ELECTRIFICADORA DEL META S.A. E.S.P. CAPITULO 2 ESPECIFICACIONES DE DISEÑO DE OBRAS CIVILES CU-389-EMSA-ES-CI

Transcripción

1 AMPLIACION DE LA SUBESTACIONES SURIA, PUERTO LOPEZ Y PUERTO GAITAN 115 kv. ELECTRIFICADORA DEL META S.A. E.S.P. CAPITULO 2 ESPECIFICACIONES DE DISEÑO DE OBRAS CIVILES JUNIO DE 2013

2 1. GENERALIDADES Introducción Información de Documentos y Normas CRITERIOS DE DISEÑO Generalidades Levantamiento Topográfico Estudio de Suelos Espectro de Diseño ADECUACION DEL LOTE Acabado de Patio Drenajes VÍAS INTERNAS Diseño de la Estructura del Pavimento Flexible CERRAMIENTOS Cerramiento en Alambre de Púas INFORMACIÓN DE REFERENCIA CANALIZACIONES DE CABLES, CAJAS DE TIRO Y DUCTOS Generalidades CIMENTACIONES PARA PÓRTICOS Y EQUIPOS Cargas para Fundaciones de Pórticos y Equipos Combinaciones de Carga y Factores de Sobrecarga LISTA DE PLANOS ENSAYOS Resistencia Plasticidad y Asentamiento Diseño de las Mezclas de Concreto Concreto de Plantas de Mezclas

3 1. GENERALIDADES 1.1. Introducción Este documento presenta los principales criterios de Diseño y metodologías en los cuales se basarán los diseños de las obras civiles para la ampliación de las subestaciones Suria, Puerto Lopez y Puerto Gaitán. El Contratista deberá realizar todos los diseños que se detallan en estas especificaciones y diseñar cualquier otra actividad de ingeniería que sea necesaria para dar cumplimiento al alcance del contrato. En general, dichas actividades de ingeniería comprenden: Levantamiento Topográfico Estudio de Suelos Espectro Sísmico Demolición de las estructuras de equipos, cerramientos, cunetas y canales y demás obras que puedan interferir con las obras a realizar. Adecuación del lote Diseño de estructuras metálicas y cimentaciones de equipos Diseño de cárcamos y ductos Diseño de pavimentos Diseño de Drenajes y Desagües Elaboración de planos As Built 1.2 Información de Documentos y Normas Los diseños serán realizados en base de los siguientes documentos y normas: Estudio de suelos documento CU-389-EMSA-INF-CI-001 International Building Code 2003 Norma Colombiana de construcción Sismo resistente NSR 10 Norma ASCE 74 Norma IEC Short-circuit current Calculatión of effects, Edición 3,

4 2. CRITERIOS DE DISEÑO 2.1. Generalidades En los planos de planta general de obras se presenta la ubicación del patio de la subestación, cimentaciones de pórticos, de equipos, cárcamos, drenajes, vías internas, cerramientos etc. Este capítulo tiene como objeto describir guías de diseño en los aspectos pertinentes a memorias de cálculo y planos. El CONTRATISTA deberá realizar todos los estudios de ingeniería civil, de suelos, geotécnicos, topográficos y especializados requeridos para adelantar los diseños detallados de todas las obras civiles necesarias para la construcción de la ampliación de las Subestaciónes. La información técnica aquí suministrada no releva al CONTRATISTA de su responsabilidad de realizar todos los estudios mencionados. EMSA ESP en el futuro podrá hacer uso de toda la documentación técnica que se produzca dentro del desarrollo del contrato, sin ninguna restricción y cuando lo considere conveniente, ya sea en el desarrollo de este contrato, en el desarrollo de otros contratos con otras firmas o en el desarrollo de actividades internas y del sector eléctrico. Para la realización de los diseños se tendrá en cuenta el Reglamento Colombiano de Construcción Sismo Resistente NSR-10, aplicando los espectros sísmicos y las velocidades de viento, área de amenaza sísmica correspondiente y demás normas establecidas para el proyecto. Los materiales a utilizar serán los siguientes: Concreto f c = 21 MPa con utilización de cemento portland tipo I y relación agua-cemento según diseño de mezclas para las estructuras de concreto. Se consideran recubrimientos de 70 mm. para estructuras de concreto colocadas directo con el suelo natural y recubrimientos de 50 mm. para estructuras que quedarán en contacto con llenos de diferente material. Para empotramiento de ductos o tuberías se especificará concreto f c = 17.5 MPa. Concreto pobre o de limpieza f c = 14 MPa. Acero de refuerzo corrugado con límite de fluencia de 420 MPa. Norma ASTM A-706, grado 60. Mallas electrosoldadas con límite de fluencia 490 MPa. Norma ASTM A-497. En el diseño de estructuras se definirá un coeficiente de reducción R de acuerdo a 4

