RC 500 Ton Press Foundation Design

7/23/2019 RC 500 Ton Press Foundation Design.

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NDICE

1.- ANTECEDENTES.

2.- REGLAMENTOS UTILIZADOS.

3.- BIBLIOGRAFIA UTILIZADA.

4.- ANLISIS DE CARGAS.

5.- DISEO ESTRUCTURAL.

6.- CONCLUSIONES.


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1.- ANTECEDENTES:se requiere la revisin estructural de los dados y la placa de

cimentacin que servirn de soporte a una prensa para formado de metales,construda en concreto armado para transmitir las cargas de trabajo hacia unrelleno compactado de material inerte.

2.- REGLAMENTOS DE DISEO UTILIZADOS:Manual de Construcciones de la C.F.E.Reglamento del A.C.I. 318-93

3.- BIBLIOGRAFIA UTILIZADA:Foundation anlisis and design, J.E. Bowles, M.G.H. Ed. 1996.

Handbook.of.Machine.Foundations, Srinivasulu,Vaidyanathan, M.G.H. Ed. 1976

4.- ANALISIS DE CARGAS:

4.a.- Antecedentes: dada la estructura en cuestin, su tipo y geometra, deacuerdo al reglamento se har una revisin para cargas gravitacionales, ssmicasy dinmicas (impacto de la maquinaria), se acepta que el sistema de murosestructurales de concreto reforzado soporta adecuadamente los empujes lateralesprovenientes del terreno. .

4.b.- Materiales para anlisis:para la elaboracin del modelo estructural se hanconsiderado bsicamente los siguientes materiales: concreto. Los valores de laspropiedades mecnicas para estos materiales se muestran a continuacin:

ConcretoMdulo de Elasticidad: 221,386 kg/cmCociente de Poisson: 0.17Densidad: 2,403 kg/m

Amortiguamiento Crtico: 0.05Coeficiente Trmico (): 5.5 x 10-6


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4.c.- Cargas de Anlisis:las cargas gravitacionales a considerar son:

Como carga muerta (CM):

Peso de cada dado existente no modificado: 5,443 kgPeso de muros perimetrales de concreto: 1,877 kg/mPara la carga esttica de la prensa se tienen las siguientes cargas:

FY MX MZSobre dado D-1: 19,472 kg 642,593 cm-kg 155,780 cm-kgSobre dado D-2: 19,457 kg 505,896 cm-kg 155,660 cm-kgSobre dado D-3: 19,472 kg 642,593 cm-kg 116,835 cm-kgSobre dado D-4: 19,458 kg 505,896 cm-kg 116,745 cm-kg

Peso de dados nuevos y placa de cimentacin: comando selfweight

Como carga viva (CV):Una sobrecarga sobre la placa de cimentacin: 350 kg/m2

Para considerar el efecto dinmico de la prensa debido al momento de impacto y ala fuerza centrfuga sobre el eje de la excntrica se toman las siguientes cargascomo carga de operacin (CO):

FY MX MZSobre dado D-1: 22,135 kg 730,470 cm-kg 177,083 cm-kgSobre dado D-2: 36,135 kg 939,521 cm-kg 289,083 cm-kgSobre dado D-3: 22,135 kg 730,470 cm-kg 132,812 cm-kg

Sobre dado D-4: 36,135 kg 939,521 cm-kg 216,812 cm-kg

Para las cargas accidentales por sismo se toman los valores de un espectro dediseo para la zona ssmica B y un tipo de suelo II, se tienen entonces lossiguientes valores para una revisin esttica simplificada:

coeficiente ssmico bsico, c = 0.30factor de ductilidad, Q = Q = 2.0coeficiente ssmico, Cs = 0.15

Dichas cargas se integran en el modelo como cargas uniformemente distribuidas y

puntuales sobre las superficies de la cimentacin.


