memoria de cálculo ava

A 10/10/2008 APROBACION C.O.M M.S.I N.A.L

POR REV. APR. APR

REV FECHA EMITIDO PARA INGENIERIA AVA MONTAJES CODELCO

CORPORACION NACIONAL DEL COBRE DE CHILE GERENCIA CORPORATIVA DE ABASTECIMIENTO

DIVISION CODELCO NORTE CONTRATO N 4500889892

PROYECTO

AUMENTO CAPACIDAD BOTADERO RIPIOS PTMP, ETAPA III

VALIDACIN MEMORIA DE CLCULO ESTRUCTURA Y FUNDACIN MESA CORREA 220-CV-02

AM-5508-MMCC-001-D-A

MESAS TIPO ABC CORREA 220-CV-02

VALIDACIN MEMORIA DE CLCULO ESTRUCTURA Y FUNDACIN MESA

CORREA 220-CV-02 Documento Codelco:

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AUMENTO CAPACIDAD BOTADERO RIPIOS PTMP, ETAPA III Pgina 0 de 9

I N D I C E

ITEM CONTENIDO PG.

1. INTRODUCCIN .................................................................................................. 1

2. ALCANCE ............................................................................................................ 1

3. ANTECEDENTES................................................................................................. 1

3.1 Estructuracin y Modelacin .................................................................................1

4. DISEO DE LA OBRA ......................................................................................... 2

4.1 Mtodo de Anlisis .................................................................................................2

4.2 Materiales ................................................................................................................3

4.3 Cargas de Diseo....................................................................................................4

4.4 Combinaciones de Carga .......................................................................................6

5. RESULTADOS OBTENIDOS ............................................................................... 7

6. CONCLUSIONES ................................................................................................. 7

7. BIBLIOGRAFA .................................................................................................... 9

ANEXOS VALIDACIN MEMORIA DE CLCULO

ESTRUCTURA Y FUNDACIN MESA CORREA 220-CV-002



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1. INTRODUCCIN

En el presente informe se desarrolla la validacin del diseo estructural de las obras del proyecto Ingeniera de Factibilidad Extensin Botadero de Ripios PTMP ETAPA III de Codelco Norte Divisin Chuquicamata.

2. ALCANCE

No se valida el diseo de la fundacin y estructura de las mesas de la extensin de la correa

220-CV-02, que transporta Ripio de cobre lixiviado correspondiente a la Mina Sur en la Planta de Tratamiento Minerales Pilas de Codelco.

3. ANTECEDENTES

Las formas y dimensiones de las estructuras corresponden a las contenidas en los planos mecnicos N07xx56-8643-220-CV02-ME-001 a 003.

3.1 Estructuracin y Modelacin

La estructuracin de las mesas, en lo referente a perfiles y tipos de

conexin entre ellos para la configuracin final, se muestran a travs de la siguiente modelacin realizada con el software RAM Advanse V5.1



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4. DISEO DE LA OBRA

4.1 Mtodo de Anlisis

El procedimiento empleado corresponde a un anlisis matricial para las estructuras, efectuando una modelacin tridimensional, que toma en cuenta las condiciones de apoyo existentes y la forma global, considerando caractersticas isotrpicas y homogneas del material. Se ingresan las diferentes condiciones de carga y realizando las combinaciones que correspondan se determinan los esfuerzos mximos para cada elemento estructural (esfuerzo axial, momento y corte), con los cuales se realiz el clculo. Las estructuras se analizarn utilizando el mtodo de diseo elstico por tensiones admisibles de acuerdo a las especificaciones del American Institute of Steel Construction AISC, ASD 9th Edition.

El programa de anlisis, calcula internamente las propiedades de cada elemento estructural, as como la descarga entre elementos, contemplando las cargas de peso propio y sobrecarga de uso. Con esta modelacin, se realiza el anlisis estructural, obtenindose las solicitaciones de cada elemento, para los distintos estados de carga y las combinaciones indicadas.



