MEMORIA CALCULO CANASTILLO Rev 1.pdf
MEMORIA DE CÁLCULO “DISEÑO DE CANASTILLO ALZA HOMBRES” REVISIÓN 1 OMP HIDRÁULICA DEPARTAM
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MEMORIA DE CÁLCULO “DISEÑO DE CANASTILLO ALZA HOMBRES”
REVISIÓN 1
OMP HIDRÁULICA DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA CASA MATRIZ RANCAGUA
INDUSTRIAL Y COMERCIAL OMP HIDRÁULICA LTDA DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA
INFORME
Solicitante: geotraver chile limitada Fecha emisión : 08 de mayo 2019 Atencion Sr: Oscar ríos
MEMORIA DE CÁLCULO “Diseño de canastillo alza hombres”
Equipo: jau004tp007 Página
2 de 12
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA
Miguel Fagalde
Ingeniero Calculista Código verificación: 1993-7e58-c4201741
15-‐07-‐2019
OMP Hidráulica
Memoria de cálculo
2019
INDUSTRIAL Y COMERCIAL OMP HIDRÁULICA LTDA DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA
MEMORIA DE CÁLCULO “Diseño de canastillo alza hombres
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INFORME
Solicitante: geotraver chile limitada Fecha emisión : 08 de mayo 2019 Atencion Sr: Oscar ríos Equipo: jau004tp007 Página
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Vigencia:
12 de Diciembre de 2019
Revisión:
1
CONTENIDO
1
Introducción ...................................................................................................... 4
2
Objetivos ............................... ........................................................................... 4 2.1 Objetivo General .......................................................................................... 4 2.2 Objetivos Específicos.................................................................................... 4
3
Alcance……...................................................................................................... 4
4
Planos ............................................................................................................... 5
5
Normas asociadas ............................................................................................ 5
6
Condiciones de borde ....................................................................................... 5 6.1 Características Generales ............................................................................ 5 6.2 Características del Acero ............................................................................. 6
7
Verificación del diseño estructural sometido a carga ...................................... 7
8 Anclajes …...................................................................................................... 13 9 Conclusion ………………………………………………………………………… 13 10 Anexos ………………………………………………………...…………………… 14
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INTRODUCCIÓN
Se solicita diseñar un canastillo alza hombre para la empresa Geotraver, el cual tiene como función realizar la fortificación y sostenimiento de taludes en mina rajo división El Salvador Codelco Chile. En la presente Memoria de Cálculo se detallarán los aspectos mecánico – estructurales fundamentales del canastillo con capacidad para dos personas, el cual se conecta por medio de un sistema pasador – oreja a un manipulador telescópico o máquinas similares.
2
OBJETIVOS
2.1
Objetivo General
Entregar un respaldo técnico detallado de las características del producto, con el propósito de entregar confianza y seguridad al cliente.
2.2
Objetivos Específicos
• • •
3
Calcular solicitudes máximas por medio de MEF (Método de Elementos Finitos) Determinar zonas críticas y concentradores de esfuerzos Definir propiedades del acero utilizado
ALCANCE
Para efectos de cálculo, se considera que el canastillo tendrá una carga distribuida de 500 [kgf] sobre toda su superficie interior. Este valor considera dos hombres adultos de 100 [kgf] cada uno, más herramientas y materiales que varían según la faena que se ejecute. Es importante mencionar que el diseño se realiza considerando que el canastillo durante sea requerido, se mantendrá estático, sin vibraciones ni impactos.
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PLANOS
GEOTRAVER, Soporte Jaula con Tope de Altura, Plano Montaje.
5
NORMAS ASOCIADAS
Nch1537. Of 2009: Diseño estructural – cargas permanentes y cargas de uso. Nch2369. Of 2003: Diseño sísmico de estructuras e instalaciones industriales. AWS D.1.1/D1.1M:2010 Código de Soldadura Estructural – Acero. Traducido de, “Structural Welding Code – Steel”.
6
CONDICIONES DE BORDE
Las condiciones de borde son los parámetros que se determinan adecuados y seguros para la realización del diseño.
