UNIVERSIDAD VERACRUZANA FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL REGIÓN XALAPA PROYECTO ESTRUCTURAL DE UN SISTEMA PARA SOPORTAR UNA GRUA VIAJERA.

Transcripción

1 UNIVERSIDAD VERACRUZANA FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL REGIÓN XALAPA PROYECTO ESTRUCTURAL DE UN SISTEMA PARA SOPORTAR UNA GRUA VIAJERA. TESIS QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE INGENIERO CIVIL PRESENTA Israel Arturo Maldonado Jiménez DIRECTOR Ing. David Hernández Santiago. Xalapa Enríquez Veracruz. 2010

2 AGRADECIMIENTOS A MIS PADRES A quienes amo profundamente les dedico este trabajo recepcional, por haberme brindado su compresión, su apoyo incondicional durante toda la carrera, por sus consejos a orientarme a tomar las mejores decisiones y por creer en mi. Porque han sabido crear el amor, ejemplo de conducta y sacrificio personal que me permitieron una educación de excelencia, un apoyo y estimulo constante durante todo el tiempo, por mantener mi inquietud, mi ambición y mis sueños. A MI HERMANO Uziel te agradezco por haber estado siempre a mi lado, gracias por tu cariño. A MI ROSITA. Te agradezco mucho tu amor, tú cariño y por haber estado a mi lado alentándome y apoyándome siempre para poder realizar este sueño. Te amo mi prietita. A MI FAMILIA Gracias a todos y cada uno de los miembros de mi familia que de una forma u otra me apoyaron y estuvieron siempre conmigo, este trabajo también es de ustedes, Mil Gracias. AL ING. DAVID HERNANDEZ SANTIAGO Por haberme asesorado, por demostrarme su preocupación y apoyo para que este trabajo quedara lo mejor realizado posible. 0

3 INDICE. INTRODUCCION 1. ANTECEDENTES ANALISIS DE CARGAS CALCULO DE REACCIONES REACCIONES CUANDO LA GRÚA SE ENCUENTRA AL CENTRO DE LA CRUJIA REACCIONES CUANDO LA GRÚA SE ENCUENTRA SOBRE EL APOYO ANALISIS ESTRUCTURAL ANALISIS DE LA TRABE CARRIL ANALISIS DE COLUMNAS ANALISIS DE LA TRABE CARRIL CUANDO LA CARGA MAXIMA SE ENCUENTRA SOBRE EL APOYO ANALISIS DE LAS COLUMNAS CUANDO LA CARGA MAXIMA SE ENCUENTRA SOBRE EL APOYO DISEÑO ESTRUCTURAL DISEÑO DE UNA ZAPATA AISLADA DISEÑO DE COLUMNAS PROPIEDADES DE DISEÑO DEL PERFIL DE SECCION EN CAJON PROPIEDADES DE DISEÑO DEL PERFIL DE SECCION I

4 4.3 CARGA PERMISIBLE DE COMPRESION DE LA SECCION EN CAJON SECCION NECESARIA PARA LA COLUMNA DE SECCION EN CAJON CARGA PERMISIBLE DE COMPRESION DE LA SECCION I SECCION NECESARIA PARA LA COLUMNA DE SECCION I DISEÑO TRABE CARRIL PROPIEDADES DE DISEÑO DEL PERFIL DE SECCION I REVISION POR FLEXION DE LA TRABE CARRIL REVISION POR CORTANTE DE LA TRABE CARRIL REVISION POR FLECHA (DEFLEXION) DE LA TRABE CARRIL MOMENTO RESISTENTE DE LA TRABE CARRIL MOMENTO ULTIMO DE LA TRABE CARRIL DETALLES CALCULO DE LA BASE PARA LA COLUMNA ANCLAS CARTELAS ANEXOS CONCLUSION BIBLIOGRAFIA

5 INTRODUCCION. Las grúas las podemos identificar como aquel equipo que nos permite transportar material por el aire, nos permite realizar operaciones pesadas y riesgosas, es un equipo de alto peso, las encontramos de diferentes tamaños y de diferente presentación. Existen diferentes tipos de grúas como lo son: GRUAS VIAJERAS O PUENTE GRUAS DE PORTICO GRUAS DE PARED O LATERAL, ETC. GRUAS VIAJERAS O PUENTE Este tipo de grúas se caracteriza por estar suspendidas a una altura considerable por encima de los 15 mts., su capacidad de soportamiento es muy grande, a través de ellas se mueven grandes toneladas de un lugar a otro, manejan voltajes elevados para su funcionamiento mayores a los 300 Volts, además de que su movimiento es muy lento. Estas grúas requieren en ocasiones de dos operadores cuando no se cuenta con algún dispositivo de control remoto. Este tipo de grúa consta de tres partes principales: o PUENTE. Es todo el mecanismo de la grúa y es el que realiza el movimiento de traslación, esto es, mueve todo el mecanismo de izquierda a derecha. o CARRO. Es el mecanismo que sostiene todo el equipo del sistema de izaje, teniendo movimientos de adentro hacia a fuera y viceversa. o IZAJE. Esta parte es la que realiza los movimientos de levantamiento y descenso de cargas. 3