5 las consideraciones propias del diseño y a las características de los materiales a utilizar los cuales se especifican a continuación: Coeficientes de reducción R: Estructuras para pórticos 2.5 Estructuras para equipos Levantamiento Topográfico El CONTRATISTA ejecutará la topografía realizando los levantamientos planimétrico y altimétrico con sus correspondientes amarres a los puntos existentes cercanos a la Subestación. Este estudio permitirá obtener la información requerida para definir los volúmenes de movimientos de tierra y las áreas disponibles para la disposición final de patios de conexiones. En los planos del estudio topográfico también se incluirán las zonas donde posiblemente se pueden encausar los drenajes y desagües de la subestación, con los detalles de cunetas, sumideros y otras obras de drenaje existentes en estas áreas. En los planos topográficos se identificará el lote de terreno con sus vías de acceso, caminos, construcciones y/o edificaciones, líneas eléctricas y de telecomunicaciones y otros accidentes topográficos importantes, indicando su altura y relación con los levantamientos Estudio de Suelos Este estudio tiene como objetivo determinar los parámetros para el diseño y la construcción de estructuras en contacto con el suelo que garanticen un comportamiento adecuado de las cimentaciones, rellenos y demás obras. Los estudios de suelos deben ajustarse a los requisitos de la Norma NSR-10 y contener básicamente la siguiente información: Perfil estratigráfico Profundidad del nivel freático Clasificación del suelo Ensayos de Laboratorio, tales como: Humedad natural Peso unitario Resistencia a la compresión inconfinada 5

6 Límites de Atterberg Granulometría, entre otros. Ensayo para diseño de pavimento de vías, CBR Cálculo de capacidad portante Cálculo de asentamientos Recomendaciones para el diseño de cimentaciones Recomendaciones para resistencias del concreto a utilizar en las diferentes estructuras Espectro de Diseño El espectro de diseño a aplicar, debe ser calculado por el contratista y se realizará de acuerdo con las especificaciones del Reglamento Colombiano de Construcción Sismo Resistente NSR-10 y los datos del sitio suministrados en el estudio de suelos, seleccionando como aceleración espectral el mayor valor obtenido; se debe realizar además los espectros para diferentes amortiguamientos y para diferentes valores de Sa, dependiendo del R aplicado al tipo de estructura a diseñar. 3. ADECUACION DEL LOTE El contratista deberá efectuar todos los estudios pertinentes, topográficos y de suelos, a fin de elaborar un proyecto de adecuación que permita construir la ampliación a nivel del patio existente. En esta actividad están incluidos los movimientos de tierra necesarios para disponer de las áreas que el proyecto requiere para su construcción. El terreno bajo la capa de grava de acabado de patio, debe quedar perfilado con una pendiente mínima del 0.5%, que permita un drenaje apropiado de las aguas lluvias Acabado de Patio Para el acabado final del patio de conexiones se utilizará una capa de grava de mínimo 0.10 m. de espesor, con material de tamaños entre ¾ y 2. 6

