Cimentacion Molino 8'x8'_Civil

PREPARADO PARA:

MEMORIA DE CÁLCULOCIMENTACIÓN MOLINO DE BOLAS 8'X8'

DOCUMENTO:

12-01-04-05-001

UNIDAD MINERA VIRGEN DEL ROSARIOFecha: Agosto 2012 Revisión : 2

Pág.: 1 De: 1

INGENIERÍA DE DETALLEAMPLIACIÓN DE PLANTA CONCENTRADORA

MEMORIA DE CÁLCULOCIMENTACIÓN DE MOLINO DE BOLAS 8'x8'

VIRGEN DEL ROSARIO DE 150 - 349TPD

Urb. Chacra Ríos / Cercado de Lima

Lima, Septiembre del 2012

DENWOOD HOLDING PERU METALS SACAV. LA ENCALADA 1257-ODC 603

Surco – Lima

PREPARADO POR:

Calle. Juan Chavez Tuero 1205

Teléf. (511) 715-1105

Teléf.: 337-5619

SIC SA

C

SOLANO INGENIEROSCONTRATISTAS S.A.C.

1.000 BASE PARA MOLINO DE BOLAS 8x8

1.100 ALCANCESLa presente memoria de cálculo describe los criterios considerados en el diseño de lacimentación para el molino de bolas 8x8 a instalar en la zona de Molienda de la PlantaMinera Virgen del RosarioEl presente diseño se ha realizado tomando como base dos puntos principales que aseguran la no vibracion de las fundaciones de molinos :1) Hacer que las cimentaciones tengan la suficiente masa (La masa de la cimentación esusualmente hecha dos veces mayor que la masa movil o rotativa del molino)2) Analizar la cimentación como un cuerpo rigido .Estos criterios fueron tomados de un articulo del Eand Insight Magazine , publicado en enero del 2000, el cual pretende mostrar los aspectos considerados al realizar el análisis dinámicode todos las instalaciones de Molienda de la mina Antamina que recien habia sido construida."Antamina Grinding Facility Analysis Mill Foundations" Insight Magazine, Volume 2 Issue1.

1.200 DESCRIPCIÓN DE LA ESTRUCTURALa cimentación para el molino será de concreto armado y las dimensiones serán tomadas delos datos del equipo según los planos e informacion proporcionada por Virgen del Rosario.

1.300 METRADO DE PESOS Y VERIFICACION DE CONSIDICION DE BORDEMetrado de pesos.Estos valores fueron tomados del plano de cargas estaticas proporcionados por Mufarech.- (1/2) Peso del equipo + carga de bolas + pulpa - Feed Part Kgf- (1/2) Peso del equipo + carga de bolas + pulpa - Discharge Part Kgf- Peso del Piñón = Kgf- Peso de Reductor = Kgf- Peso del motor = Kgf

KgfSe predimensiona la base del molino según esquema mostrado:

En este pre-dimensioamiento del molino se dientifican 05 pedestales, de los cuales 02 deellos son para sostener al molino y los demás para los complementos del molinocomo son: el motor, el reductor y los piñones.


UNIDAD MINERA VIRGEN DEL ROSARIO

35000

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Fecha: Agosto 2012 Revisión : 2Pág.: 1 De: 1

BASE DEL MOLINO DE BOLAS 8'X8'

20005500

Predimensionamiento de la Cimentación del Molino

40000

250085000

S IC SA

C

S O L A N O IN G E N IE R O SC O N T R A T IS T A S S .A .C .