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Se chequean los desplazamientos en todos los puntos de la estructura y se comparan con los valores admisibles.

Las presiones de contacto en el suelo se verifican empleando condiciones de servicio de la estructura y el diseo se efecta empleando cargas ltimas (mayoradas). Para el clculo de las presiones de contacto, las reacciones en los apoyos que resultan del anlisis de la estructura se llevan a la superficie de contacto de la zapata con el terreno, considerando tanto el peso como las dimensiones de la zapata. Luego, ingresando las diferentes condiciones de carga y realizando las combinaciones que correspondan, se determinan las dimensiones de la fundacin y se verifican las presiones de contacto, volcamiento y deslizamiento.

4.2 Materiales

Acero estructural: Para los perfiles de la estructura, se utilizar acero estructural calidad A

37 24 ES, con una tensin de fluencia mnima de 2400 kg/cm2 y un mdulo de elasticidad E = 2.1x106 kg/cm2.

Hormign: Para los elementos de hormign armado, se utilizar hormign calidad H-25

segn la Nch 170 of 85 con un 90% de nivel de confianza. La tensin utilizada en el diseo es fc = 200 kg/cm2. Acero de refuerzo: Para los elementos de hormign armado, se utilizar acero de refuerzo

calidad A 63-42 H, con una tensin de fluencia mnima de 4200 kg/cm2. La determinacin de la armadura de estos elementos se realiza por el mtodo a la rotura del ACI 318-02.

Pernos: Los pernos de unin sern de calidad ASTM A-325. Se utilizarn pernos con hilo

incluido en el plano de corte.



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4.3 Cargas de Diseo

a) Peso propio:

Peso propio estructura metlica: Peso real de los elementos que conforman la Estructura metlica considerando

estructura = 7850 (Kg / m3)

Peso total estructura mesa: 268 (kg)

La carga del peso propio es la que ejerce la gravedad sobre los diversos elementos de la estructura. Se determina como el producto de la aceleracin (considerada como 9.8 m/s2), por el peso especfico y por el volumen del elemento. El programa utilizado en la modelacin realiza este clculo de manera interna.

b) Cargas muertas (DL)

Adems del peso propio se considera como cargas muertas actuando permanentemente en la estructura:

Descripcin Carga

PC (Polin de Carga) 110 (kg) PR (Poln de retorno) 94 (kg) PAC (Poln autocentrante de carga) 151 (kg) PAR (Poln autocentrante de retorno 149 (kg) Correa 80 (kg/m) Peso total Polines Mesa Tipo A 848 (kg)

(Para clculo deslizamiento) Peso total Polines Mesa Tipo C 944 (kg)

(Para clculo comportamiento estructura)



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c) Sobrecargas Sobrecarga de material: 225 (kg/m)

d) Viento

Para el clculo de fuerzas debidas a la accin del viento se aplicar lo especificado en la norma Nch 432. La presin bsica del viento utilizada ser la que indica los criterios de diseo CD7 de Codelco:

Pb = 90 (kg/m2)

Los coeficientes de forma sern los indicados en la mencionada norma Nch 432 (anexos, figura 9 y 11). e) Sismo

Se realiza anlisis Esttico de acuerdo a lo indicado en Nch 2369 of 02. En las hojas de

clculos generales se muestra en detalle la obtencin de los valores de diseo. El peso ssmico se determinar utilizando el peso de la correa, material y estructura.

De los parmetros anteriores el corte basal est dado por: Qo =C * I * P

Donde los parmetros C, I y P se definen a continuacin:

C = coeficiente ssmico dependiente del periodo fundamental de la estructura. I = factor de importancia P = peso ssmico que se calcula a partir de los estados de carga de peso propio

y peso material. Adems se debe tener en cuenta los los siguientes parmetros:

- Zona ssmica : 3 (Segn lo indicado en CD7)

- Clasificacin del edificio : C1



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- Tipo de Suelo de Fundacin : II - Coeficiente de importancia : 1.2 - Material Estructural : Acero Estructural - Aceleracin efectiva : Ao = 0.40 g - Factor de modificacin de la respuesta : R = 5 - Coeficiente ssmico horizontal mximo : C = 0.23 - Coeficiente ssmico vertical : C = 0.27

El coeficiente ssmico mximo utilizado es el que se indica en la Nch 2369 of 02, tabla 5.7.