7 3.2. Drenajes Para el drenaje de las aguas lluvias en patios se buscará manejar el escurrimiento de las aguas lluvias mediante un sistema de filtros y colectores, complementado con cunetas cuando las condiciones del terreno lo requieran. La superficie del terreno adecuado (sin la capa de acabado final) se diseñará con una pendiente mínima del 0,5% para permitir el escurrimiento del agua y evitar empozamientos bajo la capa de grava. Las tuberías para filtros y colectores se construirán utilizando tubería PVC-P y serán dimensionadas para trabajar al 75% de su capacidad máxima, a flujo libre con las lluvias máximas correspondientes a la intensidad propia de la zona, considerando las épocas con registros históricos de lluvia, consultadas con el IDEAM. Las vías serán diseñadas de modo que su escurrimiento sea natural hacia los patios o el exterior por medio de sumideros y donde se requiera previendo pasos en los bordillos u elementos que la delimitan. Para el diseño de los elementos colectores se aplicará la fórmula racional, que determina el caudal de escorrentía para dimensionamiento de cunetas o colectores a partir de la intensidad de la lluvia, el área aferente y el coeficiente de afluencia. La tubería a utilizar será de un diámetro entre 6 y 8 de acuerdo al área aferente. Las cajas de inspección serán cuadradas con dimensión interior libre de 0.80 m. y sus paredes serán impermeabilizadas por ambas caras. Los concretos para cunetas y obras de drenaje serán de f c = 17,5 MPa. Las descargas de estos drenajes se conectarán con el sistema de desagüe existente. 4. VÍAS INTERNAS Las vías internas de la subestación se diseñarán en pavimento asfáltico. Las vías internas de la subestación deben tener un alineamiento igual al mostrado en el plano de disposición física de la subestación, con anchos iguales a los de las vías existentes, ya que son prolongación de estas, lo mismo que el ancho de los andenes adyacentes y las vías con un radio de curvatura hacia el interior de 6.0 m. 7

8 La estructura de las vías se definirá a partir de los parámetros de resistencia del suelo mediante el ensayo CBR. Las vías estarán delimitadas con bordillos de concreto prefabricados o vaciados en el sitio, los cuales sobresaldrán 0.15 m sobre estas. Los bordillos tendrán 0.15 m de espesor en su parte superior y deberán tener longitud suficiente para quedar bien anclados en el terreno de fundación.. Adicionalmente se dejarán aberturas de paso cada 3 metros que permitan la circulación del agua hacia los sumideros, cunetas o filtros de los patios Diseño de la Estructura del Pavimento Flexible El Contratista preparará el diseño de las vías y de la estructura del pavimento y la someterá a la aprobación del Interventor. En principio solo se podrá modificar solamente los espesores de la base y de la sub-base, pero es responsabilidad del Contratista el diseño final de la obra, su estabilidad y buen desempeño, para el diseño se deberá tener en cuenta la temperatura del sitio. Será responsabilidad del Contratista la ejecución de los ensayos de campo y de laboratorio, que le permitan determinar los parámetros del suelo de la sub-rasante, que le sirvan de base para el diseño de la estructura final del pavimento flexible, entre las cuales se cuentan los de clasificación del suelo (granulometría, límites para la fracción fina, dureza) y los necesarios para determinar la capacidad de carga de la sub-rasante (C.B.R. o Módulo de Reacción). 5. CERRAMIENTOS El cerramiento se debe diseñar tal como se encuentra el cerramiento existente para guardar uniformidad. Cualquier otra solución debe ser sometida a la consideración de EMSA ESP. El concreto para la cimentación del cerramiento será de f c = 21 MPa. En los planos de disposición general de obra se presentará el alineamiento previsto para el cerramiento que se requiera en la subestación Cerramiento en Alambre de Púas En los planos de diseño el contratista debe indicar las cercas en alambre de púas, tomando la información de los planos topográficos, localización general del proyecto o indicaciones de EMSA-ESP y/o el Interventor. 8