DOCUMENTO:12-01-04-05-001


S IC SA

C


Cálculo del Peso de la Cimentación :Área en Planta de la zapata = 38.166 m2

Con el área en planta propuesta y asumiendo una hzap = 1.500 mVolumen del concreto en zapata = 57.249 m³Volumen de Pedestal 01 de Molino (PD01) = 3.553 m³Volumen de Pedestal 02 de Molino (PD02) = 3.553 m³Volumen del concreto en Soporte Piñón (PD03) = 3.484 m³Volumen del concreto en Soporte del Reductor (PD04) = 3.656 m³Volumen de Pedestal de apoyo de motor (PD05) = 3.462 m³

74.957 m³

= Kgf

Calculo de Pesos Rotativos y No rotativos :

Pesos Rotativos

- (1/2) Peso del equipo + carga de bolas + pulpa - Feed Part Kgf- (1/2) Peso del equipo + carga de bolas + pulpa - Discharge Part Kgf- Peso del Piñón = KgfPeso Rotativo = Kgf

Pesos No rotativosMotor KgfReductor Kgf

Kgf

= 2.34 > 2 => Las dimensiones son adecuadas

Volúmen Total Base =

Peso Rotativo

179897Peso de cimentación

Peso de Fundación

Dimensiones Generales en Planta - Cimentación del Molino

55008000

3500040000

2000

2500

77000



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S IC SA

C


1.400 MODELAJE SAP V9.- La base fue modelada utilizando un programa computacional SAPV9, para modelar la zapata seutilizaron elementos Tipo Shell, con el ancho del predimensionamiento , a la cual se le colocaronresortes que idealizaran el comportamiento del suelo , tanto en sentido vertical como horizontal-Los pedestales de soporte se modelaron utilizando elementos Tipo Solid.-Las masas tanto del molino como del motor se colocaron en puntos a la altura correspondiente,los cuales se encuentran unidos a la estructuras con elementos frame, con una rigidezalta para evitar deformaciones.

1.500 DETERMINACION DEL COEFICIENTE DE BALASTRO Y VERIFICACION POR RESONANCIAPara la determinacion de la constante de los resortes que simulan la interacción Estructura -Terreno se tomo los siguientes datos correspondientes a las propiedades del terreno en estazona.En el caudro siguiente, se muestra la relación entre la composición del suelo y la tensiónadmisible del terreno.

Modelación del suelo con simulación de Resortes

Modelamiento de la Cimentación del Molino



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S IC SA

C


Modulo de Reacción Vertical: k = KN/m3

Modulo de Reacción Horizontal: k = KN/m3

Coeficiente de Poisson m =Modulo de Elasticidad E = KN/m2

Sabemos que:

Modulo de Corte G = KN/m2

Con estos valores y tomando como referencia "The elastic Half space Theory", para el calculode una constante de resorte del suelo (k) que considere el efecto dinamico que produciría unequipo trabajando con una frecuencia independiente como es nuestro caso, se calcula laconstante para cimentacion rectangular con estas consideraciones de la siguiente manera:

Para el Modo de Vibración Horizontal (Direccion X) se tiene la siguiente expresión:

Kx = KN/m = 22171 = 2.21711

Para el Modo de Vibración Horizontal (Direccion Y ) se tiene la siguiente expresión:

Ky = KN/m = 24388 = 2.43882

Para el Modo de Vibración Vertical (Direccion Z ) se tiene la siguiente expresión:

Kz = KN/m = 19164 = 1.91636

Donde: De las propiedades geométricas del bloque de cimentación tenemos:

3.100 m5.742 m

L/B = 0.540 bx = 1.0B/L = 1.852 by = 1.1

bz = 2.5

Radio Equivalente, para modos de vibración X, Y, Z:ro = 2.380 m

5886025000

Lx, By=Bx, Ly=

KN/m3 Kg/cm3

KN/m3 Kg/cm3

KN/m3 Kg/cm3

0.3

Relación entre la composición del suelo y la tensión admisible del terreno

394650

434115

341115

58860

22638 12EG

XXXXX LBG12K

YYYYY LBG12K

BL1GK ZZZ

B Lr0



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S IC SA

C


Coeficiente que incluye el efecto de para el modo X,Y:hxy = 1.589

Coeficiente que incluye el efecto de para el modo Z:hz = 1.265

Del Modelo SAP, el periodo de la cimentacion es:

0.33 s

0.30 sEn la dirección de la Rotacion del Molino

Verificación de ResonanciaDebemos asegurar que el periodo de vibracion de la cimentacion, considerando las masasactuantes sea un periodo diferente y/o fuera del rango permitido según el periodo del MolinoEl periodo de la Cimentacion (según Modelo SAP V14)