4.4 Combinaciones de Carga

Los elementos de acero se disean considerando las combinaciones de carga indicadas en el punto 6.0 de los Criterios de Diseo CD7 de Codelco, es decir: DL + PCOR + SCMA DL + PCOR + SCMA + SX DL + PCOR + SCMA + SZ DL + PCOR + SCMA + SY DL + PCOR + SCMA + VTO Donde: DL : Peso Propio. PCOR : Peso Propio Correa. SCMA : Sobrecarga Material. SX : Sismo longitudinal. SZ : Sismo Transversal. SY : Sismo Vertical. VTO : Carga de Viento



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5. RESULTADOS OBTENIDOS

Se adjunta anexos con los resultados del anlisis realizado a la estructura.

6. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

- En el clculo de la carga proveniente del peso de la correa, se debe considerar el

doble de peso, ya que esta retorna por la parte inferior de la mesa, es decir, 80 (kg/ml). (Ver Pgina 4Cargas de Diseo)

- Se considera como sobrecarga de material 225 (kg/m), ya que esta es la carga que

llevan actualmente las correas. (Ver Pgina 5Cargas de Diseo)

- Se difiere con el peso total de la mesa descrita en la memoria de clculo en estudio, ya que al peso propio de la estructura se le debe agregar el peso de los polines y los descansos, peso que aporta resistencia frente al deslizamiento de la fundacin provocado por el viento. (Ver Pgina 4 Cargas de Diseo)

- Se considera la hiptesis de que la correa no ser cargada para el clculo del efecto

del viento sobre la estructura, ya que frente a vientos de 137 (km/hr) se ve limitado el transporte de material. (Ver Pgina 5 Cargas de Diseo)

- Para el clculo de deslizamiento de la fundacin no se considera el peso de la correa

superior en la combinacin de viento, ya que la presin en succin levanta dicho elemento. (Ver Desarrollo del efecto del viento en los anexos)

- Para el clculo de deslizamiento lateral de las fundaciones se considera la Mesa Tipo

A, por ser esta la que tiene la menor cantidad de polines, por tanto un menor peso propio, lo que se traduce en el escenario mas desfavorable frente al viento. (Ver Pgina 4Cargas de Diseo)

- No justifica la utilizacin de estacas para el control del deslizamiento por efecto del viento, ya que la carga axial es suficiente para contrarrestar tal efecto. Al clculo de la carga axial Nb, mostrada en la memoria en estudio, se le debe agregar el peso de la estructura de la mesa propiamente tal y el peso de los polines que estn sobre ella. (Ver Desarrollo deslizamiento en los anexos)



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- Para las columnas C 80x40x6 en la combinacin de cargas con sismo lateral, los coeficientes de interaccin flexin compresin son mayores a los admisibles. Se recomienda cambiar este elemento por un cajn 100x50x5.

- Las deformaciones ssmicas de trabajo son mayores a las admisibles, se recomienda

rigidizar cambiando las patas por un elemento por un cajn

- La condicin de empotramiento en el sentido transversal no se cumple con el detalle presentado en planos. Se recomienda cambiar la orientacin de los pernos empotrando en el sentido transversal y rotulando en el sentido longitudinal de la mesa.

Todas estas consideraciones se incorporaron en la modelacin de las mesas cuyos resultados se muestran en las grficas adjuntas. Se concluye que las secciones de las vigas Z de estructuras metlicas, la seccin del durmiente de fundacin y la armadura NO CAMBIAN respecto de la informada en los planos N07xx56-8643-220-CV02-ME-001 a 003, Pero se debe modificar las patas y la orientacin de la placa base por lo tanto podemos concluir que no se valida la Memoria de Clculo Estructura y Fundacin Mesa Correa 220-CV-02.



