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Versión 2.0

ANÁLISIS DE VIGA MONORRIELMonorriel colgante analizado como luz simple con voladizo para perfiles-W

Analizado por Ing. Jaime Villarreal (Noviembre, 2015)

Proyecto: Tema:

Numero: Creado: Revisado: C.A.S.

Datos:

RL(min)=-4.2 RR(max)=9.27

Perfil del Monorriel: L=6.86 Lo=5.9

Seleccionar: W4x13 x=3.43

Parámetros de Diseño: S=0

Fluencia de la viga Fy = 36 kpsi

Luz de Viga, L = 6.8600 ft. W4x13

Luz Sin Soporte, Lb = 6.8600 ft.

Coef. Flexión, Cb = 1.00 Pv=4.9

Luz en Voladizo, Lo = 5.9000 ft. Nomenclatura

Luz Sin Soporte, Lbo = 0.0000 ft.

Coef. Flexión, Cbo = 1.00 W4x13 Propiedades del Elemento:

Carga Izada, P = 4.000 kips A = 3.83 in.^2 d/Af = 2.97

Peso Hoist Trolley, Wt = 0.125 kips d = 4.160 in. Ix = 11.30 in.^4

Peso Chain Hoist, Wh = 0.175 kips tw = 0.280 in. Sx = 5.46 in.^3

Factor Impact. Vert., Vi = 15 % bf = 4.060 in. Iy = 3.86 in.^4

Fact. Carga Horz., HLF = 10 % tf = 0.345 in. Sy = 1.90 in.^3

No. Total Ruedas, Nw = 2 k= 0.595 in. J = 0.151 in.^4

Esp. Ruedas, S = 0.0000 ft. rt = 1.100 in. Cw = 14.0 in.^6

Distancia en Patín, a = 0.3750 in.

Reacciones en los Apoyos: (con voladizo)

Resultados: RR(max) = 9.27 = Pv*(L+Lo)/L+w/1000/(2*L)*(L+Lo)^2

RL(min) = -4.20 = -Pv*Lo/L+w/1000/(2*L)*(L^2-Lo^2)

Parámetros y Coeficientes:

Pv = 4.900 kips Pv = P*(1+Vi/100)+Wt+Wh (carga vertical)

Pw = 2.450 kips/rueda Pw = Pv/Nw (carga por rueda de carrete)

Ph = 0.400 kips Ph = HLF*P (carga horizontal)

ta = 0.345 in. ta = tf (para perfiles-W)

l = 0.198 l = 2*a/(bf-tw)

Cxo = -1.690 Cxo = -2.110+1.977*l+0.0076*e^(6.53*l)

Cx1 = 0.927 Cx1 = 10.108-7.408*l-10.108*e^(-1.364*l)

Czo = 0.204 Czo = 0.050-0.580*l+0.148*e^(3.015*l)

Cz1 = 1.971 Cz1 = 2.230-1.490*l+1.390*e^(-18.33*l)

Momentos Flexionantes para Luz Simple:

x = 3.430 ft. x = L/2 (localización del momento máximo del extremo izq. De la luz simple)

Mx = 8.48 ft-kips Mx = Pv/*L/4+w/1000*L^2/8

My = 0.69 ft-kips My = Ph*L/4

(por Manual de Diseño en Acero)

Momento Lateral Flexionante por Torsión en el Patín para Luz Simple:

e = 2.080 in. e = d/2 (asumir carga horizontal tomada en el patín inferior)

at = 15.494 at = SQRT(E*Cw/(J*G)) , E=29000 ksi and G=11200 ksi

Mt = 0.14 ft-kips Mt = Ph*e*at/(2*(d-tf))*TANH(L*12/(2*at))/12

Esfuerzos Eje-X para Luz Simple:

fbx = 18.64 ksi fbx = Mx/Sx

Lb/rt = 74.84 Lb/rt = Lb*12/rt

Fbx = 21.60 ksi Fbx = 12000*Cb/(Lb*12/(d/Af)) <= 0.60*Fy fbx <= Fbx, O.K.

(continúa)

MONORRIEL BOMBA DE INCENDIO MELONES (Viga Monorriel)

J.A.V.G.

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Versión 2.0

Esfuerzos Eje-Y para Luz Simple:

fby = 4.33 ksi fby = My/Sy

fwns = 1.76 ksi fwns = Mt*12/(Sy/2) (esfuerzo normal de pandeo)

fby(total) = 6.09 ksi fby(total) = fby+fwns

Fby = 27.00 ksi Fby = 0.75*Fy fby <= Fby, O.K.

Radio de Esfuerzos Combinados para Luz Simple:

S.R. = 1.089 S.R. = fbx/Fbx+fby(total)/Fby S.R. > 1.0

Deflexión Vertical para Luz Simple:

Pv = 4.300 kips Pv = P+Wh+Wt (sin impacto vertical)

D(max) = 0.1545 in. D(max) = Pv*L^3/(48*E*I)+5*w/12000*L^4/(384*E*I)

D(ratio) = L/533 D(ratio) = L*12/D(max)

D(allow) = 0.1829 in. D(allow) = L*12/450 Defl.(max) <= Defl.(allow), O.K.

