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MEMORIA DE CÁLCULO - SISTEMA DE IZAJE
REV. C
Líder de Disciplina
Jefe de Proyecto
Cliente ABB
Código Interno Código Cliente
REVISIONES
Rev. Descr ipción Fecha Desarro llado Ver if icado Val idadoA Emitido para revisión Interna 15-08-15B Emitido para revisión Interna 17-08-15C Emitido para revisión Interna 19-08-15
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TABLA DE CONTENIDO
1. OBJETIVOS ..................................................................................................................... 3
2.
ALCANCE ........................................................................................................................ 3
3. BASES DE DISEÑO ....................................................................................................... 3
4. CARACTERISTICAS DE LOS MATERIALES ................................................................. 4
5. CARGAS DE DISEÑO ..................................................................................................... 4
6
METODOLOGIA DE CÁLCULO ...................................................................................... 5
7 ANALISIS ESTRUCTURAL DE ESTRUCTURA DE IZAJE ............................................. 5
8 ANALISIS DE OREJA DE IZAJE EN MARCO DE ESTRUCTURA ................................. 6
9 ANALISIS DE UNION DE 8 PERNOS DE ESTRUCTURA DE IZAJE ............................. 7
10 ANALISIS DE UNION ENTRE PERFILES HSS 8"X4"X3/8"............................................ 7
11
RESULTADOS DE ESTRUCTURA DE IZAJE ................................................................ 8
12 RESUMEN DE RESULTADOS DE ESTRUCTURA DE IZAJE ACTUAL ...................... 10
13 RESULTADOS DE LA OREJA DE IZAJE EN MARCO DE ESTRUCTURA ................. 11
14 RESULTADOS DE UNION DE 8 PERNOS DE ESTRUCTURA DE IZAJE .................. 13
15 RESULTADOS DE CALCULO DE REFUERZOS PARA UNION DE PERFILES HSS
8"X4"X3/8" ..................................................................................................................... 14
16
CONCLUSIONES .......................................................................................................... 15
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MEMORIA DE CÁLCULO – SISTEMA DE IZAJE
Fig.1 Vista Isométrica del Sistema de Izaje.
1. OBJETIVOS
El presente documento, tiene como objetivo dar a conocer los resultados obtenidos del análisis
estructural mecánico de la Estructura para el Sistema de Izaje, en virtud del cumplimiento de la
normativa vigente aplicable, para garantizar su factibilidad técnica.
2. ALCANCE
El estudio comprenderá la modelación, evaluación y análisis de resultados concernientes a los
esfuerzos y desplazamientos estructurales de los elementos que conforman la Estructura para el
Sistema de Izaje.
3. BASES DE DISEÑO
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ASTM A-36 – Standard Specification for carbon Structural Steel.
ASTM A-325 – Standard Specification for Structural Bolts.
4. CARACTERISTICAS DE LOS MATERIALES
Perfiles Estructurales:-HSS 8”X4”X3/8” ASTM A-36
-HSS 6”X4”X3/8” ASTM A-36
Planchas Estructurales
-Planchas de 1 ½” ASTM A-36
5. CARGAS DE DISEÑO
5.1 CARGA MUERTA
Lo conforman el peso propio de todos los perfiles que forman parte de la estructura.
5.2 CARGA VIVA
Para el análisis consideraremos una carga viva de 50,000 Kg distribuida en 4 puntos
(12,500Kg.) como se muestra en la siguiente figura.
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6 METODOLOGIA DE CÁLCULO
6.1 CONDICIONES DE DISEÑO
Para el análisis consideraremos 04 elementos que simularán las Eslingas de Izaje, estas
convergen a un punto en el cual la Grúa izara la estructura, este último se considerará como
restricción para el análisis en la presente memoria de cálculo.
Fig.3 Restricción de Movimiento Aplicada a la Modelación de la Estructura.
6.2 COMBINACIONES DE CARGASEGUN LA NORMA ASIC METODO LRFD
1.4 DL (DSTL 1)
1.2 DL + 1.6 LL (DSTL 2)
7 ANALISIS ESTRUCTURAL DE ESTRUCTURA DE IZAJE
El cálculo se realizó utilizando el software especializado para Diseño de Estructuras Metálicas
SAP2000.
Restricción
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8 ANALISIS DE OREJA DE IZAJE EN MARCO DE ESTRUCTURA
Condiciones de diseño:
Carga Aplicada a la Oreja de Izaje.
F=50000/4 = 12,500 Kg. X 9.8 = 122,500 N
Fig.4 Fuerza Aplicada a la Oreja.
Condiciones de borde aplicados a la oreja de Izaje.o Restricciones de Movimiento Color Verde
o Gravedad (9.8m/s2) Color Rojo
o Fuerza Aplicada (122,500 Kg.) Color Magenta
o Material ASTM A-36
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9 ANALISIS DE UNION DE 8 PERNOS DE ESTRUCTURA DE IZAJE
La unión empernada en la estructura tiene 08 pernos dispuestos de forma horizontal, el diagrama
de fuerzas es el que se muestra en la siguiente Figura.
Fig.6 Diagrama de Fuerzas actuantes en unión empernada.
10 ANALISIS DE UNION ENTRE PERFILES HSS 8"X4"X3/8"
La unión entre perfiles se realizará con 02 planchas de refuerzo del mismo espesor que el perfil
HSS 8"X4"X3/8" como se muestra en la siguiente figura.