6.1
Características Generales
Material de la estructura Acero ASTM A-36 Capacidad de carga [kgf] 500 Capacidad de personas 2 Peso bruto (carga + estructura + equipo 1015 de perforación + Viga y soporte) [kgf] Dimensiones (largo x ancho x alto) [mm] 1330 x 2200 x 2128 Topes de seguridad Sch. 40 Ø3”
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6.2
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Características del Acero
Como se mencionó previamente, el acero utilizado para la fabricación del canastillo es ASTM A36. A continuación se muestran sus características principales. Composición Química (Valores Típicos)
%C
%Mn
%Si
%P
%S
≤ 0,26
0,80 -1,20
≤ 0,40
≤ 0,04
≤ 0,05
Propiedades Mecánicas
Esfuerzo Fluencia
Esfuerzo (Kg/mm²)
Tracción Elongación
[Kg/mm²]
[MPa]
[Kg/mm²]
[MPa]
25,5 (mín.)
250 (mín.)
40,8 (mín.)
400 (mín.) 20 (mín.)
[%]
Mínimo Radio Interior de Plegado en Frío
Espesor E [mm] Hasta 20 Sobre 20 [mm] hasta Sobre 25 [mm] hasta [mm] (Incl.) 25 [mm] (Incl.) 50 [mm] (Incl.) 1,5 X E 1,5 X E 1,5 X E
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VERIFICACIÓN DEL DISEÑO ESTRUCTURAL SOMETIDO A CARGA
Mallado de las piezas del ensamblaje: Se usaron elementos hexaédricos de orden geométrico lineal y con integración reducida.
Figura 1: Deformaciones en el eje U3 (eje Z) Se aprecia un máximo negativo (hacia -Z ) de 7 [mm].
Figura 2: Deformaciones en el eje U2 (eje Y) Se aprecia un máximo negativo (hacia -Y) de 4.6 [mm].
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Figura 3: Vista isométrica de la estructura deformada, la que sufre un esfuerzo máximo de von Mises igual a 91.5 [MPa].
Figura 4: Vista en aumento de la figura anterior.
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Figura 5: Vista isométrica de la pieza más esforzada del ensamblaje, correspondiente al perfil cuadrado de 100x100x5 de la base de la estructura. Se observa el máximo esfuerzo de von Mises en la parte superior de esta pieza.
Figura 6: Vista 3D inferior de la estructura deformada.
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Figura 7: Vista 3D desde la izquierda del ensamblaje.
Figura 8: Vista isométrica del sistema de sujeción. Se observa que el esfuerzo máximo de von Mises corresponde a 77.6 [MPa].
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Figura 9: Vista 3D inferior en aumento de la figura anterior.
Figura 10: Se visualizan las condiciones de contorno aplicadas al modelo. Bloqueo radial a las cañerías soldadas a las orejas y condición de bloqueo de desplazamiento en el eje X (U1) para ambas orejas.
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Figura 11: Se visualiza la carga principal de 500 kg (flechas verticales color naranja) distribuida sobre la plancha inferior teñida de color rojo. La fuerza peso sí se incluye en el análisis pero no se muestra.
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ANCLAJES.
CARACTERISTICAS GENERALES: Argollas de Acero material A36, diametro 5/8 Redondo Liso, Tipo soldadura = 4cm ( 80 kg por 1 cm cuadrado de resistencia ). TOTAL = 320 kg. Soldadura Mig 1.2 Especial para material 36.
•
Cable de acero galvanizado construccion 6 x 9, alma de fibra ½ “ Carga de trabajo en kilos = 2.000 Carga de ruptura en kilos = 10.000 Factor de seguridad 5:1
• •
Guarda cabo para cable in ½ - 9/16 Prensa crosby 5/8
13-15 mm
9
CONCLUSIÓN
Se concluye tras el estudio realizado con análisis por medio de elementos finitos que la estructura al ser sometida a la carga estandarizada se deforma en un rango admisible. El diseño posee un factor de seguridad de 2,73 [-].