9 6. INFORMACIÓN DE REFERENCIA EMSA-ESP, suministra a nivel informativo los siguientes estudios técnicos adelantados, los cuales no relevan al CONTRATISTA de su responsabilidad de realizar todos los estudios necesarios para adelantar los diseños de ingeniería de detalle, requeridos en la ampliación de la subestación mencionada: - Levantamiento Topográfico - Sondeos referenciales de suelos y - Planos de ingeniería básica generados para el proyecto. 7. CANALIZACIONES DE CABLES, CAJAS DE TIRO Y DUCTOS 7.1. Generalidades Este capítulo se refiere al diseño de cárcamos a continuación de los existentes y de las mismas dimensiones y características, materiales y detalles para guardar uniformidad. Todos los cárcamos serán provistos de bandejas metálicas tipo escalera para soporte de los conductores. La losa de piso se diseñará con una pendiente longitudinal igual al 0,5%. Los drenajes de los cárcamos y de las cajas de tiro, se conectarán a la red de desagüe existente en la subestación. El alineamiento y ubicación de los cárcamos, se hará de forma tal que se minimice la longitud de cables requeridos, y se coordinará con las previsiones de drenaje de patio. No se prevén ductos embebidos en los cimientos de los equipos. Las cajas de tiro serán lo suficientemente amplias para permitir un fácil manejo de los cables. Tendrán tapas de concreto en los patios y en lámina de Alfajor al interior del edificio de control. Los concretos para muros y losas de los cárcamos y las cajas de tiro será de f c=21 MPa. 8. CIMENTACIONES PARA PÓRTICOS Y EQUIPOS El diseño de cimentaciones de pórticos y equipos, se realizará considerando los resultados del estudio de suelos del sitio, para determinar el rango de presiones que se puede transmitir al suelo con el objeto de garantizar que los asentamientos sean menores a los límites máximos. 9

10 Los asentamientos totales deben ser menores de 2.5 cm y los asentamientos diferenciales que se presenten deben ser menores a 2 cm en cimentaciones para pórticos y de 1 cm en cimentaciones para equipos. En general las cimentaciones se dimensionarán para resistir el volcamiento o arrancamiento inducido por cargas de trabajo, con un factor de seguridad mínimo de 1.5 en las condiciones más severas de carga. Los eventos de carga a considerar corresponden a las combinaciones de peso propio, viento, tensiones mecánicas de los conductores, corto circuito y sismo. Los diseños en general se harán con pedestales y placa dependiendo de la magnitud de las cargas y las características del suelo, de tal manera que se obtenga una fundación estable y económica. Para los pedestales el área de refuerzo será mínimo veces su área. El refuerzo por contracción y temperatura en losas deberá tener una cuantía mínima de , este refuerzo se colocará en ambas caras del elemento. Se considerarán recubrimientos de 75 mm para estructuras en contacto directo con el suelo natural y recubrimientos de 50 mm para estructuras que estarán en contacto con llenos en material de préstamo. En los pedestales se preverá una capa de 10 cm de concreto secundario de f c = 21 MPa, con parrilla de refuerzo por temperatura, para ser colocado con posterioridad al montaje y nivelación de las estructuras. La superficie de acabado final de los pedestales de la fundación se terminará a una altura mínima de 0.20 m sobre el nivel de acabado de grava del patio. Los pedestales quedarán con un terminado en la parte superior en forma de diamante que evite el encharcamiento de agua Cargas para Fundaciones de Pórticos y Equipos Las estructuras para equipos y pórticos de las subestaciones del proyecto, estarán sometidas a cargas de tensión estática y electrodinámica de cortocircuito sobre los conductores en barrajes, cables de guarda y conductores de conexionado entre los equipos; cargas asociadas a las estructuras como equipos, accesorios de anclaje, (cadenas de aisladores y herrajes), plataformas, mandos, cargas de accionamiento de equipos y las cargas de peso propio, viento, sismo, montaje y mantenimiento. 10

