Trabajo Calculo Final

8/19/2019 Trabajo Calculo Final

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INTEGRANTES:ESTEBAN SOTO JHONATANMOYA OJEDA DIMASSMIT GUILLESPIE ROMER


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INDICE

RESUMEN………………………………………………………………………...………………

3

INTRODUCCION…………………………………………………………………………………4

GRÚAS GIRATORIAS DE COLUMNA FIJA………………………………………….4

DESCRIPCIÓN GENERAL DE LA GRÚA GIRATORIA DE COLUMNA FIJA….7

MARCO TEORICO…………………………………………………………..………………10

CLASIFICACION DEL MECANISMO DE ELEVACION…………………………….11

SOLICITACIONES SOBRE LA ESTRUCTURA……………………………………..12

EVALUACION DE LA PRESION AERODINAMICA…………………..…………15

CALCULO DE LA PLUMA COLUMNA…………………………………….………1!

ESFUER"OS MOMENTOS VERTICALES PRODUCIDOS EN LA GRUA...1#

DIMENSIONAMIENTO DE LA PLUMA………………………………….………….20

SOLDADURA DE LA VIGA CAJON DE LA PLUMA……………………………..2!

DIMENCIONAMIENTO DE LA COLUMNA………………………………………..30

CALCULO DEL PANDEO DE LACOLUMNA……………………………………..35

CALCULO DE LA CIMENTACION………………………………………………..3$

CALCULO DE LA ARMADURA ANCLAJES……………………….…………43

SISTEMA DE ROTACION……………………………………………………………51

CALCULO DE LOS ESFUER"OS EN LAS RUEDAS DENTADAS………. .51

CAJA REDUCTORA…………………………………………………………………..71

RODAMIENTO DE GIRO DE LA GRUA…………………………………………73

BIBLIOGRAFIA…………………………………………………………………………!0

1


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Dedicatoria

Dedico este trabao a todas !as "oras de s#e$o sacri%cados

RESUMEN

&


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E! 'rese(te 'ro)ecto es e! dise$o de #(a *r+a *iratoria de co!#,(a %adesti(ada as#bir ) baar e,barcacio(es de! a*#a e( '#ertos 'es-#eros )de'orti.os/ 'ara rea!i0ar/bsica,e(te/ o'eracio(es de co(ser.aci2( )re'araci2( de !as ,is,as3

La *r+a est co(stit#ida bsica,e(te 'or #(a co!#,(a %a/ a(c!ada a !aci,e(taci2('or s# base/ sobre !a -#e *ira !a '!#,a/ 'or ,edio de #(roda,ie(to de *ra( di,etro3Las 'ri(ci'a!es caracter4sticas de !a *r+a es -#e '#ede c#brir #( c4rc#!oco,'!eto de5678/ c#e(ta co( #(a ca'acidad de car*a de $ T% & 5 %'()*+ dea!ca(ce ,9i,o3

Ta(to !as car*as .ertica!es co,o e! ,o,e(to de .#e!co/ so( absorbidos 'ore!roda,ie(to de *ra( di,etro ,e(cio(ado a(terior,e(te/ %ado ,edia(te

tor(i!!os de a!ta resiste(cia a !a cabe0a de !a co!#,(a %a3

La *r+a est dise$ada de ac#erdo co( !as Re*!a,e(tacio(es i(ter(acio(a!esEM;ederaci2( E#ro'ea de !a Ma(#te(ci2(3


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INTRODUCCIÓN

Objetivos del proyecto

E! obeti.o de! 'rese(te 'ro)ecto es e! dise$o de #(a *r+a *iratoria de co!#,(a%adesti(ada a s#bir ) baar e,barcacio(es e( '#ertos de'orti.os ) 'es-#eros'ara -#e '#eda( rea!i0arse !as o'eracio(es de co(ser.aci2( ) re'araci2( de!as ,is,as3

E! res#!tado es #(a *r+a co,'arab!e a !as e9iste(tes e( e! ,ercado/ ) -#ec#,'!eco( todas !as e9i*e(cias de !as (or,as act#a!es de ,a(#te(ci2(3

Metodología empleada

E( 'ri(ci'io se "a reco'i!ado i(=or,aci2( sobre este ti'o de *r+as e( cat!o*osde di=ere(tes =abrica(tes/ !ibros sobre a'aratos de e!e.aci2( ) ,a(#te(ci2(3

L#e*o se "a( .isitado a!*#(os '#ertos de'orti.os 'ara obser.ar *r+as de esteti'o e( 'erso(a3 Des'#>s se "a est#diado e! =#(cio(a,ie(to/ =or,aco(str#cti.a/ etc3 ) se "a 'rete(dido dise$ar !a *r+a -#e re#(iera !as ,eorescaracter4sticas de !as so!#cio(es e9iste(tes3

E! criterio de se!ecci2( de !os co,'o(e(tes ) de! dise$o de !a estr#ct#ra "asido !a se(ci!!e0 ) si,'!i%caci2( de e!e,e(tos 'ara o'ti,i0ar ta(to !a=abricaci2(/ ,o(tae ) ,a(te(i,ie(to de !a *r+a3

INTRODUCCIÓN A LAS GRÚAS GIRATORIAS DE COLUMNA

La *r+a de est#dio se e(c#e(tra de(tro de! *r#'o de *r+as *iratorias deco!#,(a/ a co(ti(#aci2( se "ace #(a bre.e descri'ci2( de !as di=ere(tes *r+asde este ti'o3