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4d.- Combinaciones de Cargas:los casos de carga bsicos que se consideranson entonces los siguientes:

4d.1.- Carga muerta (CM )4d.2.- Carga viva (CV).4d.3.- Carga de operacin (CO).4d.4.- Carga ssmica norte (CSN).4d.5.- Carga ssmica sur (CSS).4d.6.- Carga ssmica oeste (CSO).4d.7.- Carga ssmica este (CSE).

A partir de tales casos de carga bsicos se generan las siguientes combinacionesdecarga:

4d.8.- CM + CV4d.9.- CM + CV + CO4d.10.- 1.4 CM + 1.7 CV4d.11.- 1.4CM + 1.7 CM + 1.7 CO4d.11.- 1.05 CM + 1.275 CV + 1.275 CO + 1.4 CSN4d.12.- 1.05 CM + 1.275 CV + 1.275 CO + 1.4 CSS4d.13.- 1.05 CM + 1.275 CV + 1.275 CO + 1.4 CSO4d.14.- 1.05 CM + 1.275 CV + 1.275 CO.+ 1.4 CSE

4e.- Recomendaciones de Mecnica de Suelos:se utilizar una capacidad decarga admisible propuesta de qa= 15.0 ton/ m bajo cargas gravitacionales y de17.0 ton/m2 bajo combinaciones con carga ssmica para el relleno compactado dematerial inerte existente bajo la placa de cimentacin, asimismo, se emplear elsiguiente valor para la reaccin de sub-suelo, necesario para el modelado de laplaca de cimentacin como una losa sobre un lecho elstico, k= 1.83 kg/ cm/cm.

4f.- Formulacin del modelo estructural:los dados se modelaron con elementoslineales 1D y la placa de cimentacin se discretiz mediante elementos finitoscuadrilteros 2D existentes en la librera de la plataforma de anlisis.La reaccin del suelo (reaccin de sub-suelo) se modela mediante resorteslineales elsticos colocados en los nudos de esquina de los elementos finitos queconstituyen la placa de cimentacin.La plataforma de anlisis realiza internamente los clculos necesarios para elacoplamiento mecnico entre los elementos uni y bidimensionales.


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Mediante la plataforma de anlisis se lleva a cabo un anlisis de tipo estticolineal, obtenindose as los valores de las reacciones de resorte, solicitaciones enlos elementos, desplazamientos y rotaciones para los distintos casos y

combinaciones de carga.

5.- DISEO ESTRUCTURAL:

5a.- Diseo de la cimentacin: utilizando la plataforma de diseo para elementosde concreto se han encontrado las cantidades de acero de refuerzo necesariaspara resistir los esfuerzos flexionantes y cortantes que actan sobre los dados ylos elementos de la placa de cimentacin. Se tomaron en cuenta los siguientesvalores para el concreto y el acero de refuerzo: fc = 250 kg/cm, fy = 4200 kg/cm.Ver Anexo # 2.

6.- CONCLUSIONES: si bien la cimentacin existente fue diseada para unaprensa de mayor capacidad, las secciones de los dados se han reducido pornecesidad de construccin, resultando as que las cantidades de acero derefuerzo para los dados de concreto son los mostrados ms adelante.

Respecto a los desplazamientos verticales de los nodos de la placa decimentacin que se obtuvieron son de 8.8 mm (L/680) bajo una combinacin decargas gravitacionales, los cuales son menores a los mximos permisibles (L/450);asimismo la mxima presin de base result ser 0.99 kg/cm2 (


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ANEXO # 1

FIG.1 MODELO DE ELEMENTOS FINITOS DE LA ESTRUCTURA.

FIG.2 COMBINACION DE CARGAS SOBRE LA ESTRUCTURA.


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FIG.3 DESPLAZAMIENTOS DE NODO DE LA ESTRUCTURA.

FIG.4 ESFUERZOS MAXIMOS DE TRESCA SOBRE LA LOSA DE CIMENTACION.


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FIG.5 PRESION DE BASE SOBRE LA LOSA DE CIMENTACION.

FIG.6 ESFUERZOS DE TENSION/COMPRESION SOBRE EL DADO No.39.