11 Las cargas de diseño de fundaciones se obtendrán del análisis estructural realizado a cada estructura obteniendo las cargas a nivel de fundación. Las cargas de conexión deben calcularse considerando los efectos más críticos de tiro, viento y cortocircuito, garantizando el Contratista el adecuado comportamiento de los equipos. Para el caso de corto circuito las cargas se calcularán de acuerdo con la norma IEC 865 Short circuit currents calculation of effects Cargas de peso propio Se deben estimar las cargas de peso propio de las estructuras de acuerdo con las propiedades asignadas en la etapa de diseño a los elementos que conformarán las columnas y soportes de equipos, adicionando el peso de las platinas, elementos de conexión y galvanizado. Los pesos propios de los equipos que serán soportados por las estructuras deben ser determinados con base en las propiedades de los equipos a suministrar. Así mismo se deben considerar los pesos propios y la ubicación de las cajas de mando y de los mecanismos de accionamiento, entre otros. Cargas de viento Para la estimación de las cargas de viento sobre las estructuras se debe seguir la metodología ilustrada en el documento de "Guide linesfor Electrical Transmission Line Structural Loading", Manual No 74 de la ASCE y el capítulo B del Reglamento Colombiano de Construcción Sismo Resistente NSR-10. Cargas de sismo Para el cálculo de las cargas de sismo se debe utilizar los espectros de diseño de la misma norma, definidos en la Sección 2.6 ESPECTRO DE DISEÑO. Las componentes verticales de los movimientos sísmicos de diseño se deben tomar como las dos terceras partes de los valores correspondientes a los efectos horizontales y se aplicarán tanto en la dirección de la gravedad como en la dirección contraria a ésta, las cargas serán aplicadas en dirección transversal y vertical de acuerdo con las combinaciones indicadas en Reglamento Colombiano de Construcción Sismo Resistente NSR Combinaciones de Carga y Factores de Sobrecarga Todas las estructuras para soportes de equipos y pórticos de las subestaciones del proyecto deben ser diseñadas para la combinación más crítica de carga a tiro unilateral. Los eventos de carga correspondientes a las combinaciones de peso propio, viento, tiro, cortocircuito y 11

12 sismo horizontal y vertical, deben tener los siguientes factores de sobrecarga: P1= 1,5Pp + 1,7 Ct P2= 1,2Pp + 1,3 Ct + 1,3 Cv P3= 1,2Pp + 1,1 Cc + 1,3 Cv P4= 1,2Pp + 1,3 Ct + 1,0 Csx,y +/- 1,0 Csv P5= 1,2 Pp + 1,1 Cc Para los estimativos de las deflexiones máximas y cargas en servicio a nivel de fundación en las estructuras, se deben considerar las siguientes combinaciones: P6= 1,0Pp + 1,0 Cc P7= 1,0Pp + 1,0 Cc + 1,0 Cv P8= 1,0Pp + 1,0 Cc + 0,7 Csxy +/- 0,7 Csv Donde: Pi: Combinación de carga Pp: Peso propio de la estructura, equipos, accesorios y conductores de la conexión Cv: Cargas de viento sobre equipos y estructuras Ct: Cargas por tiro de los conductores de conexión, se debe considerar tiro unilateral (un solo sentido, caso más desfavorable). Cc: Cargas sobre conductores por efecto de cortocircuito Cs: Cargas por sismo horizontal sobre conductores, equipos y estructuras, obtenidos con coeficientes sísmicos últimos. Csv: Cargas por sismo vertical sobre conductores, equipos y estructuras, obtenidos con coeficientes sísmicos últimos. 9. LISTA DE PLANOS El Contratista debe prepara y someter a aprobación de EMSA ESP, como mínimo la siguiente documentación para casa subestación: 1. Plano Topográfico. 2. Localización General del Proyecto. 3. Localización Bases de Pórticos y Equipos. Secciones longitudinal y transversal, con alturas de conexión y geometría de los pórticos y Soportes para equipos. 4. Cimentaciones de Pórticos y Equipos. Detalles de Cimentaciones y cuadro de hierros. 5. Plano de detalles pórticos y siluetas. Detalles de anclajes y demás requerimientos de las estructuras. 6. Isométrico árboles de carga pórticos 115 kv. 12