0.3 s (k dinamico)

Según informaciónw = 20.50 rev/minutow = 2.15

El periodo del Molino es T = 2π/w = 2.93 s

Testructura1 =

Testructura 2=

Testructura =

0X Y r

h25 5.01

0Z r

h16.01



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S IC SA

C


Para evitar la resonancia se debe cumplir que

ó => OK

Testructura=0.30

2.341 s 3.65854 s

Por lo tanto con esta geometria no existiran problemas de resonancia

1.600 METRADO DE CARGASCARGAS MUERTASSe asumió datos de cargas según datos de Dendwood. (Cargas Estaticas)Peso de Molino = KgfPeso de Motor = KgfPeso de Catalina = KgfPeso del Reductor = Kgf

CARGAS DINAMICASEstas cargas fueron proporcionadas por Dendwood. (Cargas Dinámicas)(1/2) Peso de Molino = Kgf(1/2) Peso de Molino = KgfPeso de Motor = KgfPeso de Catalina = KgfPeso del Reductor = Kgf

CARGAS DE SISMOPara el Cálculo de la fuerza Sismica se utilizo el Reglamento Nacional de Construcciones

De acuerdo a los criterios de diseño del presente proyecto tenemos:

Z = 0.4 (Zona 3)U = 1.3 (Categoría B - Edificación importante)S = 1.2 (Suelo tipo S2)R = 2.9 (Others Self Supporting Structures)

Además:Tp = 0.6 (Suelo tipo S2)Tx = 0.60

Cx = 2.50

Vx = 0.54 W

Por tanto la fuerza sismica será : V = 0.54 W (Fuerza simica horizontal)Para el caso de la fuerza sísmica vertical se considerta un coeficiente sísmico de 0.1Donde:W: Es el peso al cual se aplica el coeficiente sísmico en el respectivo punto de aplicación.

VERIFICACIÓN DE LA CIMENTACIÓN POR ESTABILIDADLa Estabilidad de la cimentacion se verificara analizando la resistencia al volteo del bloque decimentación en las direcciones principales.Los pesos de la cimentacion y pedestales se ubican en el centro de gravedad de estos mismos,mientras que la fuerzas desestabilizantes se ubican en su altura actuante.

Verificación por VolteoSe tiene el siguiente gráfico con los brazos respectivos, según el caso

80000

400011000

Testructura < 0,8 Tmolino

70000

5000

Testructura > 1,25 Tmolino

Resonancia

1.25Tmolino =0.8Tmolino =

75000250020005500

5.2C

WR

ZUCSV



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S IC SA

C


Momentos Estabilizantes en X-XEn el Sentido Longitudinal de la Cimentacion

x == Kgf x 0.855 m = Kgf-m= Kgf x 4.887 m = Kgf-m= Kgf x 4.113 m = Kgf-m= Kgf x 5.558 m = Kgf-m= Kgf x 7.069 m = Kgf-m= Kgf x 3.943 m = Kgf-m= Kgf x 3.945 m = Kgf-m= Kgf x 3.945 m = Kgf-m= Kgf x 5.538 m = Kgf-m= Kgf x 5.538 m = Kgf-m= Kgf x 7.590 m = Kgf-m

= Kgf-m

Molino en PD2 37500 147938

898073

110763045918975Motor

Momento Estabilizante Total

55002500

BRAZOS PARA EL CALCULO DE MOMENTOS EN LOS PEDESTALES

Pedestal 01 MolinoCargas de Gravedad

ZapataMolino en PD1 147938

Pedestal del Reductor 8774 48764

541688Pedestal Motor 8310

Pedestal 02 Molino 8528 41671

Fuerza Brazo Momento

137397

8528 7295

58743

DIMENSIONES GLOBALES DE LA CIMENTACIÓN DEL MOLINO

Pedestal de la Catalina 8361 34391

CatalinaReductor

37500

2000



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S IC SA

C


Momentos Estabilizantes en Y-YEn el Sentido Transversal de la Cimentacion

x == Kgf x 3.290 m = Kgf-m= Kgf x 3.290 m = Kgf-m= Kgf x 1.373 m = Kgf-m= Kgf x 1.276 m = Kgf-m= Kgf x 0.780 m = Kgf-m= Kgf x 3.943 m = Kgf-m= Kgf x 2.600 m = Kgf-m= Kgf x 4.571 m = Kgf-m= Kgf x 5.131 m = Kgf-m= Kgf x 5.131 m = Kgf-m