6 GRÚA DE PORTICO. Este tipo de gruas son muy semejantes a las viajeras pero la altura a la cual se encuentran instaladas es mucho menor. Estas gruas se caracterizan por estar suspendidas solamente de un solo lado y el otro se desliza por el suelo sobre rieles, también pueden ser manejadas a control remoto o bien por dos operadores, el señalista y el que ejecuta los movimientos directos en el equipo. GRÚA DE PARED O LATERAL. Estas gruas son completamente diferentes a las anteriores pues se encuentra sujetada de un extremo sobre la pared, su capacidad de soporte es muy baja, al igual que su altura a la cual están instaladas. A continuación se muestra el arreglo de una grúa viajera o puente y de sus tres movimientos principales. 4

7 PROYECTO ESTRUCTURAL DE UN SISTEMA PARA SOPORTAR UNA GRUA VIAJERA. 1. ANTECEDENTES. Una empresa particular desea construir una estructura para una grúa viajera que es parte de un proyecto de una planta de perfiles estructurales, dicha planta tiene la finalidad de abastecer de materiales a la misma empresa para la construcción de un edificio a base de perfiles estructurales. Para la realización de la estructura que soportara a la grúa se utilizaran perfiles con los que cuenta la empresa y se busca determinar si es factible su utilizacion para soportar dicha estructura. Esta planta donde se construirá la estructura para la grúa se encuentra localizada el la Localidad de La Estanzuela en el Municipio de Emiliano Zapata, sobre la carretera Trancas-Coatepec, aproximadamente a 10 minutos de las trancas. CROQUIS DE LOCALIZACION: 5

8 2. ANALISIS DE CARGAS. Las cargas dominan el diseño estructural de muchas estructuras de apoyo en la grúa; se consideran por separado las cargas de los demás cargas vivas debido a el uso y la ocupación y los efectos ambientales tales como lluvia, nieve, viento, terremotos, cargas laterales debido a la presión del suelo y del agua, temperatura y efectos, ya que son independientes de ellos. En este caso quedan sin considerarse los efectos ambientales ya que la estructura se en encuentra dentro de una bodega. Las Grúas Viajeras tienen muchas características únicas que conducen a las siguientes consideraciones a) Un factor de impacto, aplicados a la carga vertical de la rueda para tener en cuenta los efectos dinámicos como cuando la grúa se mueve y para otros efectos tales como el frenado del mecanismo elevador. b) Para múltiples grúas en un pasillo o grúas en varios pasillos, las combinaciones de carga se limitan a aquellos con una probabilidad razonable de que se produzca. Esta grúa tiene una capacidad de carga de 22 ton, se considera 1.5 ton como peso propio de la grúa y su servicio es mediano (C), se considera un impacto vertical del 25%, según el Manual de Construcción en Acero del IMCA; véase tabla 1. TABLA 1 6

9 CLASE C (Servicio Mediano) Este tipo de servicio incluye las grúas utilizadas en instalaciones tales como: talleres de maquinado, líneas de proceso con nivel medio de producción, cuarto para maquinaria de molinos de papel y en todas aquellas instalaciones en donde las necesidades de servicio son moderadas. En este tipo de servicio, la grúa podrá hacer de 5 a 10 levantamientos por hora manejando cargas con un valor promedio del 50% del rango de plena capacidad y para una altura de levantamiento promedio de cinco metros. El número de levantamiento por hora con cargas cuyo valor sea igual al de plena capacidad de la grúa no deberá ser mayor del 50% del número de levantamientos especificados. 7

10 2.1 CALCULO DE REACCIONES REACCIONES CUANDO LA GRÚA SE ENCUENTRA AL CENTRO DE LA CRUJIA 8

11 2.1.2 REACCIONES CUANDO LA GRÚA SE ENCUENTRA SOBRE EL APOYO 9

12 3. ANALISIS ESTRUCTURAL. El análisis estructural fue realizado por medio del software RAM Advanse NOMBRES DE LOS MIEMBROS DE LA ESTRUCTURA ASIGNADOS POR EL SOFTWARE. 10

13 3.1 ANALISIS DE LA TRABE CARRIL. DIAGRAMAS DE MOMENTOS Y CORTANTE, CUANDO LA CARGA MÁXIMA SE ENCUENTRA AL CENTRO DE LA CRUJÍA 1. c10=1.2pp+0.5sc+eqz MIEMBRO :15 Largo : NudoJ : 16 Material : Steel\A36 Sección : PlaSolT-1 50x30x1.87 NudoK : 14 Estado: c10=1.2pp+0.5sc+eqz 11

14 MIEMBRO : 2 Largo : NudoJ : 4 Material : Steel\A36 Sección : PlaSolT-1 50x30x1.87 NudoK : 2 Estado: c10=1.2pp+0.5sc+eqz MIEMBRO : 10 Largo : NudoJ : 6 Material : Steel\A36 Sección : PlaSolT-1 50x30x1.87 NudoK : 4 12

