ESPECIFICACIONES TECNICAS GENERALES

ETG A.0.10

ESTUDIOS DE MECANICA DE SUELOS Y DISEO DE FUNDACIONES PARA ESTRUCTURAS AUTOSOPORTANTES DE LINEAS DE TRANSMISION Y DE SUBESTACIONES

Julio 2006

ETG-A.0.10

ETG A.0.10 ESPECIFICACIONES TECNICAS GENERALES ESTUDIOS DE MECANICA DE SUELOS Y DISEO DE FUNDACIONES PARA ESTRUCTURAS AUTOSOPORTANTES DE LINEAS DE TRANSMISION Y SUBESTACIONES01 01.01 01.02 02 03 03.01 03.02 03.03 03.04 04 04.01 04.02 04.03 04.04 05 05.01 05.02 05.03 06 06.01 06.02 07 07.01 07.02 08 08.01 08.02 08.03 08.04 DISPOSICIONES GENERALES Alcance Normas Aplicables ELABORACION DEL INFORME DE MECANICA DE SUELOS PARA SS/EE ELABORACION DEL INFORME DE MECANICA DE SUELOS PARA LINEAS DE TRANSMISION Reconocimiento de los distintos tipos de suelos Agrupacin y Parametrizacin de los distintos tipos de suelos Exploracin y Ensayos de Laboratorio Geotcnico Recomendacin de tipo de fundacin BASES DE DISEO DE FUNDACIONES AUTOSOPORTANTES PARA TORRES DE TRANSMISION Parmetros Bases Metodologa de Clculo Definicin de los tipos de fundacin Solicitaciones sobre las fundaciones BASES DE DISEO DE FUNDACIONES DE ESTRUCTURAS ALTAS DE SS/EE Parmetros Bases Metodologa de Clculo Solicitaciones sobre las fundaciones BASES DE DISEO DE FUNDACIONES DE ESTRUCTURAS DE SOPORTE DE EQUIPOS ELECTRICOS DE SS/EE Parmetros Bases Metodologa de Clculo BASES DE DISEO DE FUNDACIONES DE REACTORES Y AUTOTRANSFORMADORES DE SS/EE Parmetros Bases Metodologa de Clculo DOCUMENTOS QUE SE DEBEN ENTREGAR A TRANSELEC Bases de Diseo Memorias de Clculo Planos de Diseo Planos de Construccin ANEXO N A: Estabilidad General de Fundaciones 3 3 3 3 5 5 6 8 8 9 9 10 10 11 11 11 12 15 15 15 16 17 17 18 19 19 19 21 21 23

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ESPECIFICACIONES TCNICAS GENERALES ESTUDIOS DE MECANICA DE SUELOS Y DISEO DE FUNDACIONES PARA ESTRUCTURAS AUTOSOPORTANTES DE LINEAS DE TRANSMISION Y SUBESTACIONES

01.

DISPOSICIONES GENERALES

01.01 ALCANCE Esta Especificacin establece las bases generales que se debern cumplir para la elaboracin de los Estudios de Mecnicas de Suelos y para el diseo de las fundaciones de las estructuras autosoportante de Lneas de Transmisin y de Subestaciones. El orden de prelacin a aplicar en caso de contradiccin ser el siguiente: Especificaciones Tcnicas Particulares. La presente Especificacin Tcnica General ETG A.0.10 01.02 NORMAS APLICABLES En todos aquellos puntos no explcitamente mencionados en esta Especificacin, se debern cumplir todos los requisitos de las ediciones de ms reciente publicacin de las siguientes Normas: ACI 318American Concrete Institute ETG A.0.21 Diseo Ssmico de Estructuras de Subestaciones

02.

ELABORACION DEL INFORME DE MECANICA DE SUELOS PARA SUBESTACIONES

Para la Subestacin donde se desarrollarn las obras, se debern ejecutar los estudios topogrficos complementarios, estudios geotcnicos y ensayos de laboratorio de las muestras de suelo necesarias para asegurar el correcto desarrollo de la ingeniera de diseo y de la construccin. El ingeniero geotcnico deber definir la cantidad, ubicacin y profundidad de los pozos de exploracin o calicatas, de modo de representar en forma completa las caractersticas geolgicas y geotcnicas del subsuelo dentro del permetro de las obras.

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Se deber desarrollar un informe de Mecnica de Suelos que entregue al menos los siguientes antecedentes: Caractersticas geomorfolgicas del rea. Origen geolgico de los suelos existentes en el rea. Estratigrafa de los suelos existentes en el sitio entregando para cada tipo de suelo su granulometra, sus lmites de Atterberg y su peso especfico. Valores de los parmetros geomecnicos de los suelos existentes en el sitio. Se debe entregar un valor de los siguientes parmetros: C E kV kH = = = = = = = Angulo de friccin interna Cohesin Peso unitario natural Mdulo de elasticidad Mdulo de poisson Constante de balasto vertical para una placa de 30 x 30 cm Constante de balasto horizontal para una placa de 30 x 30 cm.

Profundidad de la napa fretica. Para el diseo de las fundaciones se deben entregar los siguientes antecedentes geotcnicos: Profundidad mnima de sello de fundacin Tensin vertical admisible de contacto normal Tensin vertical admisible de contacto eventual Tensin horizontal admisible de contacto normal Tensin horizontal admisible de contacto eventual Peso unitario natural del suelo sobre napa Peso unitario natural del suelo bajo napa Profundidad a la cual se debe considerar el nivel de la napa Especificaciones de excavaciones Especificaciones de agotamiento Especificaciones de relleno de confinamiento de las fundaciones * Material * Colocacin * Compactacin * Control Peso unitario del material de relleno bajo napa y sobre napa

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Coeficiente de roce entre suelo y fundacin Diagramas de empuje activo, pasivo y en reposo Angulo del cono de arrancamiento con respecto a la vertical Clasificacin del suelo existente en el sitio segn Norma Chilena NCh 2369.

