apoyos, serán las que se especifican en los cuadros adjuntos, según el tipo de apoyo.
En el caso de los apoyos especiales se considerarán las distintas acciones definidas en los artículos 15 a 20, que pueden corresponderles de acuerdo con su función, combinadas en unas hipótesis acordes con las pautas generales seguidas en el establecimiento de las hipótesis de los apoyos normales.
En las líneas de segunda y tercera categoría, en los apoyos de alineación y de ángulo con conductores de carga de rotura inferior a 6.600 kgs, se puede prescindir de la consideración de la cuarta hipótesis, cuando en la línea se verifiquen simultáneamente las siguientes condiciones:
a) Que los conductores y cables de tierra tengan un coeficiente de seguridad de 3 como mínimo. |
b) Que el coeficiente de seguridad de los apoyos y cimentaciones en la hipótesis tercera sea el correspondiente a las hipótesis normales. |
c) Que se instalen apoyos de anclaje cada 3 kms como máximo. |
4.- Coeficientes de seguridad.-
Los coeficientes de seguridad de los apoyos serán diferentes según el carácter de la hipótesis de cálculo a que han de ser aplicados. En este sentido, las hipótesis se clasifican de acuerdo con los cuadros número 2, número 3 y siguiente:Elementos metálicos.- El coeficiente de seguridad respecto al límite de fluencia, no será inferior a : 1,5 para las hipótesis normales, y 1,2 para hipótesis anormales.
Cuando la resistencia mecánica de los apoyos completos se comprobase mediante ensayo de verdadera magnitud, los anteriores valores podrán reducirse a : 1,45 y 1,15 respectivamente.
Elementos de hormigón armado.- El coeficiente de seguridad a la rotura de los apoyos y elementos de hormigón armado, no será inferior a 3 para las hipótesis normales y 2,5 para las anormales.
En el caso de postes de hormigón construidos en talleres específicos y cuyas calidades obtenidas por ensayo en verdadera magnitud demuestren una uniformidad de resultados en la carga de rotura mínima, de una forma sistemática estos coeficientes de seguridad podrán ser reducidos a 2,5 y 2 respectivamente.
Dicha carga de rotura mínima, será aquella cuya probabilidad de que aparezcan cargas menores es inferior al 2% - valor medio de la distribución menos 2,06 veces la desviación típica -.
Elementos de madera.- Los coeficientes de seguridad a la rotura no serán inferiores a 3,5 para las hipótesis normales y 2,8 para las anormales.
Tirante y vientos.- Los cables o varillas utilizados en los vientos, tendrán un coeficiente de seguridad a la rotura inferior a 3 en las hipótesis normales y 2,5 en las anormales.
Hipótesis anormales |
Tipo de apoyo |
Hipótesis normales |
3ª., 4ª. |
Alineación |
1ª., 2ª. |
3ª., 4ª. |
Ángulo |
1ª., 2ª. |
3ª., 4ª. |
Anclaje |
1ª., 2ª. |
4ª |
Fin de línea |
1ª., 2ª. |
APOYOS DE LÍNEAS SITUADAS EN ZONA A CUADRO Nº 2
(Altitud inferior a 500 m.)
Tipo de apoyo |
1ª. Hipótesis (Viento) |
3ª. Hipótesis Desequilibrio de tracciones |
4ª. Hipótesis Rotura de conductores |
Alineación |
Cargas permanentes (art. 15) |
Cargas permanentes (art. 15) |
Cargas permanentes (art. 15) |
Ángulo |
Cargas permanentes (art. 15) |
Cargas permanentes (art. 15) |
Cargas permanentes (art. 15) |
Anclaje |
Cargas permanentes (art. 15) |
Cargas permanentes (art. 15) |
Cargas permanentes (art. 16) |
Fin de línea |
Cargas permanentes (art. 15) |
. |
Cargas permanentes (art. 16) |
Para la determinación de las tensiones de los conductores y cables de tierra se considerarán estos, además, sometidos a la acción del viento según el art. 16. |
APOYOS DE LÍNEAS SITUADAS EN ZONAS B Y C CUADRO Nº 3
(Altitud igual o superior a 500 m.)