18416Kg.
12336 Kg.
12500 Kg.
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11 RESULTADOS DE ESTRUCTURA DE IZAJE
11.1 RATIOS DEMANDA/CAPACIDAD
Fig.8 Ratios de Demanda/Capacidad.
11.2 DIAGRAMA DE MOMENTOS FLECTORES
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11.3 DESPLAZAMIENTOS
Fig.10 Desplazamientos Escala de Deformación 1:30
11.4 DIAGRAMAS Y DESPLAZAMIENTOS
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12 RESUMEN DE RESULTADOS DE ESTRUCTURA DE IZAJE ACTUAL
Ratios de perfiles que forman la estructura de Izaje.
TABLE: Steel Design 1 ‐ Summary Data ‐ AISC‐LRFD99
Frame DesignSect DesignType Status Ratio RatioType Combo Location
Text
Text
Text
Text
Unitless
Text
Text
m
2
HSS6X4X.375
Beam
No
Messages
0.548209 PMM
DSTL2
3.33818
3 HSS6X4X.375 Beam No Messages 0.548209 PMM DSTL2 2.78182
5
HSS6X4X.375
Beam
No
Messages
0.053219 PMM
DSTL2
3.33818
6
HSS8X4X.375
Beam
No
Messages
0.544154 PMM
DSTL2
4.695
7 HSS8X4X.375 Beam No Messages 0.544154 PMM DSTL2 4.695
103
HSS6X4X.375
Beam
No
Messages
0.046712 PMM
DSTL1
2.78182
232 HSS6X4X.375 Beam No Messages 0.053219 PMM DSTL2 3.33818
Tabla 1 Ratios Demanda-Capacidad de Elementos Estructurales.
El elemento más esforzado es el Frame 7
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ITEM MU MOMENT (Kg.m) phi*Mn (Kg.m) FDS
Frame 7 994.02 7017.82 6.4
Tabla 2 Resumen de Resultados-Momentos y Factor de Seguridad.
ITEM AXIAL FORCE (Kg.) phi*Pnc (Kg.) FDS
Frame 7 18416.34 45100.71 2.5
Tabla 3 Resumen de Resultados-Fuerza Axial y Factor de Seguridad.
ITEM
ALLOWANCE
DEFLECTION
mm
(L/240)
ACTUAL
DEFLECTION
(mm)
STATUS
Frame
7
37.36
24.29
OK
Tabla 4 Resumen de Resultados-Deflexión.
13 RESULTADOS DE LA OREJA DE IZAJE EN MARCO DE ESTRUCTURA
13.1 ESFUERZOS EN OREJA DE IZAJE
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13.2 DESPLAZAMIENTOS EN LA OREJA DE IZAJE
Fig.14 Desplazamientos de la Oreja de Izaje.
13.3 FACTOR DE SEGURIDAD EN LA OREJA DE IZAJE
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14 RESULTADOS DE UNION DE 8 PERNOS DE ESTRUCTURA DE IZAJE
14.1 GEOMETRIA DE UNION
Fig.16 Geometría de Unión empernada de estructura de Izaje.
14.2 RESULTADOS DE UNION DE 8 PERNOS EN ESTRUCTURA DE IZAJE
8 Pernos
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15 RESULTADOS DE CALCULO DE REFUERZOS PARA UNION DE PERFILES HSS 8"X4"X3/8"
CÁLCULO DE SOLDADURA Y DIMENSIONES DE PLANCHA DE REFUERZO ENTRE UNIÓN
DE
PERFILES
HSS
8"X4"X3/8"
Datos de
Entrada
Unidades
Fuerza Total 40699.55 Lbs.
Numero de Planchas 2
Fuerza por Plancha 20349.77 Lbs.
F 20349.77 Lbs.
F 20349.77 Lbs.
Espesor de Perfil HSS 8"X4"X3/8" 0.349 Pulg.
Espesor de
Plancha
Refuerzo
0.375
Pulg.
W max (pulg.) 0.75 x e min 0.262 Pulg.
Wmin 0.188 Pulg.
Esfuerzo Permisible Sy (Electrodo E‐60XX) 9600 Lbs./Pulg.2
Rango de espesor de Soldadura 0.188
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Dimensiones de Plancha de Refuerzo
Resultados
Dimensiones de Plancha Unidades
A Largo [2x(Lw+3")] 14.5 Pulg.
B Ancho
4”
‐[(0.375”+W)x2]
2.75
Pulg.
e Espesor 3/8 Pulg.
Fig.18 Cálculo de Soldadura y Dimensiones de Plancha de Refuerzo en unión de perfiles 8"X4"X3/8".
16 CONCLUSIONES
De acuerdo a los resultados obtenidos del análisis y con las especificaciones listadas en el numeral
3 de la presente Memoria de Cálculo, se concluye:
La estructura tiene un FDS de 6.4 para el caso de los Momentos Flectores y de 2.5 para la
carga axial en su elemento más exigido.
0.517 < 1 OK.
Se concluye que para las condiciones de carga asignadas a la estructura, esta se comportará
con adecuada resistencia mecánica en el servicio asignado.
A partir de este diseño se puede mejorar el comportamiento mecánico de la estructura con
arriostres en cruz entre las Vigas principales o cartelas de refuerzo en las uniones entre perfiles
estructurales.
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