Definicin de la necesidad de colocar una plataforma de suelos controlados para el lugar de emplazamiento de las obras, indicando al menos los siguientes requerimientos: Dimensiones en planta y altura de la plataforma Metodologa de preparacin del terreno y de los escarpes necesarios Banda granulomtrica ms recomendable para el relleno de la plataforma Condiciones de colocacin y compactacin del relleno de la plataforma Requerimientos de proteccin y drenaje de la plataforma

03.

ELABORACION DEL INFORME DE MECANICA DE SUELOS PARA LINEAS DE TRANSMISION

Para el trazado por donde se construir la lnea de transmisin se debe desarrollar un informe de Mecnica de Suelos que entregue al menos los siguientes antecedentes: Reconocimiento de los distintos tipos de suelos Agrupacin y parametrizacin de suelos Exploracin y ensayos de laboratorio geotcnico Recomendacin de tipo de fundacin Informe geotcnico

03.01 RECONOCIMIENTO DE LOS DISTINTOS TIPOS DE SUELOS Se deber realizar un recorrido de reconocimiento de los distintos tipos de suelos y de la profundidad de la napa fretica a lo largo de la lnea donde se ubicarn las estructuras. Este reconocimiento se podr basar en la exploracin realizada, en la observacin de cortes o excavaciones en el terreno, en la formacin geolgica y en la experiencia del profesional que realice el reconocimiento. Este reconocimiento definir, con la mejor precisin posible, los distintos tipos de suelos en que se apoyarn las fundaciones de las estructuras dentro de los primeros 3 m de profundidad. Adems, se debern indicar los tipos de suelos de los lugares o sectores del trazado donde las torres se ubiquen en laderas con pendientes mayores a H:V=5:1 (mayor que 11,3).

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03.02 AGRUPACION Y PARAMETRIZACION DE LOS DISTINTOS TIPOS DE SUELOS Con el objeto de simplificar el diseo de las fundaciones de las torres y facilitar el reconocimiento de los suelos durante la construccin, se deber realizar una agrupacin o tipificacin de los distintos tipos de suelos que presenten propiedades de resistencia similares. Para esto se utilizar la siguiente clasificacin de suelos: Suelo tipo 1: Suelo tipo 2: Roca sana moderadamente agrietada. Roca sana agrietada, roca parcialmente descompuesta firme, gravas o arenas densas cementadas. Nivel esttico mximo de la napa de agua bajo nivel inferior de la fundacin. Roca completamente descompuesta de consistencia firme, gravas limpias de compacidad media y alta, gravas gruesas arcillosas o limosas firmes. Nivel esttico mximo de la napa de agua bajo nivel inferior de la fundacin. Gravas limpias sueltas, arenas, gravas finas y arenas arcillosas o limosas, limos o arcillas de consistencia media o firme. Nivel esttico mximo de la napa de agua bajo el sello de la fundacin. Suelo tipo 2 con nivel esttico mximo de la napa de agua a cota de sello de fundacin o sobre ella. Suelo tipo 3 4 con nivel esttico mximo de la napa de agua a cota de sello de la fundacin o sobre ella. Arenas arcillosas o limosas, limos o arcillas de consistencia media a blanda, nivel esttico mximo de la napa de agua a cota de sello de la fundacin o sobre ella.

Suelo tipo 3:

Suelo tipo 4:

Suelo tipo 5:

Suelo tipo 6:

Suelo tipo 7:

El nivel esttico de la napa de agua es aquel nivel mximo que ha alcanzado el agua histricamente. Este nivel es al menos el detectado en las calicatas. Esta clasificacin o agrupacin de suelos se podr modificar de tal forma que se ajuste lo ms fielmente a los diferentes tipos de suelos que atraviese el trazado, de manera de estandarizar los diseos de las fundaciones de las torres, en particular si se detectan suelos especiales que no estuviesen dentro de la clasificacin indicada.

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Para cada uno de los tipos de suelos, se deber definir los parmetros geomecnicos que representen la peor condicin del suelo para utilizarlos en el diseo, como: ngulo de friccin interna del suelo cohesin peso unitario natural, efectivo y saturado ngulo del cono de arrancamiento mdulo de reaccin o coeficiente de balasto vertical y horizontal tensin admisible horizontal y vertica cualquier otro parmetro de inters para el diseo de las fundaciones

Se recomienda utilizar los siguientes parmetros para la clasificacin de suelos indicada:

Angulo Tipo Forma Cohede de de sin Friccin Suelo Trabajo 1 2 3 4 5 6 7 (t/m2) Anclaje CyF 6.0 F 0.0 F 0.0 C 7.0 F 0.0 C 4.0 F 0.0 C 5.0 C 2.5 () 35 35 30 0 35 30 30 0 0

Peso Presin Peso Unitario Peso Unitario Angulo del Unitario Peso Unitario del Hormign del Hormign Admisible Cono de del Suelo al del Suelo al al Neta al ArrancaAplastamiento Arrancamiento Arrancamiento Aplastamiento Vertical miento () (t/m2) (t/m2) (t/m2) (t/m2) (t/m2) 30 2.0 2.3 2.3 2.4 200 40 2.0 2.0 2.3 2.4 60 30 2.0 2.0 2.3 2.4 40 30 1.6 2.0 2.3 2.4 20 30 1.6 2.0 2.3 2.4 20 40 1.0 2.0 1.3 2.4 30 40 1.0 2.0 1.3 2.4 30 30 1.0 2.0 1.3 2.4 15 30 1.0 2.0 1.3 2.4 15 20 1.0 1.6 1.3 2.4 5

Presin Admisible Neta Horizontal (t/m2) 150 50 30 15 15 25 25 -

C: F:

Cohesivo Friccionante

En caso de utilizar otros parmetros, stos debern ser debidamente justificados con ensayos.