15 MIEMBRO : 11 Largo : NudoJ : 8 Material : Steel\A36 Sección : PlaSolT-1 50x30x1.87 NudoK : 6 MIEMBRO : 12 Largo : NudoJ : 10 Material : Steel\A36 Sección : PlaSolT-1 50x30x1.87 NudoK : 8 13

20 MIEMBRO : 30 Largo : NudoJ : 32 Material : Steel\A36 Sección : PlaSolT-1 50x30x1.87 NudoK : 30 Estado: c10=1.2pp+0.5sc+eqz 18

21 DIAGRAMAS DE MOMENTOS Y CORTANTE, CUANDO LA CARGA MÁXIMA SE ENCUENTRA AL CENTRO DE LA CRUJÍA 2. Estados considerados: c10=1.2pp+0.5sc+eqz MIEMBRO :15 Largo : NudoJ : 16 Material : Steel\A36 Sección : PlaSolT-1 50x30x1.87 NudoK : 14 Estado: c10=1.2pp+0.5sc+eqz 19

28 MIEMBRO : 30 Largo : NudoJ : 32 Material : Steel\A36 Sección : PlaSolT-1 50x30x1.87 NudoK : 30 26

29 DIAGRAMAS DE MOMENTOS Y CORTANTE, CUANDO LA CARGA MÁXIMA SE ENCUENTRA AL CENTRO DE LA CRUJÍA 3. Estados considerados: c10=1.2pp+0.5sc+eqz MIEMBRO : 15 Largo : NudoJ : 16 Material : Steel\A36 Sección : PlaSolT-1 50x30x1.87 NudoK : 14 27

53 DIAGRAMAS DE MOMENTOS Y CORTANTE, CUANDO LA CARGA MÁXIMA SE ENCUENTRA AL CENTRO DE LA CRUJÍA 6. Estados considerados: c10=1.2pp+0.5sc+eqz MIEMBRO : 15 Largo : Nudo J : 16 Material : Steel\A36 Sección : PlaSolT-1 50x30x1.87 Nudo K : 14 51

54 MIEMBRO : 2 Largo : Nudo J : 4 Material : Steel\A36 Sección : PlaSolT-1 50x30x1.87 Nudo K : 2 MIEMBRO : 10 Largo : Nudo J : 6 Material : Steel\A36 Sección : PlaSolT-1 50x30x1.87 Nudo K : 4 52

69 3.2 ANÁLISIS DE LAS COLUMNAS. DIAGRAMAS DE MOMENTOS Y CORTANTE, CUANDO LA CARGA MÁXIMA SE ENCUENTRA AL CENTRO DE LA CRUJÍA 1. Estados considerados: c10=1.2pp+0.5sc+eqz MIEMBRO : 9 Largo : NudoJ : 15 Material : Steel\A36 Sección : PlaSol 45x25x2.5 NudoK : 16 67

70 MIEMBRO : 1 Largo : NudoJ : 3 Material : Steel\A36 Sección : PlaSol 45x25x2.5 NudoK : 4 MIEMBRO : 3 Largo : NudoJ : 2 Material : Steel\A36 Sección : PlaSol 45x25x2.5 NudoK : 1 68

77 MIEMBRO : 24 Largo : NudoJ : 31 Material : Steel\A36 Sección : PlaSol 45x25x2.5 NudoK : 32 75

78 DIAGRAMAS DE MOMENTOS Y CORTANTE, CUANDO LA CARGA MÁXIMA SE ENCUENTRA AL CENTRO DE LA CRUJÍA 2. Estados considerados: c10=1.2pp+0.5sc+eqz MIEMBRO : 9 Largo : NudoJ : 15 Material : Steel\A36 Sección : PlaSol 45x25x2.5 NudoK : 16 76

102 MIEMBRO : 20 Largo : NudoJ : 23 Material : Steel\A36 Sección : PlaSol 45x25x2.5 NudoK : 24 MIEMBRO : 21 Largo : NudoJ : 25 Material : Steel\A36 Sección : PlaSol 45x25x2.5 NudoK :

104 MIEMBRO : 24 Largo : NudoJ : 31 Material : Steel\A36 Sección : PlaSol 45x25x2.5 NudoK :

105 DIAGRAMAS DE MOMENTOS Y CORTANTE, CUANDO LA CARGA MÁXIMA SE ENCUENTRA AL CENTRO DE LA CRUJÍA 5. Estados considerados: c10=1.2pp+0.5sc+eqz MIEMBRO : 9 Largo : NudoJ : 15 Material : Steel\A36 Sección : PlaSol 45x25x2.5 NudoK :

132 3.3 ANÁLISIS DE LA TRABE CARRIL CUANDO LA CARGA MÁXIMA SE ENCUENTRA SOBRE EL APOYO. DIAGRAMAS DE MOMENTOS Y CORTANTE, CUANDO LA CARGA MÁXIMA SE ENCUENTRA SOBRE EL APOYO. Estados considerados: c10=1.2pp+0.5sc+eqz MIEMBRO : 2 Largo : NudoJ : 4 Material : Steel\A36 Sección : PlaSolT-1 50x30x1.87 NudoK : 2 130

133 Estados considerados: c10=1.2pp+0.5sc+eqz MIEMBRO : 15 Largo : NudoJ : 16 Material : Steel\A36 Sección : PlaSolT-1 50x30x1.87 NudoK :