ANEXO # 2

COLUMN NO. 39 DESIGN PER ACI 318-02 - AXIAL + BENDING

FY - 412.0 FC - 24.5 MPA, RECT SIZE - 500.0 X 590.0 MMS, TIED

AREA OF STEEL REQUIRED = 5634.5 SQ. MMBAR CONFIGURATION REINF PCT. LOAD LOCATION PHI

----------------------------------------------------------


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12 - 25 MM 1.997 15 STA 0.650(PROVIDE EQUAL NUMBER OF BARS ON EACH FACE)TIE BAR NUMBER 12 SPACING 192.00 MM



AREA OF STEEL REQUIRED = 3901.1 SQ. MMBAR CONFIGURATION REINF PCT. LOAD LOCATION PHI----------------------------------------------------------


COLUMN NO. 41 DESIGN PER ACI 318-02 - AXIAL + BENDINGFY - 412.0 FC - 24.5 MPA, RECT SIZE - 500.0 X 590.0 MMS, TIED

AREA OF STEEL REQUIRED = 5634.5 SQ. MM

BAR CONFIGURATION REINF PCT. LOAD LOCATION PHI----------------------------------------------------------12 - 25 MM 1.997 15 STA 0.650

(PROVIDE EQUAL NUMBER OF BARS ON EACH FACE)

TIE BAR NUMBER 12 SPACING 192.00 MM



AREA OF STEEL REQUIRED = 4140.6 SQ. MMBAR CONFIGURATION REINF PCT. LOAD LOCATION PHI----------------------------------------------------------


END OF COLUMN DESIGN RESULTS

NODE DISPLACEMENT SUMMARY:

Node L/CX

(mm)Y

(mm)Z

(mm)Resultant

(mm)rX

(rad)rY

(rad)rZ

(rad)

Max X 26 12:1.05 CM + 9.574 -4.604 13.440 17.131 0.006 -0.000 -0.003Min X 28 13:1.05 CM + -10.325 -4.496 13.455 17.546 0.006 0.000 0.004Max Y 16 4:CARGA 0.000 0.831 0.000 0.831 -0.000 -0.000 -0.000Min Y 27 11:1.4 CM + 1.351 -8.617 -9.573 12.951 -0.005 -0.000 -0.001

Max Z 28 15:1.05 CM + -1.557 -4.846 24.198 24.728 0.009 -0.000 0.001Min Z 27 14:1.05 CM + 1.014 -5.998 -15.013 16.198 -0.006 -0.000 -0.001

Max rX 28 15:1.05 CM + -1.557 -4.846 24.198 24.728 0.009 -0.000 0.001Min rX 27 14:1.05 CM + 1.014 -5.998 -15.013 16.198 -0.006 -0.000 -0.001Max rY 82 15:1.05 CM + 0.000 -6.325 -0.000 6.325 0.000 0.000 -0.000Min rY 82 14:1.05 CM + -0.000 -5.401 0.000 5.401 -0.000 -0.000 -0.000Max rZ 28 13:1.05 CM + -10.325 -4.496 13.455 17.546 0.006 0.000 0.004Min rZ 26 12:1.05 CM + 9.574 -4.604 13.440 17.131 0.006 -0.000 -0.003

Max Rst 28 15:1.05 CM + -1.557 -4.846 24.198 24.728 0.009 -0.000 0.001


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PLATE CENTRE STRESS SUMMARY

Shear Membrane Bending

Plate L/CQx

(N/mm2)

Qy(N/mm

2)

Sx(N/mm

2)

Sy(N/mm

2)

Sxy(N/mm

2)

Mx(kNm/m)

My(kNm/m)

Mxy(kNm/m)