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ANEXOS
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GRAPAS CROSBY® ADVERTENCIAS E INSTRUCCIONES DE APLICACION
G-450 (Red-U-Bolt®)
SS-450 (316 Acero Inoxidable)
ADVERTENCIA • • • • • •
No leer, no comprender o no seguir estas instrucciones puede provocar la muerte o lesiones graves. Lea y comprenda estas instrucciones antes de usar las grapas. Use el tamaño de grapa que corresponda a cada tamaño de cable. Prepare la terminación del cable sólo como se indica. No use las grapas con cable de acero con recubrimiento de plástico. Aplique una primera carga para probar el conjunto. Esta carga debe ser igual o mayor que aquellas cargas con las que se trabajará. Luego, revise y apriete las tuercas según el valor de torque recomendado (Ver Tabla 1.)
El número de grapas que se indica (ver tabla 1) está basado en el uso de cable TRD ó TRI, construcción 6x19 o 6x36, AF ó AA, AM, AExM, AExExM. Si se va a utilizar construcción Seale de alambres gruesos exteriores en los diámetros de 1 pulgada y mayores, deberá usar una grapa más que las indicadas en la Tabla 1. Si se usa una polea en el punto de anclaje, adicionar una grapa. El número de grapas que se indica (ver tabla 1) está basado en el uso de cable TRD ó TRI, construcción 6x19 o 6x36, AF ó AA; AM, AExM, AExExM. Si se va a utilizar construcción Seale de alambres gruesos exteriores en los diámetros de 1 pulgada y mayores, deberá usar una grapa más que las indicadas en la Tabla 1. Si se usa una polea en el punto de anclaje, agregue una grapa. El número de grapas que se muestra también se aplica al cable resistente a la rotación TRD, construcción 8x19 AM, AExM, AExExM, tamaños de 1-1/2” pulgadas y menores; y al cable resistente a la rotación TRD, 19x7, AM, AExM, AExExM, tamaños de 1-3/4” pulgadas y menores. Para otras clases de cable no mencionadas con anterioridad, recomendamos contactarse con el Departamento de Ingeniería de Crosby para asegurarse del índice de eficiencia deseado. Sobre aplicaciones en ascensores, izajes de personal y andamios, consulte ANSI A17.1 y ANSI A10.4. Estas normas no recomiendan el uso de las terminaciones con grapas para cable estilo U-Bolt. El estilo de la terminación para cable usada en cualquier aplicación es de responsabilidad del usuario Para aplicaciones OSHA (en construcción), consulte OSHA 1926.251 1. Consulte la Tabla 1 al seguir estas instrucciones. Doble hacia atrás la cantidad de Figura 1 cable especificada, desde el guardacabo u ojo. Coloque la primera grapa a una distancia equivalente a la base de la grapa desde el extremo muerto del cable. Aplique el perno “U” sobre el extremo muerto del cable; el extremo vivo descansa en la base. Apriete las tuercas uniformemente con torquímetro alternando de una a la otra hasta lograr el valor de torque recomendado. (Ver Figura 1). 2. Cuando se requieran dos grapas, aplique la segunda grapa lo más cerca posible Figura 2 del guardacabo. Apriete las tuercas uniformemente con torquímetro alternando hasta lograr el valor de torque recomendado. Cuando se requieran más de dos grapas, coloque la segunda grapa lo más cerca posible del guardacabo u ojo; a continuación, gire las tuercas de la segunda grapa pero no las apriete. (Ver Figura 2).
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3. Cuando se requieran tres o más grapas, coloque las grapas adicionales espaciadas a la misma distancia entre las dos primeras –tense Figura 3 el cable flojo– y apriete uniformemente las tuercas en cada perno en U con torquímetro, alternando de una tuerca a la otra hasta lograr el valor de torque recomendado. (Ver Figura 3). 4. Si se utiliza una polea en lugar de un guardacabo, añada una grapa adicional. La distancia de las grapas debe ser la que se indica en el dibujo. (Ver Figura 4). 5. EMPALMES DE CABLES: Figura 4 El método preferido para empalmar dos cables es usar dos ojos de torniquete para empalmarlos con guardacabos, y utilizar la cantidad adecuada de grapas en cada ojo. (Ver Figura 5.) Un método alternativo es usar dos veces la cantidad de grapas usadas en una terminación de empalme. Los cables se colocan paralelos entre sí y se superpone dos veces la cantidad de cable Figura 5 que se utiliza para un torniquete, según se muestra en las instrucciones de aplicación. Cada punta muerta debe llevar el número mínimo Figura 6 de grapas (Ver Figura 6). Siempre se aplican todas las instrucciones de espaciado, torque de instalación, etc. 6. IMPORTANTE Aplique una primera carga para probar el conjunto. Esta carga debe ser igual o mayor que la carga esperada en uso real. Luego, revise y vuelva a apretar las tuercas hasta el valor de torque recomendado con un torquímetro. Según las buenas prácticas de aparejado y mantenimiento, el extremo del cable debe ser inspeccionado regularmente para ver si hay desgaste o abuso y si está en buenas condiciones en general. Tabla 1 Tamaño grapa (pulg.)