134 3.4 ANÁLISIS COLUMNAS CUANDO LA CARGA MÁXIMA SE ENCUENTRA SOBRE EL APOYO. DIAGRAMAS DE MOMENTOS Y CORTANTE, CUANDO LA CARGA MÁXIMA SE ENCUENTRA SOBRE EL APOYO. Estados considerados: c10=1.2pp+0.5sc+eqz MIEMBRO : 8 Largo : NudoJ : 13 Material : Steel\A36 Sección : PlaSol 45x25x2.5 NudoK :

135 Estados considerados: c10=1.2pp+0.5sc+eqz MIEMBRO : 1 Largo : NudoJ : 3 Material : Steel\A36 Sección : PlaSol 45x25x2.5 NudoK : 4 133

136 4. DISEÑO ESTRUCTURAL. 4.1 DISEÑO DE UNA ZAPATA AISLADA P= ton (incluye peso propio de la columna) f c= 250 kg/cm2 Fy= 4200 kg/cm3 secc columna ancho= 25 cm 0.25 m largo= 45 cm 0.45 m secc dado ancho= 35 cm 0.35 m largo= 55 cm 0.55 m Qn= 15 ton/m2 PD= 1.20 m concreto reforzado = 1400 kg/m kg/m3 1. PESO PROPIO DEL DADO = 0.90 Wpd = 0.35 m x 0.55 m x 0.90 m x 2400 kg/m3 = kg 2. PESO PROPIO DEL SUELO Ton m 134

137 3. PESO PROPIO ZAPATA 0.6 t/m2 4. CAPACIDAD NETA DEL SUELO t/m2 5. AREA DE CIMENTACION NECESARIA. 6. PARA UNA ZAPATA CUADRADA m 3.23 m2 7. PARA UNA ZAPATA RECTANGULAR. se propone una de las dimensiones L1= 1.50 m L2= 2.16 m 135

138 8. REVISION DEL PERALTE. h= 30 cm rec= 5 cm d = h rec = 25 cm cm dado = (12.50 x 2) = 0.60 m (12.50 x 2) = 0.80 m 9. CORTANTE POR PENETRACION ton ton 136

139 K= 0.85 de reglamento Revisión del peralte hp= cm dp= h rec = 30 5 = cm dado= 35 x 55 cm 8.38 kg/cm cm bo= 2( )= ton cm 137

140 10. OBTENCION DEL AREA DE ACERO t m kg cm 1er. Tanteo Z= 23 cm 7.27 cm

141 2do. Tanteo Z= cm 6.82 cm (de reglamento) RIGE As = 9.75 cm2 Separación Proponemos Vs No cm

142 11. AREA DE ACERO SENTIDO CORTO 4.66 t m kg cm 1er. Tanteo Z= cm 5.14 cm

143 2do. Tanteo Z= cm 4.99 cm (de reglamento) RIGE As = cm DE ACUERDO AL REGLAMENTO 1.44 As FRANJA = cm2 SEPARACION DEL REFUERZO EN LA FRANJA CENTRAL SEPARACION DEL REFUERZO EN FRANJAS DEL BORDE

144 DADO. Dimensiones del dado de 0.35 x 0.55, armado con 4 Vs de 3/4" y Estribos de 3/8 a cada 15 cms. 142

145 4.2 DISEÑO DE COLUMNAS PROPIEDADES DE DISEÑO DEL PERFIL DE SECION EN CAJON. PROPIEDADES GEOMETRICAS (PROPIEDADES DE DISEÑO) DE LA COLUMNA DE SECCION TRANSVERSAL EN CAJON, HECHA CON CUATRO PLACAS SOLDADAS, ACERO NOM B 254 (ASTM A36). d= mm = cm b= mm = cm t= mm = 1.25 cm dw= mm = cm dw + tf /2 = mm = cm SOLUCION= 1. AREA DE LA SECCION TRANSVERSAL cm Peso= 0.785A= x = kg/m 143

146 2. MOMENTO DE INERCIA CON RESPECTO AL EJE DE MAYOR RESISTENCIA (eje X X), Ix cm4 O bien aplicando el teorema de los ejes paralelos cm4 3. MODULO DE SECCION ELASTICO, Sx cm3 4. RADIO DE GIRO, rx cm cm 5. MOMENTO DE INERCIA ALREDEDOR DEL EJE Y Y (eje de menor resistencia), Iy cm cm4 144

147 6. MODULO DE SECCION ELASTICO, Sy cm3 7. RADIO DE GIRO, ry cm 8. CONSTANTE DE TORSION DE SAINT VENANT, J cm cm4 9. MODULOS DE SECCION PLASTICOS Zx Y Zy cm cm cm cm3 10. LONGITUD DE LOS SOPORTES LATERALES DEL PATIN EN COMPRESION. ESPECIFICACIONES AISC ASD 1989, SECCION F cm 145