Max Qx 650 11:1.4 CM + 0.918 0.833 -0.000 -0.000 -0.000 -104.315 -254.169 -49.062Min Qx 656 11:1.4 CM + -0.929 0.836 0.000 -0.000 -0.000 -112.297 -254.081 50.835Max Qy 649 14:1.05 CM + -0.790 0.877 -0.000 -0.000 0.000 -87.425 -303.545 64.860Min Qy 584 15:1.05 CM + -0.657 -0.751 -0.000 -0.000 -0.000 -70.940 -247.356 -63.811Max Sx 662 12:1.05 CM + 0.009 -0.072 0.000 0.000 0.000 36.896 -25.096 93.684Min Sx 662 13:1.05 CM + -0.493 -0.533 -0.000 -0.000 -0.000 -119.339 -67.454 -0.246Max Sy 662 14:1.05 CM + -0.018 -0.055 0.000 0.000 0.000 -23.138 33.432 91.531Min Sy 662 15:1.05 CM + -0.467 -0.550 -0.000 -0.000 -0.000 -59.306 -125.982 1.907

Max Sxy 662 14:1.05 CM + -0.018 -0.055 0.000 0.000 0.000 -23.138 33.432 91.531Min Sxy 662 15:1.05 CM + -0.467 -0.550 -0.000 -0.000 -0.000 -59.306 -125.982 1.907Max Mx 653 11:1.4 CM + -0.002 -0.032 0.000 -0.000 -0.000 89.088 -82.711 -0.429Min Mx 656 13:1.05 CM + -0.920 0.826 -0.000 -0.000 0.000 -183.361 -206.883 78.674Max My 649 7:CARGA 0.155 -0.174 0.000 0.000 -0.000 12.873 75.289 -30.738Min My 649 14:1.05 CM + -0.790 0.877 -0.000 -0.000 0.000 -87.425 -303.545 64.860

Max Mxy 662 12:1.05 CM + 0.009 -0.072 0.000 0.000 0.000 36.896 -25.096 93.684Min Mxy 670 13:1.05 CM + -0.023 -0.055 0.000 0.000 -0.000 40.807 -24.971 -95.606

PLATE CENTRE PRINCIPAL STRESS SUMMARY

Principal Von Mis TrescaPlate L/C

Top(N/mm

2)

Bottom(N/mm

2)

Top(N/mm

2)

Bottom(N/mm

2)

Top(N/mm

2)

Bottom(N/mm

2)

Max (t) 649 14:1.05 CM + 5.184 -5.184 4.725 4.725 5.184 5.184Max (b) 649 14:1.05 CM + 5.184 -5.184 4.725 4.725 5.184 5.184

Max VM (t) 649 14:1.05 CM + 5.184 -5.184 4.725 4.725 5.184 5.184Max VM (b) 649 14:1.05 CM + 5.184 -5.184 4.725 4.725 5.184 5.184Tresca (t) 649 14:1.05 CM + 5.184 -5.184 4.725 4.725 5.184 5.184Tresca (b) 649 14:1.05 CM + 5.184 -5.184 4.725 4.725 5.184 5.184

COLUMN COMBINED AXIAL AND BENDING STRESS SUMMARY

Max Max

Beam L/CLength

(m)Stress

(N/mm2)

d(m)

CornerStress

(N/mm2)

d(m)