03.03 EXPLORACION Y ENSAYOS DE LABORATORIO GEOTECNICO Con el objeto de realizar un reconocimiento geotcnico, se deber realizar una exploracin del subsuelo en base a la excavacin de pozos de reconocimiento. a) Exploracin geotcnica

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La exploracin geotcnica se basar en la excavacin de pozos de reconocimiento de 3 m de profundidad cada 1 km de trazado o cuando las condiciones del terreno lo recomienden. Para cada pozo se deber realizar un reconocimiento de las paredes identificando los tipos de suelos y las profundidades de cada estrato. Adems, se deber realizar ensayos de densidad in situ por el mtodo del Cono de Arena (ASTM D1556 NCh 1516). De cada calicata se debe extraer al menos una muestra de suelo para ser sometida a ensayos de laboratorio. b) Ensayos de laboratorio A las muestras de suelos que se obtengan de la exploracin se les debern realizar al menos los siguientes ensayos de laboratorio: Granulometra (ASTM D2487) Lmites de Atterberg (lmite lquido y lmite plstico) (ASTM D4318 NCh 1517) Humedad natural (ASTM D2216) Peso especfico de partculas (ASTM D854 y ASTM C127 NCh1532) La exploracin y ensayos de laboratorio indicados podrn modificarse en funcin de las reales caractersticas del suelo a lo largo del trazado, slo si el Inspector Jefe lo autoriza. 03.04 RECOMENDACION DE TIPO DE FUNDACION Con los antecedentes recogidos en el estudio, el ingeniero geotcnico deber recomendar el tipo de fundacin a proyectar ms conveniente para cada tipo de suelo definido, como por ejemplo: Fundacin nica para la torre o fundaciones aisladas entre s o fundaciones aisladas con vigas de amarre entre ellas. Fundacin concretada contra terreno natural inalterado. Fundacin con zapata y relleno. Deber indicar si los materiales extrados durante la excavacin pueden ser utilizados como rellenos. Fundaciones pilotadas. Cualquier otra solucin de fundacin que cumpla con las bases de diseo.

04.

BASES DE DISEO DE FUNDACIONES AUTOSOPORTANTES PARA TORRES DE TRANSMISION

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A continuacin se establecen los requisitos mnimos para el diseo de las fundaciones autosoportantes de las torres de transmisin de alta tensin y las torres de antenas de comunicacin. 04.01 PARAMETROS BASES Clasificacin de los distintos tipos de suelos que se encontraron a lo largo del trazado, basado en el estudio geotcnico realizado. Los suelos debern ser agrupados segn sus parmetros geotcnicos para facilitar el diseo. Se deber considerar distintas calidades de suelo seco y de suelo saturado o bajo agua. Parmetros de diseo: Calidad del hormign: fc (resistencia cilndrica del hormign a los 28 das). Calidad del acero de refuerzo: fy (tensin de fluencia del acero). Calidad del acero estructural que estar en contacto con la fundacin. Calidad de los pernos de unin que estarn en contacto con la fundacin. Cuantas mnimas de acero de refuerzo.

Normas, cdigos, etc., que se utilizarn en el dimensionamiento. En especial se utilizarn las siguientes normas y cdigos: - Cdigo ACI-318 para el diseo de hormign armado. - Normas ASTM NCh para controles y ensayos asociados al suelo natural y rellenos. Coeficientes o factores de seguridad (FS) para aceptacin del dimensiona-miento. Se debern usar los siguientes factores de seguridad como mnimo: - Factor de seguridad mnimo al arrancamiento: 10% por sobre el FS del estado de carga asociado a la condicin ms desfavorable de la estructura. - La tensin de contacto mxima bajo el sello de fundacin deber ser menor o igual que la tensin admisible del suelo a esa misma profundidad.

04.02 METODOLOGIA DE CALCULO Se deber incluir en forma detallada la metodologa de clculo con la que se dimensionarn las fundaciones de las torres. La metodologa deber incluir como mnimo: Verificacin o dimensionamiento de la fundacin por arrancamiento utilizando la hiptesis del cono de arrancamiento o cono de suelo sobre la fundacin.

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Verificacin o dimensionamiento de la fundacin por arrancamiento utilizando el mtodo de Meyerhof y Adams (The Ultimate Uplift Capacity of Foundations del Canadian Geotechnical Journal, Vol.5, N4). Verificacin o dimensionamiento de la fundacin por compresin o aplastamiento (tensin admisible). Verificacin al punzonamiento del vstago o pedestal sobre la base o losa de fundacin. Verificacin o dimensionamiento de la fundacin al volcamiento y verificacin de rea comprimida bajo el sello de fundacin en aquellas fundaciones que reciben las cargas de 2 o ms patas de una torre y que estn sometidas a momentos volcantes. El rea en compresin mnima ser de 100% en condicin de cargas permanentes y un mnimo de 80% para condicin de cargas permanentes + eventuales. Esta verificacin deber hacerse de acuerdo a la metodologa indicada en el Anexo A de estas ETG. Cualquier otro mtodo que proponga el diseador, deber ser aprobado por el Inspector Jefe antes de su implementacin. 04.03 DEFINICION DE LOS TIPOS DE FUNDACION En las bases de diseo se debern definir todos los tipos de fundaciones que se considerarn en el proyecto, tales como: Fundaciones normales: Fundaciones ubicadas en terreno sin pendiente y hasta una pendiente mxima de 5(H):1(V). Fundaciones en ladera con pendiente suave: Fundacin ubicada en terreno con una pendiente mayor a 5(H):1(V) y menor o igual a 3(H):1(V). Fundaciones en ladera con pendiente fuerte: Fundacin ubicada en terreno con una pendiente mayor a 3(H):1(V) y menor o igual a 1,5(H):1(V). Fundaciones especiales - Fundaciones en laderas con pendientes mayores a 1,5(H):1(V) debern ser estudiadas en forma especial. - Otras fundaciones especiales como fundaciones pilotadas, etc

