FLSMIDTH MONTAJE DE ESPESADOR DE Ø43 M DIÁMETRO ANTAPACCAY
IMCO-IM-OSI1700394-DOC-MC-002 MEMORI MEMORIAA DE CALCULO CAL CULO Yugo de Iz Izaje aje - Planchas Planch as de Casco Rev. B APROBADO POR: Jefe de Disciplina
Ing. Helbert Arenas
Jefe de Proyecto
Ing. Gustavo Cruz
Cliente
Ing. Israel Espinoza
Revisión
Hecho Por
A
IMCO/E.P.
B
IMCO/E.P.
COMENTARIOS DEL CLIENTE
Descripción
Fecha
Revisado
Aprobado
Emitido para coordinación interna
13/07/17
H. Arenas
G. Cruz
Emitido para Aprobación del Cliente
1 3 /0 7 /1 7
H. Arenas
G. Cruz
FLSMIDTH MONTAJE DE ESPESADOR DE Ø 43M ANTAPACCAY Rev.B
1.
Yugo de Izaje - Planchas de Casco
Fecha: 13/07/17
ALCANCE Y CONSIDERACIONES DE DISEÑO La presente memoria de cálculo tiene como objetivo realizar el Cálculo del Yugo para el Izaje de las planchas de casco del espesador de Ø43m planteado por IMCO SERVICIOS SAC en las instalaciones de la mina Antapaccay. Las planchas de casco son de dos tipos. Para este diseño se consideró el peso del tipo de mayor dimensión y peso, el cual es de 2289 kg. Para el izaje del otro tipo de plancha casco se considera el mismo perfil y las mismas orejas de izaje con la diferencia de la longitud del yugo. Para el sistema de Izaje de las planchas del casco se consideran como accesorios de Izaje: eslingas, grilletes, estrobos de acero, tecle etc. Además del respectivo yugo. El análisis Estructural del yugo a diseñarse se realizará mediante Elementos Finitos con el apoyo del Programa de Diseño Estructural, SAP2000 V19, el cual trabajaremos basados en el AISC y Diseño LRFD.
1.1 SISTEMA DE IZAJE DE PLANCHAS DE CASCO Las planchas del casco del espesador son de dos tipos(ver figuras 1 y 2 ). De acuerdo a las dimensiones y pesos de cada tipo se ha realizado el análisis para el diseño del yugo con las características de la plancha de mayor dimensión y peso.
Figura N°1 .- Plancha de Casco Tipo 1
Figura N°2 .- Plancha de Casco Tipo 2
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Yugo de Izaje - Planchas de Casco
Fecha: 13/07/17
Se ha considerado el siguiente sistema de arreglo para el Izaje de las planchas de fondo
Figura N°3: Eqsuema de izaje de planchas casco tipo 1 2.
NORMAS Y CÓDIGOS: Las normas tomadas en cuenta para los cálculos estructurales del presente proyecto son: -
-
3.
Reglamento Nacional de Estructuras (RNE) * Norma E.020 Cargas * Norma E.090 Estructuras Metálicas Manual del Steel Construction AISC (Edicion 9na)
CÁLCULO Y SELECCIÓN DE PERFILES Y PLACAS
3.1 CÁLCULO DE CARGAS ACTUANTES: Se han considerado las siguientes cargas de diseño: - Carga Muerta (CM): Considera todos los pesos propios de los materiales ----> Peso del perfil del yugo Para el análisis, la carga muerta (CM=DEAD) es asignada por el programa de Cálculo SAP2000 -
-
Carga Viva (CL): Considera todos los pesos propios de los materiales ----> Peso de la plancha de casco tipo 1 CL = 2.79 Ton Peso de la plancha tipo 2 2.289 Ton + Elementos de Izaje
0.50 Ton
Combinaciones de Carga de acuerdo al LRFD: Combo Nº1 =
1.4 * CM
Combo Nº2 =
1.2 * CM + 1.6 * CL
3.2 CÁLCULO DEL YUGO DE IZAJE: 3.2.1 ANÁLISIS ESTRUCTURAL DEL YUGO DE IZAJE: -
Se tiene como Cargas Actuantes: Carga Muerta (DEAD): Considera todos los pesos propios de los materiales ----> Asignada por el Programa de Cálculo SAP 3.21 Ton Carga Vivas (CLT): CL + CI = Carga Viva a Izarse: 2.79 Ton CL =
Peso Aproximado de la plancha tipo 2 + Elementos de Izaje
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Yugo de Izaje - Planchas de Casco
Carga Viva por Impacto de Izaje: CI = 0.42 Ton (
P
=
1.604 Ton
Fecha: 13/07/17
15% * CL ---- > De 15% a 25% de Carga Viva en izaje) Carga por punto de Izaje (CLT/2)
en cada extremo del yugo.