Tipo de apoyo |
1ª. Hipótesis (Viento) |
2ª. Hipótesis (Hielo) |
3ª. Hipótesis Desequilibrio de tracciones |
4ª. Hipótesis Rotura de conductores |
Alineación |
Cargas permanentes (art. 15) |
Cargas permanentes (art. 15) |
Cargas permanentes (art. 15) |
Cargas permanentes (art. 15) |
Ángulo |
Cargas permanentes (art. 15) |
Cargas permanentes (art. 15) |
Cargas permanentes (art. 15) |
Cargas permanentes (art. 15) |
Anclaje |
Cargas permanentes (art. 15) |
Cargas permanentes (art. 15) |
Cargas permanentes (art. 15) |
Cargas permanentes (art. 15) |
Fin de línea |
Cargas permanentes (art. 15) |
Cargas permanentes (art. 15) |
- |
Cargas permanentes (art. 15) |
Cimentaciones
Art. 31.-
Coeficiente de seguridad al vuelco.- En las cimentaciones de apoyos cuya estabilidad esté fundamentalmente confiada a las reacciones verticales del terreno, se comprobará el coeficiente de seguridad al vuelco, que es la relación entre el momento estabilizador mínimo (debido a los pesos propios, así como a las reacciones y empujes del terreno), respecto a la arista más cargada de la cimentación, y el momento volcador máximo motivado por las acciones externas.
El coeficiente de seguridad no será inferior a los siguientes valores
Hipótesis normales………….1,5 |
Hipótesis anormales………1,20 |
Ángulo de giro de los cimientos.-
En las cimentaciones de apoyos cuya estabilidad esté fundamentalmente confiada a las reacciones horizontales del terreno, no se admitirá un ángulo de giro de la cimentación cuya tangente sea superior a : 0,01 para alcanzar el equilibrio de las acciones volcadoras máximas con las reacciones del terreno.Cargas máximas sobre el terreno.- Se comprobará que las cargas máximas que la cimentación transmite al terreno, no exceden los valores fijados, teniendo en cuenta las características reales del mismo.
Características del terreno.- Se procurará obtener las características reales del terreno, mediante ensayos realizados en el emplazamiento de la línea.
En el caso de no disponer de dichas características, se podrán utilizar los valores que se indican en el cuadro número 4.
Apoyos sin cimentación.- En los apoyos de madera u hormigón que no precisen cimentación, la profundidad de empotramiento en el suelo será como mínimo de 1,3 m. para los apoyos de menos de 8m. de altura, aumentando 0,10 m. por cada metro de exceso en la longitud del apoyo.
Cuando los apoyos de madera y hormigón necesiten cimentación, la resistencia de ésta no será inferior a la del apoyo que soporta.
En terrenos de poca consideración, se rodeará el poste de un prisma de pedraplén.
Posibilidad de aplicación de otros valores.- Cuando el desarrollo en la aplicación de las teorías de la mecánica del suelo lo consienta, el proyectista podrá proponer valores diferentes de los mencionados en los anteriores apartados, haciendo intervenir las características reales del terreno, pero limitando las deformaciones de los macizos, de cimentación a valores admisibles para las estructuras sustentadas.
CUADRO Nº 4
Naturaleza del terreno |
Peso específico aparente Tn/m3 |
Ángulo de Talud natural Grados sexag. |
Carga admisible Kg/cm2 |
Coeficiente rozamiento entre cimiento y terreno al arranque Grados sexag. |
Coeficiente de comprensibilidad a 2 metros de profundidad Kg/cm3 ( b) |
I. Rocas en buen estado. |
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II. Terrenos no coherentes. |
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III. Terrenos no coherentes sueltos. |
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IV. Terrenos coherentes (a) |
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V. Fangos turbosos y terrenos pantanosos en |
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VI. Terrenos de relleno sin consolidar. |
1,40 - 1,60 |
30º - 40º |
(c) |
14º - 20º |
(c) |
a) Duro.- Los terrenos con su humedad natural se rompen difícilmente con la mano. Tonalidad en general clara. |