Tamaño cable (pulg.)
No. mínimo de grapas
Cantidad de cable a doblar en pulgadas
* Torque en pies-lb
1/8 3/16 1/4 5/16 3/8 7/16 1/2 9/16 5/8 3/4 7/8 1 1-1/8 1-1/4 1-3/8 1-1/2 1-5/8 1-3/4 2 2-1/4 2-1/2 2-3/4 3 3-1/2
1/8 3/16 1/4 5/16 3/8 7/16 1/2 9/16 5/8 3/4 7/8 1 1-1/8 1-1/4 1-3/8 1-1/2 1-5/8 1-3/4 2 2-1/4 2-1/2 2-3/4 3 3-1/2
2 2 2 2 2 2 3 3 3 4 4 5 6 7 7 8 8 8 8 8 9 10 10 12
3-1/4 3-3/4 4-3/4 5-1/4 6-1/2 7 11-1/2 12 12 18 19 26 34 44 44 54 58 61 71 73 84 100 106 149
4.5 7.5 15 30 45 65 65 95 95 130 225 225 225 360 360 360 430 590 750 750 750 750 1200 1200
Si se utiliza una polea para doblar el cable, adicionar una grapa más. Ver figura 4. Si se utiliza un mayor número de grapas que las indicadas en las tablas, se debe incrementar proporcionalmente la longitud del cable que se dobla. *Los valores de torque se indican para cables limpios, secos y sin lubricación.
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Guardacabo Para Cable G-414
($VNQMF&TQFDJàDBDJÓO 'FEFSBM''5C5JQP*** FYDFQUP QPSBRVFMMBTQSPWJTJPOFTFYJHJEBT BMDPOUSBUJTUB1BSBJOGPSNBDJÓO BEJDJPOBMWFSQÃHJOB
G-414SL
(4-$VNQMF&TQFDJàDBDJÓO 'FEFSBM''5C5JQP*** FYDFQUP QPSBRVFMMBTQSPWJTJPOFTFYJHJEBT BMDPOUSBUJTUB1BSBJOGPSNBDJÓO BEJDJPOBMWFSQÃHJOB
r %JTQPOJCMFFOBDFSPHBMWBOJ[BEPQPSJONFSTJÓOFODBMJFOUFPBDFSPJOPYJEBCMF r &MBDFSPJOPYJEBCMFFTSFDPNFOEBEPQBSBBNCJFOUFTNÃTDPSSPTJWPTEPOEFTFOFDFTJUBNBZPS QSPUFDDJÓO r .BZPSQSPUFDDJÓODPOUSBFMEFTHBTUFZMBEFGPSNBDJÓOEFMPKPEFMDBCMF r 7JEBÙUJMNÃTMBSHB
GUARDACABOS REFORZADOS PARA CABLE Diámetro del cable
No. de parte G-414 No. de SS-414 (in.) (mm) parte Stainless * 1/4 6-7 1037639 1037960 * 5/16 8 1037657 1037988 * 3/8 9-10 1037675 1038004 7/16 11-12 1037693 * 1/2 - 9/16 13-15 1037719 1038022 * 5/8 16 1037755 1038040 * 3/4 18-20 1037773 1038068 7/8 22 1037791 1 24-26 1037817 1-1/8 - 1-1/4 28-32 1037835 1-1/4 - 1-3/8 32-35 1037853 1-3/8 - 1-1/2 35-38 1037871 1-5/8 40 1037899 1-3/4 44 1037915 1-7/8 - 2 48-52 1037933 2-1/4 56 1037951 5BNBOPT44EJTQPOJCMFTFOBDFSPJOPYJEBCMFUJQP