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7. BIBLIOGRAFA

- Norma NCh 2369 of 02. "Diseo Ssmico de Estructuras e Instalaciones Industriales".

- Norma NCH 429 - 430 Hormign Armado. - Hormign Armado, Jimenez Morn y Meseguer. - Norma NCh 432 of 72 "Efecto del viento en las construcciones". - Cdigo ACI 3185 - 2005 - Criterio de Diseo Civil Estructural CD7-00E, Codelco.

ANEXOS DETERMINACIN DE CARGAS

Clculo Cargas ssmicas - Zona ssmica : 3 (Segn lo indicado en CD7)

- Clasificacin del edificio : C1 - Tipo de Suelo de Fundacin : II - Coeficiente de importancia : 1.2 - Material Estructural : Acero Estructural - Aceleracin efectiva : Ao = 0.40 g - Factor de modificacin de la respuesta : R = 5 - Coeficiente ssmico horizontal mximo : C = 0.23 - Coeficiente ssmico vertical : C = 0.27 Para los casos contemplados en los puntos 5.1.1 c) y 5.1.1 d), el coeficiente ssmico

vertical debe ser 27.03

4.0232

==g

gxgAo .

Luego, Horizontal C x I = 0.23 x 1.2 = 0.28 Vertical C x I = 0.27 x 1.2 = 0.32

Ssmo sobre cinta y material Peso Cinta Superior: 40 (kg/m) Peso Sobrecarga Material: 225 (kg/m) Sx = 0.28 x (PP + SC) = 0.28 x (40/2 + 225/2) = 37 (kg/m) Sz = 0.28 x (PP + SC) = 0.28 x (40/2 + 225/2) = 37 (kg/m) Sy = 0.32 x (PP + SC) = 0.32 x (40/2 + 225/2) = 42 (kg/m) La carga ssmica detallada anteriormente, se aplicar en forma distribuida sobre las vigas de la estructura.

Sismo sobre estructura Peso Cinta Inferior: 40 (kg/m) Peso Estructura: 268 (kg) Peso Polines Mesa Tipo C: 944 (kg) Sx = 0.28 x (PP + SC) = 0.28 x (40x6.9 + 268 + 944) = 417/4= 104 (kg) Sz = 0.28 x (PP + SC) = 0.28 x (40x6.9 + 268 + 944) = 417/4= 104 (kg) Sy = 0.32 x (PP + SC) = 0.32 x (40x6.9 + 268 + 944) = 476/4= 119 (kg) La carga ssmica detallada anteriormente, se aplicar en forma puntual en los puntos de unin viga - columna.

RAM AdvanseFile : mesas tipo A.AVWCondition: c5=dl+pcor+0scma+vto

Analysis (1st order)Date: 10-10-2008 15:56:29

X

Y

Z

EXTENSIN BOTADERO RIPIOS - PTMP ETAPA IIIESTRUCTURA MESA CORREA 220-CV-02

RESULTADOS ESTABILIDAD FUNDACINREACCIONES POR CARGA DE VIENTOAXIAL



X

Y

Z


RESULTADOS ESTABILIDAD FUNDACINREACCIONES POR CARGA DE VIENTOCORTE



X

Y

Z


RESULTADOS ESTABILIDAD FUNDACINREACCIONES POR CARGA DE VIENTOMOMENTO

Verificacin Estabilidad Fundacin (Viento) De acuerdo al Criterio de Diseo CD7 de Codelco, la presin bsica del viento es: 90 (kg/m2) Los coeficientes de forma sern los indicados en la Nch 432