148 11. CALCULO DE LAS LONGITUDES Lu Y Lr, NORMAS NTC RCDF Longitud máxima no soportada lateralmente para la que el miembro puede desarrollar el momento plástico, y la longitud que separa los intervalos de aplicación de las ecuaciones y de las NTC RCDF 2000 donde: E = modulo de elasticidad, en kg/cm2 C = coeficiente a dimensional que depende de la ley de variación del momento flexionante a lo largo del eje de la barra de flexión o en flexocompresion y puede tomarse conservadoramente igual a la unidad Z= modulo de sección plástico, en cm3 Fy= esfuerzo de fluencia del acero en kg/cm2 Iy= momento de inercia del eje de menor momento de inercia, en cm4 J= constante de Saint Venant, en cm cm cm 12. CALCULO DE Lr, ESPECIFICACIONES AISC LRFD 1993, PARA SECCIONES EN CAJON cm 146

149 PROPIEDADES GEOMETRICAS (PROPIEDADES DE DISEÑO) DE LA COLUMNA DE SECCION TRANSVERSAL EN CAJON, HECHA CON CUATRO PLACAS SOLDADAS, ACERO NOM B 254 (ASTM A36). A= cm Peso = kg/m Ix= cm4 Sx= 2040 cm3 rx= cm Iy= cm4 Sy= 1697 cm3 ry= cm J= cm4 Zx= 2496 cm3 Zy= 1546 cm3 LONGITUDES Lc= 835 cm AISC ASD Lu= 8750 cm NTC 2000 Lr= cm NTC

150 4.2.2 PROPIEDADES DE DISEÑO DEL PERFIL DE SECCION I. PROPIEDADES GEOMETRICAS (PROPIEDADES DE DISEÑO) DE LA COLUMNA DE SECCION TRANSVERSAL I, HECHA CON TRES PLACAS SOLDADAS, ACERO NOM B 254 (ASTM A36). d= mm = cm bf= mm = cm tw= 7.81 mm = cm tf= 7.81 mm = cm dw= mm = cm mm = cm SOLUCION= 1. AREA DE LA SECCION TRANSVERSAL Peso= 0.785A= kg/m A= cm2 148

151 2. AREA DEL ALMA Aw= dwtw= (d 2tf)tw = cm2 3. MOMENTO DE INERCIA CON RESPECTO AL EJE DE MAYOR RESISTENCIA (eje X X), Ix Ix = 1/2(bfd^3 (bf tw)(d 2tf)^3) = cm4 O bien aplicando el teorema de los ejes paralelos. Ix = cm4 4. MODULO DE SECCION ELASTICO, Sx. Sx= 2Ix/d = 2 x 28018/45.70 = 1207 cm3 Sx 2Arx^2/d = 2x79.33x18.79^2/45.70 = 1207 cm3 5. RADIO DE GIRO, rx cm cm 6. MOMENTO DE INERCIA ALREDEDOR DEL EJE Y Y (eje de menor resistencia), Iy Iy= 2829 cm4 Utilizando el teorema de los ejes paralelos cm cm4 149

152 7. RELACION Ix / Iy COEFICIENTES DE FLEXION, Bx Y By cm cm 1 9. MODULO DE SECCION ELASTICO, Sy. 203 cm3 203 cm3 10. RADIO DE GIRO, ry cm cm 11. CONSTANTE DE TORSION DE SAINT VENANT, J 17 cm4 150

153 12. CONSTANTE DE TORSION POR ALABEO, Cw. 13. RADIO DE GIRO, Rt cm6 RADIO DE GIRO DE LA SECCION QUE COMPRENDE EL PATIN DE COMPRESION Y UN SEXTO DEL AREA DEL ALMA EN COMPRESION, TOMANDO CON RESPECTO AUN EJE QUE PASA POR EL PLANO DEL ALMA. DETERMINACION DEL RADIO DE GIRO rt 1/6 AREA DEL ALMA EN COMPRESION 7.16 cm 151

154 14. MOMENTO DE INERCIA POLAR RESPECTO AL CENTRO DE CORTANTE, Ip cm4 15. RELACION (PERALTE DEL ALMA/AREA DEL PATIN EN COMPRESION), d/af cm MODULOS DE SECCION PLASTICOS Zx Y Zy cm3 311 cm3 17. FACTORES DE FORMA FACTOR DE PANDEO DE VIGA DEFINIDO MEDIANTE LA ESCUACION F1 8 (AISC LRFD 1993) kg/cm2 152

155 19. FACTOR DE PANDEO DE VIGA DEFINIDO POR LA ECUACION F1 9 (AISC LRFD 1993). 1.73E 05 cm4/kg 301 cm 9.59E+02 cm 20. CALCULO DE Xu Y Xr. COEFICIENTES UTILIZADOS EN LA ECUACION (3.27) Y (3.28) DE LAS NTC RCDF CON LA ECUACION SIMPLIFICADA DE LAS NTC RCDF CON LA ECUACION SIMPLIFICADA LAS DOS ECUACIONES RESPECTIVAS PARA CALCULAR Xu Y Xr, PROPORCIONAN RESULTADOS PRACTICAMENTE IGUALES. 153

