Puente grua

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OBJETIVO

OBJETIVO GENERAL

• Diseñar la viga metálica del puente grúa y la viga postensada soportante de la misma

OBJETIVO ESPECÍFICO

• Elaborar el diseño de la viga metálica que soportará un peso Q=12T
• Diseñar la viga postensada que soportará el peso propio del puente grúa y el peso propio de la viga metálica

MARCO TEÓRICO

Un puente-grúa, es un tipo de grúa que se utiliza en fábricas e industrias, para izar y desplazar cargas pesadas, permitiendo que se puedan movilizar piezas de gran porte en forma horizontal y vertical. Un puente-grúa se compone de un par de rieles paralelos ubicados a gran altura sobre los laterales del edificio con un puente metálico (viga) desplazable que cubre el espacio entre ellas. El guinche, el dispositivo de izaje de la grúa, se desplaza junto con el puente sobre el cual se encuentra; el guinche a su vez se encuentra alojado sobre otro riel que le permite moverse para ubicarse en posiciones entre los dos rieles principales.

Si el puente se encuentra rígidamente sostenido por dos o más patas que se desplazan sobre rieles fijados a nivel del piso, entonces se lo denomina grúa pórtico (USA, ASME B30 series).

A diferencia de las grúas móviles o de construcción, los puentes-grúa son utilizados por lo general en fábricas o galpones industriales estando limitados a operar dentro del galpón o nave industrial donde se encuentran instalados.1

El uso de este tipo de grúa se aplica en la industria del acero, para mover productos terminados, tal como, bobinas, caños y vigas, tanto para su almacenamiento, como para la carga a los transportes convenientes.

En la industria subsidiaria del cemento, para facilitar la fabricación de caños, postes, vigas, entre otros productos de gran peso y volumen.

En la industria del automóvil y de maquinarias pesadas, se utilizan puentes grúa para el manejo de materias primas y en otros casos para el ensamblado de grandes piezas, en máquinas viales (Pala cargadora, topadora, Motoniveladora, camiónes).

Casi todas las fábricas de papel utilizan las grúas de puente para el mantenimiento regular que requiere la eliminación de los rodillos y otros equipos pesados.

DESARROLLO

Para el diseño se considerará una primera iteración con el empleo de una viga metálica tipo I, a pesar que por consideraciones de diseño se optó por el empleo de una viga tipo cajón metálica.

DISEÑO DE PUENTE GRÚA TIPO CAJÓN SECCION COMPUESTA

ANÁLISIS DE LA VIGA DE ACERO.

En el presente trabajo se diseñara una viga de hormigón potenzada el cual pasará un puente grúa diseñado para que soporte una carga de 12 toneladas.

ANÁLISIS DE LA SECCIÓN.

La sección debe cumplir con verificaciones de la AISC, el patín y el alma deberán ser compactas para que la sección pueda llegar la plastificación y así poder usar su potencial evitando fallas locales.

NOTA

Para el presente se usará una sección tipo cajón, por motivos que se mencionaran a continuación: anteriormente se realizó los cálculos con una viga tipo I,  y se tuvo el inconveniente que se tiene una dimensión muy excesiva del peralte, por tal motivo se considerará realizar una viga tipo cajón, lo cual se logra bajar la las dimensiones de la viga y  para una buena sujeción del polipasto en la viga, una sección tipo cajón tiene una buena resistencia a esfuerzos a torsión, pero no fue ese el motivo por el cual se escogió esa opción, ya que se sabe perfectamente que se tiene solo cargas verticales provenientes de la carga puntual.

Mediante ensayo prueba-error se obtuvo la siguiente sección que cumple todos los parámetros de la AISC posteriormente detallados.[pic 4]

COMPACIDAD DEL ALA.

Se considera que el alma no se encuentra atiesada con ningún elemento, así que el valor máximo para que el ala sea compacta será:

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Este valor se lo comparará con la relación b/t.

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Dónde:

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VERIFICACIÓN

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COMPACIDAD DEL ALMA.

La sección es cajón, por lo que se usa el segundo cuadro de la tabla de compacidades. El valor máximo para que el alma sea compacta será:

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Verificación

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VERIFICACIÓN DE LA DISTANCIA MÁXIMA DE LA VIGA SIN APOYO.

La longitud de la viga debe ser tal que pueda llegar a plastificarse la sección aprovechando su capacidad máxima y no que la viga falle por torsión en el rango elástico.

Para dicha verificación existe formulas en el AISC que consideran la geometría de la Viga.

1. Si  Lb  ≤ Lp se desarrolla la articulación plástica.

Para secciones de forma I y C flexados con el eje mayor el valor de Lp es:

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Para secciones Cajón y secciones rectangulares solidas el valor de Lp es:

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Entonces  la capacidad del momento nominal es igual al momento plástico, se tiene:

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Se observa en la imagen que la inercia polar y área tiene un efecto positivo en la longitud sin apoyo transversal que puede tener la viga.

Se presenta a continuación el resumen de las propiedades geométricas del a viga indicada.

Área de la sección: 390 cm2

El radio de giro vertical es:

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La inercia polar es la suma de las inercias en los 2 ejes.

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EL MOMENTO PLÁSTICO

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Para esta sección el Zx (Se obtiene del momento de área de la mitad de la sección multiplicada por dos)

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Se puede observar que es mayor a la de 22  metros, por lo que la viga fallará plásticamente.

DISEÑO A FLEXIÓN

 El diseño se la hará mediante las verificaciones LRFD.

Momento por carga muerta.

La carga uniforme será:

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Momento por carga viva.

CALCULO DEL MOMENTO CON LINEAS DE INFLUENCIA

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COMBINACION CRÍTICA

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