De esta forma las fuerzas que afectan a la estructura debido a la carga de viento sern: Se usar la siguiente hipotesis para el clculo: El viento levanta la correa superior, lo que significa que solo una correa aporta carga axial al sistema. Para el clculo del efecto del viento sobre la estructura se utiliz la mesa ms liviana (mesa tipo A), ya que esta situacin es la ms desfavorable para el clculo del deslizamineto. Solicitaciones M = 0.11 (ton x m) N = 0.67 (ton) (Peso Estructura= 268 Kg + Peso Polines= 848 Kg + Peso correa

inferior= 40x5.9=236)/2= 0.67 Ton. V = 0.26 (ton) (Carga Viento= (32+22/2) x 5.9 = 0.26 Ton (Ver Pgina 5 Cargas de Diseo) Dimensiones

B = 2.174 (m) )(5.2 3mton

h =

Bs = 2.074 (m) )(8.1 3mton

t =

C = 0.3 (m) h = 0.2 (m) ht = h = 0.2 (m)

Porcentaje comprimido

( )ChBBNN shb 2+

+=

( ) )(99.02.03.02

074.2174.25.267.0 tonxxNb =+

+=

)(162.02.026.011.0 tonxmxVhMM tb =+=+=

)(16.0 mNM

eb

b ==

36.06174.2

6==

B

6Be < Distribucin Trapezoidal, fundacin 100% comprimida.

Factor de seguridad al deslizamiento

)(26.0 tonVFd ==

)(5.05.0 tonNF br ==

5.192.1 ==MvMrFSV OK! La fundacin no presenta volcamiento.

ANEXOS VALIDACIN MEMORIA DE CLCULO

ESTRUCTURA Y FUNDACIN MESA CORREA 220-CV-02

RAM AdvanseFile : mesas tipo A.AVWCondition: dl=Dead load


X

Y

Z

EXTENSION BOTADERO RIPIOS PTMP - ETAPA IIIESTRUCTURA MESA CORREA 220-CV-02

VISTA GENERAL MODELO 3D



XY

Z





X

Y

Z


PERFILERIA Z 300x100x5



X

Y

Z


PERFILERIA C 80X40X6



X

Y

Z


PERFILERIA L 80x80x10

RAM AdvanseFile : mesas tipo A.AVWCondition: c3=dl+pcor+scma+sz


X

Y

Z

EXTENSIN BOTADERO RIPIOS PTMP - ETAPA IIIESTRUCTURA MESA CORREA 220-CV-02

HIPOTESIS DEL MODELO APOYOS



X

Y

Z


CARGAS SOBRE LA ESTRUCTURAPESO PROPIO (Polines Mesa Tipo A)

RAM AdvanseFile : mesas tipo C.AVWCondition: dl=Dead load


X

Y

Z


CARGAS SOBRE LA ESTRUCTURAPESO PROPIO (Polines Mesa Tipo C)

RAM AdvanseFile : mesas tipo A.AVWCondition: pcor=peso propio correa


X

Y

Z


CARGAS SOBRE LA ESTRUCTURA PESO PROPIO CORREA

RAM AdvanseFile : mesas tipo A.AVWCondition: scma=sobrecarga material


X

Y

Z


CARGAS SOBRE LA ESTRUCTURA PESO MATERIAL

RAM AdvanseFile : mesas tipo A.AVWCondition: vto=viento lateral


X

Y

Z


CARGAS SOBRE LA ESTRUCTURA VIENTO LATERAL

RAM AdvanseFile : mesas tipo A.AVWCondition: sx=sismo longitudinal


X

Y

Z


CARGAS SOBRE LA ESTRUCTURASISMO LONGITUDINAL (Correa superior y Material)

RAM AdvanseFile : mesas tipo A.AVWCondition: sz=sismo tranversal


X

Y

Z


CARGAS SOBRE LA ESTRUCTURASISMO TRANSVERSAL (Correa superior y Material)

RAM AdvanseFile : mesas tipo A.AVWCondition: sy=sismo vertical


X

Y

Z


CARGAS SOBRE LA ESTRUCTURASISMO VERTICAL (Correa superior y Material)