156 21. CALCULO DE LONGITUDES Lu Y Lr, ECUACIONES (3.37) Y (3.38), NTC 2000, SE USARAN LOS VALORES Xu Y Xr DETERMINADOS CON LAS ECUACIONES DEL NTC RCDF cm 449 cm 22. EN SECCIONES LAMINADAS SOLDADAS DE SECCION TRANSVERSAL I, TAMBIEN PUEDEN UTILIZARSE LAS SIGUIENTES ECUACIONES SIMPLIFICADAS: 1502 cm 874 cm 154

157 PROPIEDADES GEOMETRICAS (PROPIEDADES DE DISEÑO) DE LA COLUMNA DE SECCION TRANSVERSAL I, HECHA CON TRES PLACAS SOLDADAS, ACERO NOM B 254 (ASTM A36). A= cm2 Zx= 1359 cm3 Peso = kg/m Zy= 311 cm3 d/af= 2.10 cm 1 X1= kg/cm2 Ix= cm4 X2= 1.73E 05 cm4/kg Sx= 1207 cm3 Lr= 9.59E+02 cm rx= cm Lp= 301 cm Iy= 2829 cm4 Xu= NTC 2000 Sy= 203 cm3 Xu= NTC 1995 ry= 6.02 cm Xr= 7.90 NTC 2000 J= 17 cm4 Xr= NTC 1995 Cw= cm6 Lu= 239 cm NTC 2000 rt= 7.16 cm Lu= 874 cm NTC 1995 Lr= 449 cm NTC 2000 Lr= 1502 cm NTC

158 4.3 CARGA PERMISIBLE DE EN CAJON. COMPRESION DE LA SECCION ton A= cm r= rmin= cm = cm L= 6.20 m K= 0.65 (Tabla de longitudes efectivas, pág. 349 Manual IMCA) Fa de la tabla 3 (Esfuerzos Permisibles para Miembros a Compresión, pág. 248 Manual IMCA) Fa= 1371 kg/cm kg ton 156

159 4.3.1 SECCION NECESARIA PARA LA COLUMNA DE SECCION EN CAJON ton kg Fy= 2530 kg/cm2 r= rmin= cm = cm L= 6.20 m A= cm Suponemos un KL/r= 50 Fa= 1290 kg/cm cm Fa de la tabla 3 (Esfuerzos Permisibles para Miembros a Compresión, pág. 248 Manual IMCA) Fa= 1259 kg/cm kg ton 157

160 4.4 CARGA PERMISIBLE DE COMPRESION DE LA SECCION I ton A= cm2 r= rmin= 6.02 cm cm L= 6.20 m K= 0.65 (Tabla de longitudes efectivas, pág. 349 Manual IMCA) Fa de la tabla 3 (Esfuerzos Permisibles para Miembros a Compresión, pág. 248 Manual IMCA) Fa= 1177 kg/cm kg ton 158

161 4.4.1 SECCION NECESARIA PARA LA COLUMNA DE SECCION I ton kg Fy= 2530 kg/cm2 A= cm2 r= rmin= 6.02 cm = cm L= 6.20 m Suponemos un KL/r= 50 Fa= 1290 kg/cm cm Fa de la tabla 3 (Esfuerzos Permisibles para Miembros a Compresión, pág. 248 Manual IMCA) Fa= 885 kg/cm kg ton 159

162 4.6 DISEÑO TRABE CARRIL PROPIEDADES DE DISEÑO DEL PERFIL DE SECCION I. PROPIEDADES GEOMETRICAS (PROPIEDADES DE DISEÑO) DE LA VIGA DE SECCION TRANSVERSAL I, HECHA CON TRES PLACAS SOLDADAS, ACERO NOM B 254 (ASTM A36). d= mm = cm bf= mm = cm tw= mm = cm tf= mm = cm dw= mm = cm dw + tf /2 = mm = cm SOLUCION= 1. AREA DE LA SECCION TRANSVERSAL Peso= 0.785A= kg/m A= cm2 160

163 2. AREA DEL ALMA Aw= dwtw= (d 2tf)tw = cm2 3. MOMENTO DE INERCIA CON RESPECTO AL EJE DE MAYOR RESISTENCIA (eje X X), Ix Ix = 1/2(bfd^3 (bf tw)(d 2tf)^3) = cm4 O bien aplicando el teorema de los ejes paralelos. Ix = Io + Ad^3= 2((30 x 1.875^3)/12) + ((46.25^3 x 1.875)/12) + 2(1.875 x 30 x 24.06)= Ix = cm4 4. MODULO DE SECCION ELASTICO, Sx. Sx= 2Ix/d = 2 x 80629/50 = 3225 cm3 Sx 2Arx^2/d = 2x199.22x20.11^2/50 = 3225 cm3 5. RADIO DE GIRO, rx cm cm 6. MOMENTO DE INERCIA ALREDEDOR DEL EJE Y Y (eje de menor resistencia), Iy Iy= 8463 cm4 Utilizando el teorema de los ejes paralelos cm cm4 161

164 7. RELACION Ix / Iy COEFICIENTES DE FLEXION, Bx Y By cm cm 1 9. MODULO DE SECCION ELASTICO, Sy. 564 cm3 564 cm3 10. RADIO DE GIRO, ry cm 7.5 cm 11. CONSTANTE DE TORSION DE SAINT VENANT, J 233 cm4 196 cm4 162