= Kgf-m

Momentos de Volteo (+Z)En el sentido perpendicular al plano XY

x == Kgf x 0.651 m = Kgf-m= Kgf x 0.651 m = Kgf-m= Kgf x 0.749 m = Kgf-m= Kgf x 0.953 m = Kgf-m= Kgf x 0.820 m = Kgf-m

Molino en Chumacera = Kgf x 4.855 m = Kgf-mCatalina = Kgf x 4.437 m = Kgf-mReductor = Kgf x 4.437 m = Kgf-mMotor = Kgf x 4.437 m = Kgf-m

= Kgf-m

Factores de Seguridad contra el volteo en ambas direcciones

Dichos factores de seguridad garantizan que la estructura se inestabilice con el vuelco.

7.37 > 1.5OK

2.01 > 1.5OK

1.700 DISEÑO DE LOS ELEMENTOS ESTRUCTURALES

1.710 Diseño de Pedestales de Descanso de MolinoCálculo de fuerzas actuantes:

- Cargas muertas (D) := 8528 Kgf= 37500 Kgf

- Cargas Dinamicas(L) := 7000 Kgf= 70000 Kgf

- Cargas de sismo (S) :Debido a peso del pedestal

= 4587 Kgf ( Aplicada a media altura del pedestal)Debido al Peso del molino

= 20172 Kgf= 3750 Kgf (Considerando un coeficiente sísmico de

0.1).

Zapata 137397 541688

Pedestal 01 Molino 8528 5552Pedestal 02 Molino 8528 5552

477420172 97937

5967121805

Motor

62658774 83658310 6814

Momento de Volteo Total

75000

Pedestal de la Catalina 8361 11476

1345

Pedestal del Reductor 8774 11191Pedestal Motor 8310 6482

8528 28059Pedestal 02 Molino 8528 28059

Fuerza Brazo MomentoPedestal 01 Molino

Molino en Chumacera

13127

195000

245190

Cargas de Gravedad Fuerza Brazo Momento

2000 91425500 282212500 12828

Momento Estabilizante Total

CatalinaReductor

10762959

Pedestal de la CatalinaPedestal del ReductorPedestal Motor

8361

FSVy =

Peso PropioPeso Molino

Fuerza dinámica horizontalFuerza dinámica vertical

Fuerza sísmica horizontal

Fuerza sísmica horizontalFuerza sísmica vertical

Cargas de Gravedad

FSVx = )Z(teoMomentoVol

XXTotalabilizanteMomentoEstFSVX

)Z(teoMomentoVol

YYTotalabilizanteMomentoEstFSVY



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S IC SA

C


Distribución de Fuerzas en el Pedestal:

Donde:Kgf

Kgf

Kgf

Kgf

Kgf

Kgf

Kgf

Combinacion de CargaSe tiene la siguiente carga mayorada como:

Donde: DV = 46028 KgfLV = 70000 Kgf LH = Kgf

QV = 3750 Kgf QH = Kgf

Pu = 148784.6 Kgf Vu = Kgf

1.711 Diseño por Flexión

Donde:h = 1.8 m

En el sentido 01:En el sentido más débil

Mu= Kgf-m

Características Geométricas y Físicas:b= 210 cm a = 78 cm f'c = 280 Kg/cm2d= 74 cm fy = 4200 Kg/cm2

Se tiene las siguientes expresiones:

F.S.Hp. = 4587

700024760

33510

115230

P.P. = 8528

P.M. = 37500

F.D.V. = 70000

F.S.V. = 3750

F.D.H. = 7000

F.S.Hm. = 20172

QLD25.1COMB

2hpFSHphpFSHmFDHMU



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S IC SA

C


Ku = 0.040w = 0.04r =

rmin =As = 37.30 cm²

Por lo tanto usar: => 14 Ø 3/4'' Asr = 39.90 cm²

En el sentido 02:En el otro sentido

Mu= Kgf-m

Características Geométricas y Físicas:b= 78 cm a = 210 cmd= 206 cm

Ku= 0.014w= 0.014r= 0.0009

rmin=As= 38.56 cm²

Según E-060, si se requiere, en casos donde As min sea mucho mayor que el actuante no esnecesario colocar el minimo, alternativamente el refuerzo debera ser por lo menos un terciomayor que el requerido por el Analisis (Cap 11, 5)Utilizamos: 5 Ø 3/4''

As= 12.85 cm²b= 78 cmd= 206 cmr= 0.0008

w= 0.012fMny= Kgf-m > Kgf-m

Por lo tanto usar: => 5 Ø 3/4'' Asr = 14.25

1.712 Diseño por corteVu= 33510 Kgf

b= 210 cmd= 74 cm

Sabemos:

Vc= 137818 Kgf > Vu = 33510 Kgf => OKEl concreto toma el corte ultimo actuante.

1.713 Diseño por Flexocompresiónb= 78 cmh= 210 cm

fPn = KgPu= Kg

0.057 > 0.02=> Analizar pedestal en flexocompresión

0.00270.0024

0.0024

149799

2608313148785

fPn/Pu =

115230

99386

(As min)

130%Mu =

(As min)

59.01bd'ØfM 2CU

2C

UU

d100b'f9.0

MK

59.02

K59.0411 UU

bd'f53.0V CC



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S IC SA

C


Como pedestal:Sabemos que:

81.90 cm2

Se tiene: nº = 34De los cálculos anteriores se tiene: => 34 Ø 3/4''

= 96.9078 => OK1.720 Diseño de la zapata

Verificacion de PresionesPara esta verificación, se utilizo SAP V14, se utilizaron elementos sólidos para modelar los pedestales de apoyo y para modelar la zapata elementos SHELL, a los cuales se colocaron resortes para simular la reaccion del terreno con los siguientes coeficientes de Balasto:

1.721 Coeficiente de Balasto del Terreno Verticalk= 6 Kgf/cm3

Ashell prom = 2500 cm21500000 Kgf/m en cada resorte del modelo

1.722 Coeficiente de Balasto del Terreno Horizontal (Direccion X)k= 6 Kgf/cm3


1.723 Coeficiente de Balasto del Terreno Horizontal (Direccion Y)k= 6 Kgf/cm3


D+LF = 5485 Kg

Area = 2500 cm22.19 Kg/cm2 < 2.20 Kg/cm2

D+L+QX/1.25F = 6010 Kg

Area = 2500 cm2sterreno = 2.40 Kg/cm2 < 2.64 Kg/cm2

D+L+QY/1.25F = 6562 Kg

Area = 2500 cm22.62 Kg/cm2 < 2.64 Kg/cm2

1.724 Diseño por FlexionSegún el ACI 318 en lo referido a estructuras de concreto de grandes dimensiones y peralteRecomienda un refuerzo minimo f 3/4"@ 0,30Considerando un ancho unitario, es decir: b = 1.00 m Ø = 3/4 pulg

e = 0.30 m As = 9.501 cm²Verificaremos este refuerzo para los momentos producidos en la zapata, según el modelo enSAPV14 , en los elementos SHELL.

=> Ø 3/4'' @ 0.30 mEn dos capas

(As min)(As min)

kresorte=

kresorte=

kresorte=

sterreno = sadmisible =

sadmisiblex1.2 =

sterreno = sadmisiblex1.2 =

(As min)

As min=bh005.0Asmin



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S IC SA

C


h = 1.50 mAs = 9.50 cm² f'c = 280 Kg/cm2

Para b= 1.0 m fy = 4200 Kg/cm2r =

w = 0.0095d = 142 cm²

fMn= Kgf-m > Mu max Ok!

Mxx Y

XKgf-m Comb2

Myy

Kgf-m Comb132487

Mu+ Max=

Mu+ Max=

31548

48006

0.00063

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