RAM AdvanseFile : mesas tipo C.AVWCondition: sxe=sismo x estructura


X

Y

Z


CARGAS SOBRE LA ESTRUCTURASISMO LONGITUDINAL (Correa inferior, Estructura Mesa, Polines)

RAM AdvanseFile : mesas tipo C.AVWCondition: sze=sismo z estructura


X

Y

Z


CARGAS SOBRE LA ESTRUCTURASISMO TRANSVERSAL (Correa inferior, Estructura Mesa, Polines)

RAM AdvanseFile : mesas tipo C.AVWCondition: sye=sismo y estructura


X

Y

Z


CARGAS SOBRE LA ESTRUCTURASISMO VERTICAL (Correa inferior, Estructura Mesa, Polines)

RAM AdvanseFile : mesas tipo A.AVWCondition: c1=dl+pcor+scma


X

Y

Z


RESULTADOSDEFORMACIN MXIMA 0.035=1.4 (cm)DEFORMACIN ADMISIBLE L/300: 5.9/300=1.96 (cm)

RAM AdvanseFile : mesas tipo A.AVWCondition: c3=dl+pcor+scma+sz+sze

Analysis: PdeltaDate: 07-10-2008 11:15:01

X

Y

Z

EXTENSION BOTADEROS RIPIOS PTMP - ETAPA IIIESTRUCTURA MESA CORREA 220-CV-02

RESULTADOS DEFORMACIN MXIMA: 0.32x5=1.6 (cm)DEFORMACIN ADMISIBLE 0.015H: 0.015x50=0.75 (cm)

RAM AdvanseFile : mesas tipo C.AVWCondition: c3=dl+pcor+scma+sz+sze


X

Y

Z

Approx. Stress for members

Bending + axial

kg/cm2242.05209.77177.50145.23112.9580.6848.4116.14-16.14-48.41-80.68-112.95-145.23-177.50-209.77-242.05


RESULTADOS TENSIONES MXIMAS EN VIGAS



X

Y

Z


Bending + axial

kg/cm22037.831766.121494.411222.70950.99679.28407.57135.86-135.86-407.57-679.28-950.99-1222.70-1494.41-1766.12-2037.83


RESULTADOS TENSIONES MXIMAS EN COLUMNAS



X

Y

Z


RESULTADOS COEFICIENTE DE INTERACCIN

RAM AdvanseFile : mesas tipo C.AVWCondition: H2=1.4dl+1.4pcor+1.4scma+1.4vto


X

Y

Z


RESULTADOS ARMADURA FUNDACINREACCIONES AXIAL



X

Y

Z


RESULTADOS ARMADURA FUNDACINREACCIONES CORTE



X

Y

Z


RESULTADOS ARMADURA FUNDACINREACCIONES MOMENTO

Diseo armadura fundacin El clculo de las cargas de diseo para el hormign quedan afectos a los coeficientes de amplificacin indicados en el cdigo de diseo ACI 3185 2005 (Ver combinaciones de Carga pgina 7)

Solicitaciones M = 0.14 (ton x m) N = 2.36 (ton) V = 0.35 (ton)

forma fc = 200 (kg/cm2) fy = 4200 (kg/cm2) b = 35 (cm) h = 20 (cm)

003.04.10027.0420420

4'

min =

RAM AdvanseFile : placa base mesas.AVWCondition: dl=Dead load


X

Y

Z

EXTENSIN BOTADERO RIPIOS - PTMP ETAPA IIIESTRUCTURA MESA CORREA 220-CV-02PLACA BASE (20X80, e=16mm)




X

Y

Z


HIPOTESIS DEL MODELOAPOYOS FIJOS



X

Y

Z


CARGAS SOBRE LA ESTRUCTURAREACCION COLUMNA MAS CARGADA



X

Y

Z


Bending + axial

kg/cm2881.40763.88646.36528.84411.32293.80176.2858.76-58.76-176.28-293.80-411.32-528.84-646.36-763.88-881.40


RESULTADOS TENSIONES MXIMAS

memoria de cálculo ava

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