Fig. Nº4. Diagrama de funcionamiento yugo Fuente: Calculo d e Yugo d e Izaje - SAP2000 V19
Fig. Nº5. Diagrama de Ratio de Esfuerzos Máximos.
Mayor Ratio = 0.12 ---> viga W6x20
Fuente: Calculo d e Yugo d e Izaje - SAP2000 V19 Para el cálculo se consideró cable de 5/8"DIA, viga W6x20 como estructura del yugo según se observa en el gráfico mostrado anterior mente. Se tiene como Ratio de Esfuerzo máximo : 0.12 1.00 OK¡ < Dando como Factor de Seguridad:
8.70
>
5 (de acuerdo a lo indicado a los estándares de izaje de Antapaccay)
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Yugo de Izaje - Planchas de Casco
3.2.2 DIAGRAMAS DE ESFUERZOS YUGO
Fig. Nº6. Diagrama de Cargas Axiales sobre la viga W6x20 Fuente: Calculo d e Yugo d e Izaje - SAP2000 V19
Fig. Nº7. Cargas Axiales Actuantes sobre la viga W6x20 Fuente: Calculo d e Yugo d e Izaje - SAP2000 V19
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Fig. Nº8. Diagrama de Momentos sobre la viga W6x20 Fuente: Calculo d e Yugo d e Izaje - SAP2000 V19
Fig. Nº7. Cargas Axiales Actuantes sobre la viga W6x20 Fuente: Calculo d e Yugo d e Izaje - SAP2000 V19
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3.3 CÁLCULO DE ELEMENTOS DE IZAJE: 3.3.1 CÁLCULO DE LA OREJA DE IZAJE: Carga Actuante Sobre la Oreja de Izaje: Del Cálculo anteriormente realizado para el Cálculo Estructural del Yugo se tiene como Carga Muerta = aproximadamente. Extraido de los Datos del Programa de Calculo SAP2000, según se muestra:
0.27
Ton
Fuente: Calculo d e Yugo d e Izaje - SAP2000 V19 CT=
3.47
Ton
(CM + CLT) ----> Carga Total de Izaje (Peso del yugo + Carga de Izaje)
Considerando que se Izará la plancha del Tipo 2 en 02 Puntos de Izaje, se calculará la Placa de Izaje según:
Carga a Izar por Oreja:
CT/2=
1.74
Ton
to= W / (S*D) S= D=
F.S. =
Factor de seguridad asignado para el diseño de placas de Izaje. Carga de Diseño de Izaje (Pd):
2549.29 kg / cm^2 Limite Elástico A-36 3.00 cm Longitud de Corte (ver Fig. 04) 5 (Factor de diseño)
= Carga a Izar * F.S.
Pd= De donde: to= 1.14 cm Plancha de Espesor mín. : Consideraremos utilizar plancha de:
8.69
12
Ton
mm
ASTM A-36
12 mm para el izaje de las planchas.