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04.04 SOLICITACIONES SOBRE LAS FUNDACIONES El diseador deber calcular las fundaciones considerando las solicitaciones que le entregar el proyectista de las torres. Estas solicitaciones debern estar no mayoradas o no aumentadas por los factores de seguridad asociados a los estados de carga de la torre. La solicitaciones se entregarn aplicadas en la Perforacin de Referencia PR. Este punto corresponde a la unin de las diagonales de las patas de la torre con los montantes de esquina de sta. Este punto se ubica habitualmente a 10 cm como mnimo por sobre el coronamiento de la fundacin. El coronamiento de la fundacin se ubicar a 20 cm como mnimo sobre el nivel de terreno. La parte superior de la fundacin deber tener la pendiente suficiente para que no se acumule agua en torno al montante o pieza de fundacin.

05.

BASES DE DISEO DE FUNDACIONES DE ESTRUCTURAS ALTAS DE SS/EE

Las fundaciones de estructuras altas debern disearse segn lo indicado en las presentes especificaciones y considerando los tipos de suelo segn el informe geotcnico de la subestacin 05.01 PARAMETROS BASES Caractersticas del tipo de suelo en que estar la estructura, de acuerdo a los parmetros geotcnicos indicados en el Estudio de Mecnica de Suelos respectivo. Parmetros de diseo: Calidad del hormign: fc (resistencia cilndrica del hormign a los 28 das). Calidad del acero de refuerzo: fy (tensin de fluencia del acero). Calidad del acero estructural que estar en contacto con la fundacin. Calidad de los pernos de anclaje que estarn en contacto con la fundacin. Cuantas mnimas de acero de refuerzo.

Normas, cdigos, etc., que se utilizarn en el dimensionamiento. En especial se utilizarn las siguientes normas y cdigos: - Cdigo ACI-318 para el diseo de hormign armado. - Normas ASTM NCh para controles y ensayos asociados al suelo natural y rellenos, si corresponde.

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Coeficientes o factores de seguridad (FS) para aceptacin del dimensiona-miento. 05.02 METODOLOGIA DE CALCULO Las fundaciones para estructuras autosoportantes de marcos de barra y de lnea podrn recibir las cargas de uno o ms apoyos del pilar del marco. a) Requisitos Geomtricos El extremo superior de las fundaciones de hormign deber quedar al menos 20 cm sobre el terreno natural, adems su parte superior deber tener la pendiente suficiente para que no se acumule agua en torno al montante o pieza de fundacin. La profundidad mnima de fundacin no podr ser inferior a 1,5 m. b) Verificaciones En general, el diseo de estas fundaciones debe cumplir lo siguiente: La tensin de contacto deber ser menor o igual a la tensin de contacto admisible definida en el informe geotcnico. El rea en compresin ser de 100% en condicin de cargas permanentes y un mnimo de 80% para condicin de cargas permanentes + eventuales. La resistencia total al desplazamiento, minorada, deber ser mayor o igual a la solicitacin. Para la verificacin al deslizamiento de la fundacin debido a las solicitaciones eventuales se debern usar los siguientes factores de minoracin de las resistencias: Resistencia por friccin: Resistencia por cohesin: Resistencia por empuje pasivo: 0,77 0,33 0,33

c) Diseo de Fundaciones cuya solicitacin principal es la carga axial Corresponden a fundaciones independientes para cada placa o pata de apoyo de la estructura. La solicitacin principal es la carga axial, que puede ser de aplastamiento o arrancamiento, el esfuerzo de corte a nivel de la superficie de la fundacin es menor y el momento es nulo.

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Todas las fundaciones debern verificarse al arrancamiento y al aplastamiento, para las condiciones de carga ms desfavorables impuestas en el proyecto de las estructuras. Las fundaciones debern dimensionarse al arrancamiento empleando los dos mtodos que se describen a continuacin, adoptando como factor de seguridad final el valor ms bajo obtenido. Mtodo 1: En este primer mtodo, el clculo se har suponiendo que el suelo comprometido en la falla es un tronco de cono o pirmide, que forma con la vertical un ngulo y que alcanza una altura que se medir a partir de la superficie superior de la losa de fundacin o de la superficie inferior del ensanche de sta, si el ensanche es una zarpa hormigonada contra terreno. Mtodo 2: En este segundo mtodo, el clculo se har suponiendo que la falla se produce de acuerdo al esquema fijado por G.G. Meyerhof y J. I. Adams en la publicacin The Ultimate Uplift Capacity of Foundations, procedimiento que se utilizar tambin para calcular la resistencia ltima del suelo de fundacin, adoptando en general criterios conservadores en el caso de los suelos cohesivos. La sobrecarga o suelo que cubre al estrato resistente se la supondr con una resistencia al corte nula y slo se considerar su peso propio. Para los efectos de aplicacin de este mtodo, se considerarn en el clculo los parmetros de corte y pesos unitarios para el suelo indicado en el informe de Mecnica de Suelos desarrollado para la Subestacin. Se hace notar que si la base de la fundacin no tiene zarpa hormigonada contra terreno y el relleno que confina la fundacin no es un relleno controlado, el ngulo es cero y la fundacin se debe dimensionar considerando slo su peso y el del relleno colocado sin control sobre la base de la fundacin. Lo anterior hace recomendable disear la fundacin disponiendo, toda vez que el suelo lo permita, una zarpa en la base de la fundacin que se hormigone contra terreno natural y que siempre se especifique que el relleno sobre la base de la fundacin y que confina el vstago de ella, sea controlado. En general estas fundaciones quedarn dimensionadas por la solicitacin de arrancamiento, pero se debern verificar bajo la accin de la solicitacin de aplastamiento.