165 12. CONSTANTE DE TORSION POR ALABEO, Cw. 13. RADIO DE GIRO, Rt cm6 RADIO DE GIRO DE LA SECCION QUE COMPRENDE EL PATIN DE COMPRESION Y UN SEXTO DEL AREA DEL ALMA EN COMPRESION, TOMANDO CON RESPECTO AUN EJE QUE PASA POR EL PLANO DEL ALMA. DETERMINACION DEL RADIO DE GIRO rt 1/6 AREA DEL ALMA EN COMPRESION 7.72 cm 163

166 14. MOMENTO DE INERCIA POLAR RESPECTO AL CENTRO DE CORTANTE, Ip cm4 15. RELACION (PERALTE DEL ALMA/AREA DEL PATIN EN COMPRESION), d/af cm MODULOS DE SECCION PLASTICOS Zx Y Zy cm3 884 cm3 17. FACTORES DE FORMA FACTOR DE PANDEO DE VIGA DEFINIDO MEDIANTE LA ESCUACION F1 8 (AISC LRFD 1993) kg/cm2 164

167 19. FACTOR DE PANDEO DE VIGA DEFINIDO POR LA ECUACION F1 9 (AISC LRFD 1993). 7.13E 07 cm4/kg 326 cm 1.42E+03 cm 20. CALCULO DE Xu Y Xr. COEFICIENTES UTILIZADOS EN LA ECUACION (3.27) Y (3.28) DE LAS NTC RCDF CON LA ECUACION SIMPLIFICADA DE LAS NTC RCDF CON LA ECUACION SIMPLIFICADA

168 LAS DOS ECUACIONES RESPECTIVAS PARA CALCULAR Xu Y Xr, PROPORCIONAN RESULTADOS PRACTICAMENTE IGUALES. 21. CALCULO DE LONGITUDES Lu Y Lr, ECUACIONES (3.37) Y (3.38), NTC 2000, SE USARAN LOS VALORES Xu Y Xr DETERMINADOS CON LAS ECUACIONES DEL NTC RCDF cm 610 cm 22. EN SECCIONES LAMINADAS SOLDADAS DE SECCION TRANSVERSAL I, TAMBIEN PUEDEN UTILIZARSE LAS SIGUIENTES ECUACIONES SIMPLIFICADAS: 1754 cm 1188 cm 166

169 PROPIEDADES GEOMETRICAS (PROPIEDADES DE DISEÑO) DE LA VIGA DE SECCION TRANSVERSAL I, HECHA CON TRES PLACAS SOLDADAS, ACERO NOM B 254 (ASTM A36). A= cm2 Zx= 3710 cm3 Peso = kg/m Zy= 884 cm3 d/af= 0.89 cm 1 X1= kg/cm2 Ix= cm4 X2= 7.13E 07 cm4/kg Sx= 3225 cm3 Lr= 1.42E+03 cm rx= cm Lp= 326 cm Iy= 8463 cm4 Xu= 5.27 NTC 2000 Sy= 564 cm3 Xu= 6.79 NTC 1995 ry= 6.52 cm Xr= 1.64 NTC 2000 J= 233 cm4 Xr= 2.12 NTC 1995 Cw= cm6 Lu= 280 cm NTC 2000 rt= 7.72 cm Lu= 1188 cm NTC 1995 Lr= 610 cm NTC 2000 Lr= 1754 cm NTC

170 4.6.2 REVISION POR FLEXION DE LA TRABE CARRIL. UTILIZANDO Fb= 0.66 Fy DEL MANUAL IMCA SECC FLEXION Mmax = t m kg cm Fy= 2530 kg/cm2 DEL ANALISIS ESTRUCTURAL REALIZADO CON EL PROGRAMA RAM ADVANCE 1912 cm O. K. LA SECCION SELECCIONADA PASA LA REVISICION POR FLEXION. 168

171 4.6.3 REVISION POR CORTANTE DE LA TRABE CARRIL d= mm = cm bf= mm = cm tw= mm = cm tf= mm = cm dw= mm = cm Fy= 2530 kg/cm2 K= Distancia de la fibra extrema del patín a la punta del filete del alma = 1 5/16 pulg. 1 5/16 pulg = 3.28 cm ton kg ton ton O.K. LA SECCION SELECCIONADA PASA LA REVISICION POR CORTANTE. YA QUE ES MAYOR EL ESFUERZO QUE SOPORTA QUE EL ACTUANTE 169

172 4.6.4 REVISION POR FLECHA (DEFLEXION) DE LA VIGA CARRIL E= kg/cm2 Ix= cm4 W= ton/m = kg/cm L= 6.21 m = 621 cm P= ton = kg cm cm cm 170

173 4.6.5 MOMENTO RESISTENTE DE LA TRABE CARRIL PROPIEDADES DEL PERFIL IS. d= mm = cm bf= mm = cm tw= mm = cm tf= mm = cm Sx= 3225 cm3 Fy= 2530 kg/cm VER TABLA 6 MANUAL IMCA VER TABLA 6 MANUAL IMCA REQUISITOS DE UNA SECCION COMPACTA kg/cm kg cm t m 171

