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Instituto Politcnico Nacional.Escuela Superior de Ingeniera Mecnica y Elctrica.
Unidad Azcapotzalco.
Estructuras.
Alumnos:
FLORES CONDE ARACELI.
9MM2
Prof.: Ing. Viveros Bretn Sergio.
Gra monopuente con
capacidad de 5 Ton.
Clculo y seleccin de perfiles.
Lunes, 29 de Noviembre de 2010.
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CAPTULO III. MEMORIA DECLCULO.
En la siguiente memoria de clculo, se presentan los clculos necesarios para disear un carro
testero, explicando paso a paso cada clculo, as como tambin el diseo de los engranes,
rodamientos y ejes.
Las caractersticas del polipasto se obtienen de HOWIIE
(http://www.polipastoshyundaimexico.com/polipasto-electrico.html). La tabla se encuentra en el
Anexo.
3. DISEO DELA GRA VIAJERA BIPUENTE.
Datos de Diseo:
Se toma en cuenta los datos de diseo de la gra, los cuales ya estn establecidos , como son la
carga que soportara la gra, el peso del polipasto, el claro, izaje, longitud de la nave.
Datos del material de diseo.Por norma Se Utiliza Acero:A-36(Norma CMAA,Seccin 70-3Diseo estructural,Apartado3.1).
2
2
Y
m02540
p1
lb22
kg1
p
lb
18000
PSI180003600050
S50
!
!!
!
.
lg
.lg
)(.
.
W
W
W
2
22
2
cm
kg181268
cm100
m1
m
kg5512681843
m
kg5512681843
.
.
.
!
!
!
W
W
W
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Clculo de Viga sin considerar Peso propio de la viga.
Se calcula la viga sin considerar su propio peso, solo se considera izajeW y .polipastoW , as podremos saber
que perfil es el adecuado para nuestro puente.
m5Claro
Ton5Wizaje
!
! .
izajepolipastoTotal
polipasto
WWW
kg662W
!
!
.
.
mkg566222831M
hbM
c rva.labajoreaM
kg28312
kg5662R
R2kg5662
WRR
A
A
TotalBA
!!
!
!
!!
!
!
*
*
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Calculando y Seleccionando Mdulo de Seccin.
3cm46446
181268
1005662S .
.
)(!!
Con el Mdulo de Seccin calculado se selecciona el tipo de Perfil del Libro: Manual de
construccin en Acero, Volumen 1, cuarta edicin, 2009, Pgina 60-61
Se selecciona este tipo de perfil, debido a que es el ms idneo de acuerdo al Mdulo de seccincalculado para el diseo.
3cm Por orma se utiliza u a vi a monopuente, de ido a que la carga utilizada carga generada es
menos de 20 toneladas.
5662 k
2831 k
-2831 k
-2831 k
2831 k
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Calculando el peso total y considerando peso propio de la viga de acuerdo a los datos del tipo deperfil:
Obtenido el perfil, se vuelve a recalcular la viga, para saber si es la correcta o se tendrque buscar una nueva, para que el equipo sea funcional.
Viga por peso propio
En este caso se considera la viga con el peso de esta, para poder as definir se la correcta o se tiene que
proponer otra, y volver a recalcular.
kg58421805662P
kg180m4mkg45W
W
VIGA
VIGA
!!
!!
!
))(/(
TWP
kg29212
kg5842
P2kg5842
PRR
A
BA
!!
!
!
? A ? A
mkg5752
2kg28312
2kg2831kg2921
!
! )(*)(*)(
3cm56453S
cm100mkg5752S
S
2cm
kg181268
.
))(/(
.
!
!
!W
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El modulo de seccin del perfil seleccionado (S=531 cm3), es demasiado pequeo con respecto al
calculado (S= 453.56cm3). Se quedara as para poder realizar el clculo de la viga puente, si
realizando el clculo con la viga puente riel, el modulo de seccin sigue siendo mayor al
establecido se propondr otro.
5752
2831
2831-2921
2921
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wT
El proceso de clculo de M2. Se lleva a cabo a travs de la ecuacin anterior. Parala obtencin de la Carga se usa la siguiente ecuacin:
Sustituyendo nos queda: M2
Para la obtencin de las reacciones que se generan se realiza de lasiguiente forma.