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En la condicin de aplastamiento se debe verificar que la tensin de contacto que le transmite la fundacin al suelo sobre el cual se apoya, considerando el esfuerzo normal, las cargas horizontales, el peso de la fundacin y el peso del suelo sobre la zapata de fundacin sea menor que la tensin admisible establecida para el suelo. Una vez seleccionadas las dimensiones y enterramiento de las fundaciones, se dimensionarn los diferentes elementos resistentes, dimensionamiento que se har de acuerdo a las buenas prcticas de diseo y a lo establecido en la norma ACI 318 en su ltima versin. Se recomienda que se usen en el clculo de las armaduras y en la verificacin de las secciones de hormign los factores de cargas establecidos en la citada norma. d) Diseo de Fundaciones Conjuntas En caso que las estructuras sean de base angosta o que las fundaciones aisladas resulten tan grandes que se traslapen entre s, se disearn fundaciones conjuntas. Estas podrn soportar, en una sola fundacin, dos o incluso las cuatro patas de una misma estructura. La solicitacin principal de las "fundaciones conjuntas" es el momento flector y el esfuerzo horizontal en una direccin principal. En general el momento flector y el esfuerzo horizontal en la direccin perpendicular a la principal, as como el esfuerzo normal de arrancamiento o de aplastamiento, es menor. Para dimensionar las "fundaciones conjuntas" considerando las solicitaciones de Aplastamiento ms Volcamiento y de Arrancamiento ms Volcamiento se recomienda usar la metodologa expuesta en Anexo N A de estas especificaciones. El mtodo expuesto en el Anexo N A se basa en el establecido por el Bureau of Reclamation, en su publicacin "Transmission Structures" como mtodo X-Y. Se hace notar que si la base de la fundacin no tiene zarpa hormigonada contra terreno y el relleno que confina la fundacin no es un relleno controlado, el ngulo es cero y la fundacin se debe dimensionar considerando slo su peso y el del relleno colocado sin control sobre la base de la fundacin. Lo anterior hace recomendable disear la fundacin disponiendo, toda vez que el suelo lo permita, una zarpa en la base de la fundacin que se hormigone contra terreno natural y que se especifique que el relleno sobre la base de la fundacin y que confina el vstago de ella, sea controlado. 05.03 SOLICITACIONES SOBRE LAS FUNDACIONES

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El diseador deber calcular las fundaciones considerando las solicitaciones que le entregar el proyectista de las estructuras. Estas solicitaciones debern estar no mayoradas o no aumentadas por los factores de seguridad asociados a los estados de carga de la estructura. La solicitaciones se entregarn aplicadas en la Perforacin de Referencia PR. Este punto corresponde a la unin de las diagonales de las patas de la estructura con los montantes de esquina de sta. Este punto se ubica habitualmente a 10 cm como mnimo por sobre el coronamiento de la fundacin.

06.

BASES DE DISEO DE FUNDACIONES DE ESTRUCTURAS DE SOPORTE DE EQUIPOS ELECTRICOS DE SS/EE

Las fundaciones para estructuras bajas de subestaciones debern disearse de acuerdo a las solicitaciones resultantes del diseo ssmico de estructuras de subestaciones que se indica en la ETG A.0.21 Diseo Ssmico de Estructuras de Subestaciones para estructuras con amplificaciones dinmicas importantes y considerando los tipos de suelo segn el informe geotcnico de la subestacin.

06.01 PARAMETROS BASES Caractersticas del tipo de suelo en que estar la estructura, de acuerdo a los parmetros geotcnicos indicados en el Estudio de Mecnica de Suelos respectivo. Parmetros de diseo ssmico - Intensidad ssmica de diseo - Valor del amortiguamiento - Coeficiente ssmico horizontal y vertical Parmetros de diseo de la fundacin Calidad del hormign: fc (resistencia cilndrica del hormign a los 28 das). Calidad del acero de refuerzo: fy (tensin de fluencia del acero). Calidad del acero estructural que estar en contacto con la fundacin. Calidad de los pernos de anclaje que estarn en contacto con la fundacin. Cuantas mnimas de acero de refuerzo.

Normas, cdigos, etc., que se utilizarn en el dimensionamiento. En especial se utilizarn las siguientes normas y cdigos: - Cdigo ACI-318 para el diseo de hormign armado.