174 4.6.6 MOMENTO ULTIMO DE LA TRABE CARRIL DETERMINACION DEL Mu, CON SOPORTE LATERAL COMPLETO PARA LAS SIGUIENTES SITUACIONES: A) USANDO LAS ESPECIFICACIONES LRFD Y SUPONIENDO DOS LINEAS DE TORNILLOS DE 5/8" B) USANDO LAS ESPECIFICACIONES LRFD Y SUPONIENDO CUATRO LINEAS DE TORNILLOS DE 5/8" d= mm = cm bf= mm = cm tw= mm = cm tf= mm = cm Zx= 3710 cm3 Fy= 2530 kg/cm2 Fu= 4080 kg/cm2 A) CON DOS AGUJEROS EN CADA PATIN cm cm2 PARA NO TENER REDUCCION, SE DEBE TENER kg kg POR LO QUE NO SE REQUIERE REDUCCION EN EL AREA DEL PATIN. 172

175 B) CON CUATRO AGUJEROS EN CADA PATIN cm2 PARA NO TENER REDUCCION, SE DEBE TENER cm kg kg POR LO QUE NO SE REQUIERE REDUCCION EN EL AREA DEL PATIN. 173

176 4.7 DETALLES CALCULO DE LA BASE PARA LA COLUMNA P= ton = kg Fy= 2530 kg/cm2 f c= 250 kg/cm2 d= 45 cm b= 25 cm tf= 1.25 cm tw= 1.25 cm PARA MAXIMO Fp cm cm cm cm cm cm cm (USE 45 cm) 25 cm 174

177 kg/cm cm = Fp= cm 2.50 cm

178 6. C= MAX (1.125, 2.50, 8.39) = cm USE 1 pulg USAR UNA PLACA DE 35 x 2.5 x 55 CM USAR UNA PLACA DE 14 x 1 x 22 PULG PROPUESTA 1 DE UNION TRABE-COLUMNA. Unión de T-1 y C-2, se usaran placas 18 x 18 x 5/8 soldada a la columna. Unión de T-1 y C-1, se usaran placas 45 cm x 25 cm x 5/8 soldada a la columna. PROPUESTA 2 DE UNION TRABE-COLUMNA. Unión de T-1 y C-2, se usaran placas 18 x 18 x 5/8 soldada a la columna. Con 8 pernos de 5/8 Unión de T-1 y C-1, se usaran placas 45 cm x 25 cm x 5/8 soldada a la columna. Con 8 pernos de 5/8 176

179 4.7.2 ANCLAS. Las bases de las columnas se anclaran con 10 redondos de 3/4" de 70 cm de largo, en los lados largos de las columnas CARTELAS. Se utilizaran cartelas metálicas de ½ de espesor, para la base de la columnas con la placa de unión con la zapata; además también se utilizaran en la parte superior para unir la trabe carril con las columnas. 177

180 ANEXOS 178

181 179

182 180

183 CONCLUSION. Con la construcción de esta grúa viajera se obtendrán los siguientes beneficios: Se optimizaran las maniobras de carga y descarga de los diferentes materiales que se utilizaran en dicha planta. Disminución de los gastos de los fletes de macheteros para cargas - descargas y en tiempos muertos por falta de materiales. Agilización de los procesos y se mejorara la respuesta al cliente. Reducción de riesgos en las maniobras de los materiales y de los productos mismos que por las condiciones mismas de peso no son fáciles de maniobrar. Incremento en las utilidades. Incremento de la producción. 181

184 BIBLIOGRAFIA. Instituto Mexicano De La Construcción En Acero A. C. (2006), Manual de Construcción en Acero-DEP Diseño Por Esfuerzos Permisibles, México, Limusa. Instituto De Ingeniería, UNAM (Julio 1993); Comentarios, Ayudas De Diseño Y Ejemplos De Las Normas Técnicas Complementarias Para Diseño Y Construcción De Estructuras Metálicas, DDF, Instituto De Ingeniería, UNAM; México, Volumen I ; Manual Of Steel Construction, Load & Resistance Factor Design, Volume I ; Second Edition; American Institute of Steel Construction, Inc.; United States of America; Manual Of Steel Construction, Allowable Stress Desing ; Ninth Edition; American Institute of Steel Construction, Inc.; United States of America. Mc Cormac C., Jack(2002); Diseño De Estructuras De Acero, Método LRFD, Alfaomega, México, Segunda Edición. Guide For The Desing Of Crane-Supporting Steel Structures ; MacCrimmon, R.A.; First Edition; Quadratone Graphics Ltd; Canada; Mc Cormac C., Jack(2002); Diseño De Estructuras De Acero, Método ASD, Alfaomega, México, Segunda Edición. Soto Rodríguez, Héctor, Diseño De Estructuras Metálicas. Apuntes tomados en clase de Miembros de concreto Reforzado, Análisis Estructural y Mecánica de Materiales del Ing. David Hernández Santiago. Apuntes tomados en clase de Miembros de Acero del Ing. Julio Labastida Alvarez. 182