Parametros de entrada: 1 Material Base
Acero A36
Ksi
Mpa
Kg/mm2
Esfuerzo a la Fluencia
36.00
250.00
25.48
Esfuerzo a la Fractura
55.00
400.00
40.77
Ksi
Mpa
Kg/mm2
70.00
486.11
49.55
2 Material Aporte
E70XX
Esfuerzo Ultimo de Soldadura
Cateto considerado para el diseño:
Abreviaturas. Fu
Esfuerzo ultimo a la tension
Fy
Esfuerzo de fluencia
6 mm
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ζup Esfuerzo de fractura por cortante Rd Resistencia de diseño Fexx Resistencia ultima de soldadura Ag
Area de la seccion trnasversal
Ae
Area efectiva
Aes Area efectiva de soldadura Lc
Longitud de desgarramiento
t
Espesor de la oreja
dh
Diametro del agujero
dh'
Diametro de agujero considerando el rebaje de 1/16"
h
Cateto de soldadura
ge
garganta efectiva.
Lst longitud de soldadura transversal
A)
Resistencia a la fluencia por tension Según figura se tiene:
B)
Rd1
= 0,9 x Fy x Ag
a
185
Rd1
= 0,9 x 25,48 x (185 x 12)
b
12
Rd1
=
Ag = a x b
50917.43 Kg
Resistencia a la fractura por tension. Según figura se tiene: Rd2
= 0,75 x Fu x Ae
dh = 28 + 1/16*25,4
Rd2
= 0,75 x 40,77 x (155 x 12)
dh
=
Rd2
=
a'
=
57032.11 Kg
b
29.6 185 - 29.6 =
155
12
Au = a' x b
C)
Resistencia al desgarramiento por cortante Según figura se tiene: Rd3
= 2 x Lc x t x ζup
dh
=
Rd3
= 2 x 78 x 12 x (60% Fu)
Lc
= (185-29.6)/2 =
Rd3
=
45625.69 Kg
t ζup
=
29.6 12
= 60% Fu
Analisis de resist encia que depende de la soldadura D)
Resistencia de diseño de la soldadura Según figura se tiene:
Rd4
Rd4
=
=
0,75 x (0,6 x Fexx) x Aes x (1 + 0,5x (sinθ)^1,5)
0,75x0,6x49,55x4.24x370x(1+0,5x(sin(90º))^1,5)
ge
= h x cos(45º)
ge
= 4.24 mm
Lst
=
x 185
Lst
=
370
Aes Rd4
=
52503.2
Kg
= ge x Lst
78
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Yugo de Izaje - Planchas de Casco
Fecha: 13/07/17
De ambos calculos realizados tanto en union soldada como en el material base de la oreja de izaje, se concluye. 1,- La carga maxima de diseño que puede resistir la oreja de izaje será de: Rd (min) = (Rd1,Rd2,Rd3,Rd4)
45625.7 Kg
Deacuerdo a los datos reales de la carga de izaje se tiene que: La carga Factorizada maxima real que resistira la oreja en mension (ver analisis con sap) Por consiguiente se esta trabajando con un factor de seguridad de:
3474.35 Kg
13.1
Normalmente para el diseño de componentes de izaje, por ser estos elementos criticos se concidera un factor de seguridad siempre > que 5. Este diseño cumple este requisito.
4.0 CONCLUSIONES -
Se realizó el cálculo de los elementos de Izaje para las planchas del casco tipo 1 y 2 del espesador y se obtuvieron los siguientes resultados: Espesor de Plancha de Oreja de Izaje: 1/2" en Plancha ASTM A-36 Perfiles de yugo de izaje: W6"x20 lb/pie- Ratio de esfuerzo Máximo : 0,12 < 1.00 - Para el izaje de la plancha de casco tipo 2 se utilizará la misma viga W6x20 con una longitud de 3 metros considerando que el análisis de la viga con mayor carga es la realizada en la presente memoria de cálculo.
5.0 ANEXOS * Plano de detalle de yugo de Izaje IMCO-IM-OSI1700394-MO-002 REV.0 : (Archivo PDF)
