MEMORIA DE CLCULO - SISTEMA DE IZAJE

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TABLA DE CONTENIDO

1. OBJETIVOS ..................................................................................................................... 3

2. ALCANCE ........................................................................................................................ 3

3. BASES DE DISEO ....................................................................................................... 3

4. CARACTERISTICAS DE LOS MATERIALES ................................................................. 4

5. CARGAS DE DISEO ..................................................................................................... 4

6 METODOLOGIA DE CLCULO ...................................................................................... 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 CLCULO SISTEMA DE IZAJE

Fig.1 Vista Isomtrica del Sistema de Izaje.

1. OBJETIVOS

El presente documento, tiene como objetivo dar a conocer los resultados obtenidos del anlisis estructural mecnico de la Estructura para el Sistema de Izaje, en virtud del cumplimiento de la normativa vigente aplicable, para garantizar su factibilidad tcnica.

2. ALCANCE

El estudio comprender la modelacin, evaluacin y anlisis de resultados concernientes a los esfuerzos y desplazamientos estructurales de los elementos que conforman la Estructura para el Sistema de Izaje.

3. BASES DE DISEO

Para el proceso de evaluacin de los esfuerzos a los que estar sometida la estructura, se ha seleccionado el siguiente estndar aplicable:

AISC Specification for Structural Steel Buildings Load and Resistance Factor Design (LRFD - 99).

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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 8X4X3/8 ASTM A-36 -HSS 6X4X3/8 ASTM A-36

Planchas Estructurales -Planchas de 1 ASTM A-36

5. CARGAS DE DISEO

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 anlisis consideraremos una carga viva de 50,000 Kg distribuida en 4 puntos (12,500Kg.) como se muestra en la siguiente figura.

Fig.2 Aplicacin de la Carga Viva.

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6 METODOLOGIA DE CLCULO

6.1 CONDICIONES DE DISEO

Para el anlisis consideraremos 04 elementos que simularn las Eslingas de Izaje, estas convergen a un punto en el cual la Gra izara la estructura, este ltimo se considerar como restriccin para el anlisis en la presente memoria de clculo.

Fig.3 Restriccin de Movimiento Aplicada a la Modelacin 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 clculo se realiz utilizando el software especializado para Diseo de Estructuras Metlicas SAP2000.

Los resultados se cotejarn con la siguiente figura de colores, la cual nos indica que el perfil que tenga un ratio ms cercano a la unidad (color rojo), calificar como elemento sobre esforzado, por lo tanto no cumplir con los requisitos de la norma AISC -LRFD para garantizar su correcto comportamiento mecnico.

Restriccin

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8 ANALISIS DE OREJA DE IZAJE EN MARCO DE ESTRUCTURA

Condiciones de diseo:

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

Fig.5 Carga Aplicada, Gravedad, Restricciones y Malla De Oreja de Izaje.

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9 ANALISIS DE UNION DE 8 PERNOS DE ESTRUCTURA DE IZAJE

La unin 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 unin empernada.

10 ANALISIS DE UNION ENTRE PERFILES HSS 8"X4"X3/8"

La unin entre perfiles se realizar con 02 planchas de refuerzo del mismo espesor que el perfil HSS 8"X4"X3/8" como se muestra en la siguiente figura.

Fig.7 Diagrama de Fuerzas actuantes en unin empernada.

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

Fig.9 Diagrama de Momentos Flectores en la Estructura.

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11.3 DESPLAZAMIENTOS

Fig.10 Desplazamientos Escala de Deformacin 1:30

11.4 DIAGRAMAS Y DESPLAZAMIENTOS

Fig.11 Diagramas de Fuerza Cortante, Momentos y Deflexin mxima del Frame 7.

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12 RESUMEN DE RESULTADOS DE ESTRUCTURA DE IZAJE ACTUAL

Ratios de perfiles que forman la estructura de Izaje.