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- Normas ASTM NCh para controles y ensayos asociados al suelo natural y rellenos, si corresponde. Coeficientes o factores de seguridad (FS) para aceptacin del dimensiona-miento. 06.02 METODOLOGIA DE CALCULO En general, el diseo de estas fundaciones debe cumplir lo siguiente: La tensin de contacto deber ser menor o igual a la tensin de contacto admisible definida en el informe geotcnico. El rea en compresin ser de 100% en condicin de cargas permanentes y un mnimo de 80% para condicin de cargas permanentes + eventuales. La resistencia total al desplazamiento, minorada, deber ser mayor o igual a la solicitacin. Para la verificacin al deslizamiento de la fundacin debido a las solicitaciones eventuales se debern usar los siguientes factores de minoracin de las resistencias: Resistencia por friccin: Resistencia por cohesin: Resistencia por empuje pasivo: 0,77 0,33 0,33

Las fundaciones para estructuras de soporte de equipos elctricos y equipos en general son fundaciones nicas y aisladas, que se recomienda dimensionar usando la metodologa que se entrega en Anexo N A y que se basa en lo especificado como mtodo X - Y en la publicacin Transmission Structures del Bureau of Reclamation. En general estas fundaciones estn sometidas a solicitacin de aplastamiento ms volcamiento. En caso de que el Informe de Mecnica de Suelos del sitio permita considerar la colaboracin lateral del suelo que confina la fundacin, ser necesario, an en forma ms exigente que en los casos anteriores, que el relleno que confina la fundacin sea controlado y debidamente especificado o que la fundacin sea hormigonada contra terreno natural. En este caso, se permitir un menor porcentaje de rea comprimida siempre y cuando la tensin lateral sea menor a un medio de la tensin sobre el suelo, calculada con el coeficiente de empuje pasivo. Adems el giro de la fundacin no deber superar el 1,0 %. Para considerar la colaboracin lateral del suelo que confina la fundacin se puede aplicar el mtodo establecido por la "Comisin para la revisin de las Prescripciones Suizas", desarrollado por el ingeniero Sulzberger de la Comisin Suiza Federal.

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Slo en suelos de muy mala calidad geotcnica no ser factible contar con la colaboracin lateral, lo que deber quedar establecido en el correspondiente informe de Mecnica de Suelos del sitio. El dimensionamiento estructural de los elementos de hormign armado se realizar de acuerdo a la ltima versin de la norma ACI 318.

07.

BASES DE DISEO DE FUNDACIONES DE REACTORES Y AUTOTRANSFORMADORES DE SS/EE

Las fundaciones de los autotransformadores y reactores debern disearse de acuerdo a las solicitaciones resultantes del diseo ssmico de estructuras de subestaciones que se indica en la ETG A.0.21 Diseo Ssmico de Estructuras de Subestaciones para estructuras sin amplificaciones dinmicas de importancia y sin giro en torno de un eje horizontal al nivel de la fundacin y considerando los tipos de suelo segn el informe geotcnico de la subestacin Estas fundaciones debern considerar la incorporacin de cajas de anclaje, cuyo diseo debe cumplir lo indicado en las Especificaciones Tcnicas Particulares de cada equipo. 07.01 PARAMETROS BASES Caractersticas del tipo de suelo en que estar la estructura, de acuerdo a los parmetros geotcnicos indicados en el Estudio de Mecnica de Suelos respectivo.

Parmetros de diseo ssmico - Intensidad ssmica de diseo - Valor del amortiguamiento - Coeficiente ssmico horizontal y vertical Parmetros de diseo de la fundacin Calidad del hormign: fc (resistencia cilndrica del hormign a los 28 das). Calidad del acero de refuerzo: fy (tensin de fluencia del acero). Calidad del acero estructural que estar en contacto con la fundacin. Calidad de los pernos de anclaje que estarn en contacto con la fundacin. Cuantas mnimas de acero de refuerzo.

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Normas, cdigos, etc., que se utilizarn en el dimensionamiento. En especial se utilizarn las siguientes normas y cdigos: - Cdigo ACI-318 para el diseo de hormign armado. - Normas ASTM NCh para controles y ensayos asociados al suelo natural y rellenos, si corresponde. Coeficientes o factores de seguridad (FS) para aceptacin del dimensiona-miento. 07.02 METODOLOGIA DE CALCULO En general, el diseo de estas fundaciones debe cumplir lo siguiente: La tensin de contacto deber ser menor o igual a la tensin de contacto admisible definida en el informe geotcnico. El rea en compresin ser de 100% en condicin de cargas permanentes y un mnimo de 80% para condicin de cargas permanentes + eventuales. La resistencia total al desplazamiento, minorada, deber ser mayor o igual a la solicitacin. Para la verificacin al deslizamiento de la fundacin debido a las solicitaciones eventuales se debern usar los siguientes factores de minoracin de las resistencias: Resistencia por friccin: Resistencia por cohesin: Resistencia por empuje pasivo: 0,77 0,33 0,33

08.

DOCUMENTOS QUE SE DEBEN ENTREGAR A TRANSELEC

El Contratista deber entregar para a probacin de TRANSELEC al menos los siguientes documentos: Bases de diseo de fundaciones Memorias de clculo Planos de diseo de fundaciones Planos de detalle o de construccin de fundaciones Especificacin de construccin de fundaciones

08.01 BASES DE DISEO Antes de comenzar con el diseo de las fundaciones (memorias de clculo y planos), el Contratista deber preparar las bases con las que se disearn las fundaciones de

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las estructuras, las que debern ser enviadas a TRANSELEC para sus comentarios, previo al inicio de los diseos. Las bases de diseo debern incluir como mnimo lo indicado en las Clusulas 04, 05, 06 y 07 de estas ETG, segn el tipo de estructura de que se trate. 08.02 MEMORIAS DE CALCULO Una vez que la Ingeniera del Contratista haya incorporado los comentarios de TRANSELEC a las bases de diseo, se podr comenzar con el diseo propiamente tal de las fundaciones. El Contratista deber entregar memorias de clculo para cada fundacin, las que debern contener al menos lo siguiente: a) Bases de diseo En las memorias de clculo se debern incluir las bases de diseo aprobadas en su versin final o hacer referencia al documento respectivo. b) Estados de carga 01 Fundaciones sometidas solo a carga axial Para cada tipo de estructura se debern definir las cargas mximas de arrancamiento y de compresin a nivel de Perforacin de Referencia y el factor de seguridad asociado a dicho estado de carga mxima.