13 7. Siluetas de Pórticos y de Soportes de equipos. 8. Cárcamos, cajas de inspección eléctricas y Malla a Tierra. Detalles de Cárcamos, cajas de inspección y ductos. 9. Planta de Drenajes y Desagües. Detalles de drenajes, cunetas y cajas de inspección. 10. Vías Internas vista en Planta Secciones de vías y detalles de bordillos. 11. Iluminación y Tomas de control Vista en planta. 12. Planta de Cerramiento. Cortes y detalles. Todo lo anterior acompañado de las memorias respectivas 10. ENSAYOS El Contratista debe ejecutar los ensayos necesarios para la determinación de las características de los materiales que se utilizarán en los diferentes llenos, tales como: Granulometría, Límites de Atterberg, Próctor Modificado y C.B.R. En los terraplenes de lleno debe ejecutarse como mínimo un ensayo de densidad en el campo por cada 400 m2 por capa o los que considere necesario el Interventor dependiendo de las condiciones que se presenten. La toma, transporte y manejo de muestras, la ejecución de los ensayos y sus costos serán a cargo del Contratista. El Contratista está obligado a presentar a la Interventoría los resultados de los ensayos a más tardar 5 días hábiles después de ejecutados éstos. El Interventor, podrá suspender cualquier tipo de trabajo que a su juicio considere necesario los resultados de los ensayos del laboratorio, o del resultado de las muestras tomadas y no entregadas oportunamente por el Contratista Resistencia La resistencia especificada del concreto (f c) para cada una de las diferentes estructuras será la indicada en los planos o en estas especificaciones. Los requisitos de resistencia se verificarán mediante ensayos a la compresión, de acuerdo con los métodos de la designación ASTM C-39 o del Reglamento Colombiano de Construcción Sismo Resistente NSR-10. El diseño de las mezclas de concreto, se debe elaborar de manera que se asigne una resistencia a la compresión promedio tal que, se minimice la frecuencia de resultados de pruebas de resistencia por debajo de la especificada. Como consecuencia, el diseño de las mezclas de concreto debe hacerse para una resistencia crítica (f c) = 1,25 f c (o sea un 25% mayor que la resistencia (f c) indicada en los planos o en estas especificaciones). 13

14 10.2. Plasticidad y Asentamiento La mezcla debe tener una plasticidad que permita su apropiada consolidación en las esquinas, ángulos de las formaletas y alrededor del acero de refuerzo con los métodos de colocación y compactación utilizados en el trabajo, pero sin que ocurra segregación de los materiales ni demasiada exudación en la superficie. El concreto debe proporcionarse y producirse de modo que tenga un asentamiento comprendido entre 4 cm y 10 cm. Para cada parte de las estructuras, el asentamiento será el mínimo con el cual pueda compactarse apropiadamente el concreto por vibración Diseño de las Mezclas de Concreto El diseño de mezclas comprende la determinación de la cantidad en dan de cada uno de los componentes de la mezcla para producir un metro cúbicos (m3) de concreto de la resistencia especificada. El Contratista debe tener en cuenta en los diseños de las mezclas, las limitaciones que impone el Reglamento Colombiano de Construcción Sismo Resistente NSR-10, para el tamaño máximo del agregado grueso. La responsabilidad del diseño de las mezclas de concreto que se utilice en la obra, depende por completo del Contratista. El diseño se debe hacer para cada clase de concreto solicitado en estas especificaciones, con los materiales aprobados por el Interventor, con base en los ensayos previos de laboratorio. Sin embargo, todos los diseños de mezclas, sus modificaciones y revisiones deben ser sometidos a la aprobación del Interventor. Por cada diseño de mezcla que se someta a aprobación o cuando el Interventor lo requiera, el Contratista debe suministrar por su cuenta, muestras de las mezclas diseñadas que representen, con la mayor aproximación posible, la calidad del concreto a utilizarse en la obra, además de los resultados de los ensayos correspondientes a cada muestra. La aceptación de las obras depende de su correcta ejecución y de la obtención de la resistencia mínima a la compresión especificada (f'c) en la respectiva resistencia del concreto; la resistencia debe ser determinada con base en las mezclas realmente incorporadas en tales obras Concreto de Plantas de Mezclas Los concretos suministrados por plantas de mezclas deben cumplir con los requerimientos de estas especificaciones. El Contratista debe entregar al Interventor Certificados de calidad de las mezclas que suministran las plantas que se utilicen en la obra. 14