TABLE:SteelDesign1SummaryDataAISCLRFD99Frame DesignSect DesignType Status Ratio RatioType Combo LocationText Text Text Text Unitless Text Text m2 HSS6X4X.375 Beam NoMessages 0.548209 PMM DSTL2 3.338183 HSS6X4X.375 Beam NoMessages 0.548209 PMM DSTL2 2.781825 HSS6X4X.375 Beam NoMessages 0.053219 PMM DSTL2 3.338186 HSS8X4X.375 Beam NoMessages 0.544154 PMM DSTL2 4.6957 HSS8X4X.375 Beam NoMessages 0.544154 PMM DSTL2 4.695103 HSS6X4X.375 Beam NoMessages 0.046712 PMM DSTL1 2.78182232 HSS6X4X.375 Beam NoMessages 0.053219 PMM DSTL2 3.33818

Tabla 1 Ratios Demanda-Capacidad de Elementos Estructurales.

El elemento ms esforzado es el Frame 7

Fig. 12 Resultados del Frame 7.

El Frame 7 con una longitud de 8966mm tiene una deflexin mxima de 29.14 mm debido a la combinacin DSTL 2, la mxima flecha admisible segn AISC (LRFD) es L/240 por lo tanto:

8966mm/240 = 37.36mm

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ITEM MUMOMENT(Kg.m) phi*Mn(Kg.m) FDSFrame7 994.02 7017.82 6.4

Tabla 2 Resumen de Resultados-Momentos y Factor de Seguridad.

ITEM AXIALFORCE(Kg.) phi*Pnc(Kg.) FDSFrame7 18416.34 45100.71 2.5

Tabla 3 Resumen de Resultados-Fuerza Axial y Factor de Seguridad.

ITEM ALLOWANCEDEFLECTIONmm(L/240)ACTUALDEFLECTION

(mm)STATUS

Frame7 37.36 24.29 OK

Tabla 4 Resumen de Resultados-Deflexin.

13 RESULTADOS DE LA OREJA DE IZAJE EN MARCO DE ESTRUCTURA

13.1 ESFUERZOS EN OREJA DE IZAJE

Fig. 13 Desplazamientos 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

Fig.15 FDS 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 Geometra de Unin empernada de estructura de Izaje.

14.2 RESULTADOS DE UNION DE 8 PERNOS EN ESTRUCTURA DE IZAJE

Fig.17 Perno y FDS de perno de Izaje para Unin empernada en estructura con perno de 1.

8 Pernos

PEJUCONText BoxPerno de 3/4" en ASTM 490

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15 RESULTADOS DE CALCULO DE REFUERZOS PARA UNION DE PERFILES HSS 8"X4"X3/8"

CLCULODESOLDADURAYDIMENSIONESDEPLANCHADEREFUERZOENTRE

UNINDEPERFILESHSS8"X4"X3/8" DatosdeEntrada Unidades FuerzaTotal 40699.55 Lbs. NumerodePlanchas 2 FuerzaporPlancha 20349.77 Lbs.

F 20349.77 Lbs. F 20349.77 Lbs. EspesordePerfilHSS8"X4"X3/8" 0.349 Pulg. EspesordePlanchaRefuerzo 0.375 Pulg. Wmax(pulg.)0.75xemin 0.262 Pulg. Wmin 0.188 Pulg. EsfuerzoPermisibleSy(ElectrodoE60XX) 9600 Lbs./Pulg.2 RangodeespesordeSoldadura 0.188

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DimensionesdePlanchadeRefuerzo

Resultados DimensionesdePlancha Unidades ALargo[2x(Lw+3")] 14.5 Pulg. BAncho4[(0.375+W)x2] 2.75 Pulg. eEspesor 3/8 Pulg.

Fig.18 Clculo de Soldadura y Dimensiones de Plancha de Refuerzo en unin de perfiles 8"X4"X3/8".

16 CONCLUSIONES

De acuerdo a los resultados obtenidos del anlisis y con las especificaciones listadas en el numeral 3 de la presente Memoria de Clculo, 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 ms exigido. 0.517 < 1 OK.

Se concluye que para las condiciones de carga asignadas a la estructura, esta se comportar con adecuada resistencia mecnica en el servicio asignado. A partir de este diseo se puede mejorar el comportamiento mecnico de la estructura con arriostres en cruz entre las Vigas principales o cartelas de refuerzo en las uniones entre perfiles estructurales.

La deflexin producida por la combinacin ms exigida (DSTL 2), no supera el valor permisible. 24.29 mm < 37.36 mm OK.

El FDS del perno es de 2.04, dimetro de 1 y cumple con las cargas actuantes en la unin. La Oreja de Izaje tiene un FDS de 3.6 con el cual cumple con las cargas especificadas.

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