02 Fundaciones sometidas a momento volcante En el caso de fundaciones que reciben las cargas de 2 o ms patas de una estructura, se debern incluir las combinaciones de cargas resultantes sobre la fundacin. En el caso de fundaciones de estructuras de soporte de equipos elctricos, adems se deber entregar un croquis que muestre claramente la ubicacin de las solicitaciones consideradas, as como el valor de cada solicitacin. c) Clculo La memoria de clculo deber incluir los resultados numricos del dimensionamiento o verificacin del diseo. d) Dimensionamiento

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La memoria de clculo deber incluir las dimensiones finales resultante del clculo de la fundacin diseada, es decir, definicin de la geometra y de la armadura. e) Diseo del elemento de traspaso de cargas a la fundacin 01 Fundaciones con barras de fundacin o stub Estas piezas metlicas deben penetrar lo suficiente en la fundacin de hormign para traspasar los esfuerzos de traccin y compresin a las armaduras verticales del vstago o pedestal de la fundacin, segn lo establecido en el cdigo ACI-318. Por facilidad constructiva es conveniente mantener en lo posible, un solo diseo de Stub por cada tipo de torre que sea utilizable en todos los tipos de suelo. De esta forma, no ser necesario realizar modificaciones in-situ de los largos de estas piezas segn los distintos tipos de suelo que se encuentren a lo largo del trazado. 02 Fundaciones con pernos de anclaje El diseo de los pernos de anclaje deber hacerse de acuerdo a lo indicado en la ETG A.0.21 Diseo Ssmico de Estructuras de Subestaciones, Clusula 02.03.a).11 y considerando aceros de las siguientes calidades y normas u otro equivalente: SAE 1010 o SAE 1020 NCh 206 of 56, calidad A37-20 NCh 203 of 77, calidad A37-24 Adicionalmente, los pernos de anclaje debern tener resiliencia garantizada de 27 Joule, medido en ensayo Charpy V-Notch segn Norma ASTM A370, a la temperatura mnima de la zona en que sern utilizados. El valor de la temperatura a que se deber realizar el ensayo no ser en ningn caso superior a 0C. El Laboratorio donde se realicen los ensayos deber ser propuesto por el Contratista y aprobado por TRANSELEC. 08.03 PLANOS DE DISEO Junto con las memorias de clculo, se debern presentar los planos de diseo de las fundaciones de las estructuras, donde al menos se indicar: Tipo de Estructura Tipo de suelo

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Calidad de los materiales (hormign, acero de refuerzo, rellenos, recubrimiento mnimo, etc.) Profundidad de fundacin o enterramiento mnimo Dimensiones generales de la fundacin Cuantas de la armadura de la fundacin Los planos de diseo debern ser entregados junto con las memorias de clculo para la revisin de TRANSELEC. 08.04 PLANOS DE CONTRUCCION Una vez que la Ingeniera del Contratista haya incorporado los comentarios de TRANSELEC a las memorias de clculo y los planos de diseo, se debern presentar los planos de detalle o de construccin de las fundaciones de las estructuras, donde al menos se indicar: Tipo de Estructura Tipo de suelo Calidad de los materiales (hormign, acero de refuerzo, rellenos, recubrimiento mnimo, etc.) Profundidad de fundacin o enterramiento mnimo Dimensiones detalladas de las fundaciones Disposicin en planta de la fundacin. Para el caso de estructuras con fundaciones independientes, se deben incluir las cuatro (4) fundaciones de la estructura indicando las separaciones entre ejes de fundaciones y entre Perforaciones de Referencia para cada alargamiento de patas si corresponde. Detalle de la armadura de la fundacin con inclusin de tablas de fierros Cubicacin de la armadura y del hormign por estructura. Detalle que muestre una pendiente suficiente para que no se acumule agua en torno al montante o pieza de fundacin. Especificaciones particulares que cubran todos los aspectos necesarios para la construccin de la fundacin

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ANEXO N A ESTABILIDAD GENERAL DE FUNDACIONESA.01 INTRODUCCION Este anexo se refiere a la estabilidad general de las fundaciones de estructuras citadas en la presente ETG y est basado en lo especificado como Mtodo X-Y en la publicacin Transmisin Structures del Bureau of Reclamation. Estas fundaciones estarn sometidas a las solicitaciones transmitidas en su nivel basal, por los cables conductores o por los equipos (carga vertical, carga horizontal y momento). Estas solicitaciones se consideran no mayoradas. Para verificar la estabilidad general de las fundaciones se deben verificar dos condiciones: Verificar que la tensin de contacto mxima en el suelo no sobrepase la tensin admisible. Verificar el volcamiento de la fundacin. Para cargas normales el rea comprimida de la fundacin debe ser 100% y para cargas eventuales el rea comprimida de la fundacin debe ser mayor al 80 %. Se entiende que las cargas normales corresponden a solicitaciones permanentes y las cargas eventuales corresponden a solicitaciones espordicas. Para verificar la tensin de contacto en el suelo se debe considerar un 75% del peso del suelo actuante sobre la fundacin, mientras que para verificar el volcamiento de la fundacin se debe considerar el 50% del peso del suelo sobre la fundacin.