Corner

39 1:CARGA 4.150 3.704 0.000 2 -2.312 4.150 1

2:CARGA VIVA 4.150 0.000 4.150 1 -0.000 4.150 3

3:CARGA DE 4.150 4.100 0.000 2 -2.628 0.000 1

4:CARGA 4.150 5.037 0.000 3 -5.037 0.000 1

5:CARGA 4.150 5.037 0.000 1 -5.037 0.000 3

6:CARGA 4.150 5.944 0.000 1 -5.944 0.000 2

7:CARGA 4.150 5.944 0.000 2 -5.944 0.000 1

8:CM + CV 4.150 3.704 0.000 2 -2.312 4.150 1

9:CM + CV + 4.150 7.805 0.000 2 -4.940 4.150 1

10:1.4 CM + 1.7 4.150 5.186 0.000 2 -3.237 4.150 1

11:1.4 CM + 1.7 4.150 12.157 0.000 2 -7.704 4.150 1

12:1.05 CM + 4.150 16.185 0.000 2 -12.743 0.000 113:1.05 CM + 4.150 14.210 0.000 1 -10.768 0.000 4

14:1.05 CM + 4.150 9.015 4.150 3 -5.778 4.150 1

15:1.05 CM + 4.150 17.457 0.000 2 -14.015 0.000 1

40 1:CARGA 4.150 2.496 0.000 1 -1.283 4.150 2

2:CARGA VIVA 4.150 0.000 0.000 2 -0.000 0.000 1

3:CARGA DE 4.150 4.454 0.000 1 -2.383 0.000 2

4:CARGA 4.150 4.342 0.000 3 -4.342 0.000 1

5:CARGA 4.150 4.342 0.000 1 -4.342 0.000 3

6:CARGA 4.150 4.417 0.000 1 -4.417 0.000 2

7:CARGA 4.150 4.417 0.000 2 -4.417 0.000 1


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8:CM + CV 4.150 2.496 0.000 1 -1.283 4.150 2

9:CM + CV + 4.150 6.950 0.000 1 -3.665 4.150 2

10:1.4 CM + 1.7 4.150 3.495 0.000 1 -1.796 4.150 2

11:1.4 CM + 1.7 4.150 11.067 0.000 1 -5.846 4.150 2

12:1.05 CM + 4.150 14.393 0.000 3 -10.375 0.000 1

13:1.05 CM + 4.150 12.066 0.000 1 -8.048 0.000 3

14:1.05 CM + 4.150 14.498 0.000 1 -10.480 0.000 2

15:1.05 CM + 4.150 8.198 4.150 4 -4.385 4.150 2

41 1:CARGA 4.150 3.836 0.000 2 -2.444 4.150 4

2:CARGA VIVA 4.150 0.000 0.000 1 -0.000 0.000 2

3:CARGA DE 4.150 4.250 0.000 2 -2.778 0.000 1

4:CARGA 4.150 5.037 0.000 3 -5.037 0.000 1

5:CARGA 4.150 5.037 0.000 1 -5.037 0.000 3

6:CARGA 4.150 5.944 0.000 1 -5.944 0.000 2

7:CARGA 4.150 5.944 0.000 2 -5.944 0.000 1

8:CM + CV 4.150 3.836 0.000 2 -2.444 4.150 4

9:CM + CV + 4.150 8.086 0.000 2 -5.221 4.150 4

10:1.4 CM + 1.7 4.150 5.371 0.000 2 -3.421 4.150 4

11:1.4 CM + 1.7 4.150 12.596 0.000 2 -8.143 4.150 4

12:1.05 CM + 4.150 13.881 0.000 2 -10.439 0.000 1

13:1.05 CM + 4.150 16.514 0.000 1 -13.072 0.000 3

14:1.05 CM + 4.150 9.344 4.150 2 -6.107 4.150 4

15:1.05 CM + 4.150 17.786 0.000 2 -14.344 0.000 1

42 1:CARGA 4.150 2.610 0.000 1 -1.396 4.150 3

2:CARGA VIVA 4.150 0.000 0.000 3 -0.000 0.000 1

3:CARGA DE 4.150 4.664 0.000 1 -2.593 0.000 2

4:CARGA 4.150 4.342 0.000 3 -4.342 0.000 1

5:CARGA 4.150 4.342 0.000 1 -4.342 0.000 3

6:CARGA 4.150 4.417 0.000 1 -4.417 0.000 2

7:CARGA 4.150 4.417 0.000 2 -4.417 0.000 1

8:CM + CV 4.150 2.610 0.000 1 -1.396 4.150 39:CM + CV + 4.150 7.274 0.000 1 -3.989 4.150 3

10:1.4 CM + 1.7 4.150 3.654 0.000 1 -1.955 4.150 3

11:1.4 CM + 1.7 4.150 11.584 0.000 1 -6.363 4.150 3

12:1.05 CM + 4.150 11.679 0.000 1 -7.661 0.000 2

13:1.05 CM + 4.150 14.780 0.000 1 -10.762 0.000 3

14:1.05 CM + 4.150 14.885 0.000 1 -10.867 0.000 2

15:1.05 CM + 4.150 8.585 4.150 1 -4.772 4.150 3

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