Dimensiones (plg.) Weight Per 100 (lbs.) 6.50 11.80 21.60 34.70 51.00 75.70 158.10 177.80 313.90 400.00 886.00 1294.80 1700.00 1775.00 2775.00 3950.00
A 2.19 2.50 2.88 3.25 3.62 4.25 5.00 5.50 6.12 7.00 9.08 9.00 11.25 12.19 15.12 17.50
B 1.62 1.88 2.12 2.38 2.75 3.25 3.75 4.25 4.50 5.12 6.50 6.25 8.00 9.00 12.00 14.00
C 1.50 1.81 2.12 2.38 2.75 3.12 3.81 4.25 4.75 5.88 6.81 7.12 8.12 8.50 10.38 11.88
D .88 1.06 1.12 1.25 1.50 1.75 2.00 2.25 2.50 2.88 3.50 3.50 4.00 4.50 6.00 7.00
E .41 .50 .63 .72 .89 1.00 1.22 1.38 1.56 1.88 2.25 2.62 3.00 3.06 3.38 3.88
F .28 .34 .41 .47 .59 .66 .78 .94 1.06 1.31 1.44 1.56 1.72 1.84 2.09 2.38
G .06 .08 .11 .12 .15 .16 .22 .22 .25 .25 .37 .50 .50 .50 .50 .62
H .25 .30 .39 .45 .48 .53 .69 .78 .88 1.25 1.29 1.31 1.38 1.50 1.69 1.82
r 1SFWFOUTUIFTIBDLMFGSPNCFJOHSFNPWFEBOESFQMBDFEJOUIFàFME XIJDIDPVMEDPNQSPNJTFUIF DFSUJàFEJOUFHSJUZPGUIFTMJOHBTTFNCMZ r %JTQPOJCMFFOBDFSPHBMWBOJ[BEPQPSJONFSTJÓOFODBMJFOUFPBDFSPJOPYJEBCMF-PTHVBSEBDBCPT SFGPS[BEPTBUSBQBHSJMMFUF TPOHBMWBOJ[BEPTEFTQVÊTEFIBCFSTPMEBEPFMSFGVFS[P r &MBDFSPJOPYJEBCMFFTSFDPNFOEBEPQBSBBNCJFOUFTNÃTDPSSPTJWPTEPOEFTFOFDFTJUBNBZPS QSPUFDDJÓO r .BZPSQSPUFDDJÓODPOUSBFMEFTHBTUFZMBEFGPSNBDJÓOEFMPKPEFMDBCMF r 7JEBÙUJMNÃTMBSHB
G-414SL GUARDACABOS REFORZADOS PARA CABLE Diámetro del cable
(in.) 3/8 1/2 - 9/16 5/8 3/4 7/8 1 1-1/8 - 1-1/4 1-3/8 - 1-1/2
No. de parte G-414SL
(mm) No. de parte 9-10 1036800 13-15 1036808 16 1036817 18-20 1036826 22 1036835 24-26 1036844 28-32 1036853 35-38 1036862
Weight Per 100 (lbs.) 21.60 51.00 75.70 158.10 177.80 313.90 400.00 1294.80
Dimensiones (plg.)
A 2.88 3.62 4.25 5.00 5.50 6.12 7.00 9.00
B 2.12 2.75 3.25 3.75 4.25 4.50 5.12 6.25
C 2.12 2.75 3.12 3.81 4.25 4.75 5.88 7.12
D 1.12 1.50 1.75 2.00 2.25 2.50 2.88 3.50
E .63 .89 1.00 1.22 1.38 1.56 1.88 2.62
F .41 .59 .66 .78 .94 1.06 1.31 1.56
G .11 .15 .16 .22 .22 .25 .25 .50
H .39 .48 .53 .69 .78 .88 1.25 1.31
J .81 1.12 1.25 1.50 1.63 1.88 2.13 2.50
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