Momento Flexionante para Voladizo:

Mx = 29.14 ft-kips Mx = Pv*Lo+w/1000*Lo^2/2

My = 2.36 ft-kips My = Ph*Lo

Momento Flexionante Lateral por Torsion en Patín para Voladizo: (por Manual de Diseño en Acero USS, 1981)

e = 2.080 in. e = d/2 (asumir carga horizontal tomada en el patín inferior)

at = 15.494 at = SQRT(E*Cw/(J*G)) , E=29000 ksi and G=11200 ksi

Mt = 0.28 ft-kips Mt = Ph*e*at/(d-tf)*TANH(Lo*12/at)/12

Esfuerzos Eje-X para Voladizo:

fbx = 64.04 ksi fbx = Mx/Sx

Lbo/rt = 10.91 Lbo/rt = Lbo*12/rt

Fbx = 23.76 ksi Fbx = 0.66*Fy fbx > Fbx

Esfuerzos Eje-Y para Voladizo:

fby = 14.91 ksi fby = My/Sy

fwns = 3.56 ksi fwns = Mt*12/(Sy/2) (esfuerzo normal de pandeo)

fby(total) = 18.46 ksi fby(total) = fby+fwns

Fby = 27.00 ksi Fby = 0.75*Fy fby <= Fby, O.K.

Radio de Esfuerzos Combinados para Voladizo:

S.R. = 3.379 S.R. = fbx/Fbx+fby(total)/Fby S.R. > 1.0

Deflexion Vertical para Voladizo: (asumiendo carga llena de diseño, Pv sin impacto, al final del voladizo)

Pv = 4.300 kips Pv = P+Wh+Wt (sin impacto vertical)

D(max) = 3.3782 in. D(max) = Pv*Lo^2*(L+Lo)/(3*E*I)+w/12000*Lo*(4*Lo^2*L-L^3+3*Lo^3)/(24*E*I)

D(ratio) = L/21 D(ratio) = Lo*12/D(max)

D(allow) = 0.1573 in. D(allow) = Lo*12/450 Defl.(max) > Defl.(allow)

Flexión Local Patín Inferior (simplificado):

be = 4.140 in. be = 12*tf (longitud efectiva flexión en patín)

am = 1.640 in. am = (bf/2-tw/2)-(k-tf) (donde: k-tf = radio del filete)

Mf = 4.018 in.-kips Mf = Pw*am

Sf = 0.082 in.^3 Sf = be*tf^2/6

fb = 48.92 ksi fb = Mf/Sf

Fb = 27.00 ksi Fb = 0.75*Fy fb > Fb

(continúa)

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Versión 2.0

Flexión en Patín Inferior (Nota: torsión esta despreciada)

Esfuerzo Local Flexionante del Patín @ Punto 0: (Convención de Signos: + = tensión, - = compresión)

sxo = -34.79 ksi sxo = Cxo*Pw/ta^2

szo = 4.20 ksi szo = Czo*Pw/ta^2

Esfuerzo Local Flexionante del Patín @ Punto 1:

sx1 = 19.08 ksi sx1 = Cx1*Pw/ta^2

sz1 = 40.57 ksi sz1 = Cz1*Pw/ta^2

Esfuerzo Local Flexionante del Patín @ Punto 2:

sx2 = 34.79 ksi sx2 = -sxo

sz2 = -4.20 ksi sz2 = -szo

Esfuerzo Biaxial Resultante @ Punto 0:

sz = 26.12 ksi sz = fbx+fby+0.75*szo

sx = -26.09 ksi sx = 0.75*sxo

txz = 0.00 ksi txz = 0 (asumido despreciable)

sto = 45.22 ksi sto = SQRT(sx^2+sz^2-sx*sz+3*txz^2) > Fb = 0.66*Fy = 23.76 ksi

Esfuerzo Biaxial Resultante @ Punto 1:

sz = 53.40 ksi sy = fbx+fby+0.75*sz1

sx = 14.31 ksi sx = 0.75*sx1

txz = 0.00 ksi txz = 0 (asumido despreciable)

st1 = 47.87 ksi st1 = SQRT(sx^2+sz^2-sx*sz+3*txz^2) > Fb = 0.66*Fy = 23.76 ksi

Esfuerzo Biaxial Resultante @ Punto 2:

sz = 19.82 ksi sz = fbx+fby+0.75*sz2

sx = 26.09 ksi sx = 0.75*sx2

txz = 0.00 ksi txz = 0 (asumido despreciable)

st2 = 23.59 ksi st2 = SQRT(sx^2+sz^2-sx*sz+3*txz^2) <= Fb = 0.66*Fy = 23.76 ksi, O.K.

tw

Pw Pw

Punto 2

Punto 1

Punto 0

bf

tf

Y

Z

X

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