5842 kg R1= MMax- MMin / LR1 R
La reaccin R2 es el valor de la ecuacin anterior y queda as:
Para R es:
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Y de igual forma se debe obtener el Mdulo de Seccin con el momento mximo.
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Con ese mdulo de seccin obtenemos un perfil IR 10x19 con un modulo de seccin S=308 cm3 que tambin obtenemos del Manual de Construccin en Acero (pg. 60 y 61).
Pero igual que en el caso anterior hay que efectuar el clculo de esta viga por propiopeso.
As como en la pasada viga se forma la misma ecuacin de momentos solo que concambio en la carga.
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Se obtiene nuevamente las reas para el Momento mximo.
h= 2331.719- 2294.75 = 36.25L
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AMax= MMax = 22.65 + 2868.08 = 2891.08Y de igual manera se calcula el modulo de seccin y se compara con el elegido y si
es menor, se dice que el perfil es el adecuado y esta bien seleccionado.
Dado que el Mdulo de seccin del perfil anteriormente seleccionado IR 10x19 esde Sxx=308 cm y es mayor al que obtuvimos en el calculo anterior esto nos dice que el
perfil es el correcto.
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CLCULO DE LOSSOPORTES COLUMNA.
Para la realizacin de este clculo se toma como referencia una de las vigas seleccionadas
antes para tener una homogeneidad de perfiles y as no tener que conseguir perfiles diferentes
para cada parte de esta gra.
Para esto tomamos los datos del perfil de la estructura el cual se encuentran en el manual
de construccin en acero. Se toman los datos necesarios para el clculo de los soportes, el material
es un A-36 con un Sy = 36 ksi = 2536.36 kg/cm2, E= 30 x10
6Psi = E= 2.1 x10
6kg / cm
2. Nuestra
condicin es que la columna pueda soporta 3931.562 kg.
Datos:
tf= 13.0 mm
bf= 148 mm
d=266 mm
tw= 7.6 mm+-Ixx=7076 cm4
Iyy= 695 cm4
Para poder empezar necesitamos saber cul ser la altura
requerida y darle 1 m ms, y de ah proseguimos a obtener el rea
total del perfil, para esto el perfil se divide en tres geometras
conocidas y nos quedan de la siguiente manera:
13.0 mmmm
148 mm
290.6 mm
7.6
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El siguiente paso es encontrar la relacin de esbeltez siendo el factor k= 0.8, es porque conla tornillera se considera que es articulado.
Al realizar la comparacin entre la relacin de esbeltez (SR) y la constante de columna (Cc)
nos queda que: SR>Cc esto nos dice que se considera como columna larga, para poder proseguir
con el clculo.
El factor de seguridad se considera con un valor de 3 por la ecuacin de Euler para un
sistema mecnico.
Pa >Preq.
Al obtener este resultado nos damos cuanta que el perfil seleccionado es el adecuado ya
que el resultado obtenido es mucho mayor al requerido por lo tanto es correcto usar el mismo
perfil IR 12x26 como soporte columna para sostener la gra.
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TORNILLERIA
Para la correcta sujecin de la estructura utilizaremos tornillera de material ASTM A-490
con un esfuerzo cortante de = 22000 Psi, junto con una placa de sujecin de acero A-36 Sy= 36000
Psi, Su= 58000 Psi.
Se propone un dimetro de tornillos para la realizacin de l calculo D=3/8 plg.
FALLA PO CORTE:
FALLA PO APLASTAMIENTO:
t=1/2 plg.
FALLA POR TENSION:
Con este sistema la tornillera va estar sometida principalmente a aplastamiento al realizar
el calculo de aplastamiento nos da la fuerza requerida para que nuestro sistema no falle.
Como queda comprobado en el clculo nuestro esfuerzo es menor al obtenido y de esta
manera queda resuelto el problema de la sujecin:
La forma de sujecin es de la siguiente manera:
Las columnas van soldadas a la placa de sujecin y encima de estas van las otras vigas que
sostendrn la viga en la cual va estar el polipasto.
La viga del polipasto va ir atornillado de igual forma que las anteriores.
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Anexos:
1.- Tipo HL Monorriel Altura Reducida 1 Velocidad
1 - 5 Toneladas
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Anlisis en ANSYS.
Desplazamiento en vectores.
Vista frontal
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Vista lateral derecha.
Vista trasera.
Rotacin del vector.
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Vista frontal.
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Vista lateral derecha.
Vista trasera.