A.02 VERIFICACION DE LA TENSION DE CONTACTO MAXIMA EN EL SUELO

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CASO 1: Carga Vertical de Compresin y excentricidades menores a un sexto de sus dimensiones en planta Para el Caso 1 se debe considerar la Figura N 1 de 4. Se calculan las excentricidades con las siguientes expresiones:P = 0,75 W + V + C

ex =

(M x + H x X 0,125 a W )P

ey =

(M

y

+ H y X 0,125 b W ) P

y se calcula la tensin mxima en el suelo con la siguiente expresin: max = K P A

En que: A = Area basal = ab K = Valor que se debe obtener del grfico de la Figura N 4. CASO 2: Carga Vertical de Compresin y Resultante Usualmente Fuera del Tercio Central Para el Caso 2 se debe considerar la Figura N 2 de 4 Se calculan las excentricidades con las siguientes expresiones:P = 0,75 W + V + C

ex =

(M x + H x X 0,25 a W )P

ey =

(M

y

+ H y X 0,25 b W ) P

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y se calcula la tensin mxima en el suelo con la siguiente expresin: = K P A

En que: A = Area basal = ab K = Valor que se debe obtener del grfico de la Figura N 4. CASO 3: Carga Vertical de Traccin Para el Caso 3 se debe considerar la Figura N 3 de 4 La tensin mxima de contacto en este caso no controla el diseo. A.03 VERIFICACION DEL VOLCAMIENTO DE LA FUNDACION CASO 1: Carga Vertical de Compresin y excentricidades menores a un sexto de sus dimensiones en planta Para el Caso 1 se debe considerar la Figura N 1 de 4. En este caso, para verificar el Volcamiento de la fundacin slo se requiere que las excentricidades calculadas en el punto A.02. Caso 1 verifiquen la siguiente relacin, segn sea la condicin de anlisis: Cargas Normales: ex ey 1 + a b 6 Cargas Eventuales:ex a 6

con lo cual el rea comprimida es 100%

y

ey

b 6

con lo cual el rea comprimida es mayor a 80%

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CASO 2: Carga Vertical de Compresin y Resultante Usualmente Fuera del Tercio Central Para el Caso 2 se debe considerar la Figura N 2 de 4 Cargas Normales Slo se consideran en este caso las fundaciones de Estructuras Altas sometidas a solicitaciones permanentes de momento importantes (ejemplo, remate de conductores) Cuando las solicitaciones son slo en un eje se debe verificar una de las siguientes condiciones, segn corresponda: W M x + H x X 0,167 a (V + C ) 2 0,50 a W M y + H y X 0,167 b (V + C ) 2 0,50 b ; (1) (1)

Si la condicin (1) se cumple, se asegura que el rea comprimida de la fundacin es igual a 100 %. Si la condicin (1) no se cumple, la fundacin es insuficiente para cargas normales. Cuando las solicitaciones son en ambos ejes en forma simultnea se deben verificar las siguientes condiciones: ex ey 1 + a b 6 En que: (2)

ex =ey =

(M x + H x X 0,167 a W )P (M y + H y X 0,167 b W )

P P = 0,50 W + V + C

Si la condicin (2) se cumple, se asegura que el rea comprimida de la fundacin es igual a 100 %.

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Si la condicin (2) no se cumple, la fundacin es insuficiente para cargas normales. Cargas Eventuales Cuando las solicitaciones son slo en un eje se debe verificar una de las siguientes condiciones, segn corresponda: W M x + H x X 0,23 a (V + C ) 2 0,56 a ; (3)

W M y + H y X 0,23 b (V + C ) 2 0,56 b

(3)

Si la condicin (3) se cumple, se asegura que el rea comprimida de la fundacin es mayor al 80 %. Si la condicin (3) no se cumple, la fundacin es insuficiente. Cuando las solicitaciones son en ambos ejes en forma simultnea se debe verificar la siguiente condicin: ex ey + 0,23 a b 2 2

(4)

En que:

ex =

(M x + H x X 0,167 a W )P

ey =

(M

y

+ H y X 0,167 b W ) P

P = 0,50 W + V + C

Si esta condicin (4) se cumple, se asegura que el rea comprimida de la fundacin es mayor al 80 %. Si esta condicin (4) no se cumple, la fundacin es insuficiente.

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CASO 3: Carga Vertical de Traccin Para el Caso 3 se debe considerar la Figura N 3 de 4 Para este caso no es necesario asegurar un porcentaje mnimo de rea comprimida de la fundacin. Se deben verificar las siguientes condiciones: W M + H x X + 0,33 a (V C ) 1,25 x ;y 2 0,67 a (5)

M y + H y X + 0,33 b (V C) W 1,25 2 0,67 b

(6)

Si ambas condiciones (5) y (6) se cumplen, la fundacin no presenta problemas de volcamiento. Si alguna condicin (5) (6) no se cumple, la fundacin es insuficiente.

A.04 CONSIDERACIONES ADICIONALES Para el caso de fundaciones compuestas por pilares y relleno compactado entre medio, se puede considerar que el suelo entre los pilares es solidario a la fundacin de hormign si la losa de apoyo es lo suficientemente rgida como para que el conjunto se comporte como cuerpo rgido. Se considera que un buen valor para el espesor de la losa para lograr esto, es un tercio de la separacin libre de los pilares. En este caso, el peso C de la fundacin se puede calcular como hormign x V1 + suelo x V2, donde V1 corresponde al volumen de los pilares y la losa y V2 corresponde al volumen del relleno compactado entre medio. El peso W ser el peso del suelo contenido en el paraleleppedo o el peso del suelo contenido en el cono, segn corresponda, menos el peso correspondiente al volumen V2 descrito en el prrafo precedente.

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