Grúas giratorias de columna giratoria

Esta *r+a co(siste bsica,e(te e( #(a '!#,a *iratoria/ so!idaria a #(a

co!#,(a artic#!ada .ertica!,e(te e( s#s e9tre,os i(=erior ) s#'erior3 S#ca'acidad ,9i,a est a!rededor de !as $ (*,'-/+ ) s# -,' %%*/' ! %'()*+3

U(a -%(, %*)(,(' es !a (ecesidad de #bicar e! a'arato )%* 6, )'/ ) '- ,-' +6')*) /' - *-6%,/ este "ec"o i,'osibi!itae! *iro co,'!eto de !a '!#,a a2708 *%* %%*3

?


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Ta,bi>( 6'/', '+() 9+ *() *-6%,/ co( !o -#e '-:)* 6'/'--':) -*+ 3008.

Los dos ,ode!os ,e(cio(ados se ,#estra( e( !a si*#ie(te %*#ra3

Grúas giratorias de columna fja

Este ti'o de *r+a es !a -#e se e(c#e(tra e( est#dio/ co(sta de #(aestr#ct#ra=or,ada 'or #(a '!#,a a(c!ada a #(a co!#,(a %a ,edia(te #(osroda,ie(tossit#ados a di=ere(tes a!t#ras o #(o de *ra( di,etro sit#ado a #(a

so!a a!t#ra3

@#a(do !os roda,ie(tos est( sit#ados a di=ere(tes a!t#ra/ !os e!e,e(tosdes!i0a(tesso( #(os rodi!!os sit#ados e( !a a!t#ra i(=erior !os c#a!es sedes'!a0a( sobre e! 'er4,etro de!a co!#,(a ;.er %*#ra


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E( e! caso de !a #ti!i0aci2( de #( roda,ie(to de *iro este es e! e(car*adodeabsorber e! ,o,e(to de .#e!co ) e! 'eso de !a '!#,a ) !a car*a/ ade,s deact#ar co,oe!e,e(to des!i0a(te3E( !os 'ri,eros dise$os de estas *r+as se #ti!i0aba co(tra'eso 'ara red#cire!,o,e(to de .#e!co/ 'ero "o) e( d4a/ !a estr#ct#ra ) !a ci,e(taci2( seca!c#!a( 'araabsorber todo e! 'ar de .#e!co3

E( c#a(to a !a =or,a de =abricaci2( de !a estr#ct#ra/ "ace #(os a$os se#ti!i0aba(ce!os4as re,ac"adas/ !a te(de(cia act#a! e( ca,bio/ debido=#(da,e(ta!,e(te a! coste de!'roceso de =abricaci2(/ es #ti!i0ar estr#ct#ras.i*a ca2(3

Por otra 'arte/ !a co!#,(a est %a a! s#e!o debido a #( r4*ido e,'otra,ie(to a#(a0a'ata3 Las *r+as *iratorias de co!#,(a %a so( a#tos#%cie(tes ) '#ede(seri,'er,eabi!i0adas co,'!eta,e(te/ esto !as co(.ierte e( #(a b#e(a o'ci2('ara e! trabao a!aire !ibre3

Se '#ede( #ti!i0ar e( (a.es de trasbordo/ a!,ace(es/ '#ertos/ ta!!eres de,-#i(as/"erra,ie(tas ) tra(s'orte de 'ie0as3

T',' - ;',( /' +( ! %'()*+.

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Descripción general de la grúa giratoria de columna fja

La caracter4stica 'ri(ci'a! de este ti'o de *r+as es -#e 'er,ite( #(a rotaci2(de !a'!#,a de 56783 Estas *r+as (o re-#iere( (i(*+( ti'o de so'orte adicio(a!/

si(o #(aci,e(taci2( 'er,a(e(te de #( ta,a$o adec#ado3

PARTES PRINCIPALES DE LA GRÚA

Estructura

La estr#ct#ra de !a *r+a est di.ida e( ? 'artes 'ri(ci'a!es: !a '!#,a/ !aco!#,(a/ci,e(taci2( ) siste,a de a(c!ae3


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C


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Mecanismo de giro

E! ,eca(is,o de *iro est sit#ado e( !a 'arte s#'erior de !a co!#,(a/co(stit#ido 'or e! ,otor red#ctor e!>ctrico/ #( aco'!a,ie(to e9ib!e ) #( ee desa!ida -#e !!e.a e( s# 'artei(=erior #( 'i$2( -#e ataca #( roda,ie(to de *ra(di,etro3

Mecanismo de elevación y traslación

E! ,eca(is,o de e!e.aci2( ) tras!aci2( est co,'#esto 'or #( 'o!i'astoe!>ctricoco( accio(a,ie(to e!>ctrico de tras!aci2(3

Se "a( dis'#esto a! 'ri(ci'io ) %(a! de !a '!#,a to'es %(a! de carrera'araa,orti*#ar e.e(t#a!es *o!'es ) de!i,itar !a carrera de! 'o!i'asto.

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MARCO TEORICODESARROLLO DE DISE?O

La estr#ct#ra de #( a'arato de e!e.aci2( es e! co(#(to de e!e,e(tos resiste(tes de!,is,o/ desti(ado a absorber !os es=#er0os *e(erados 'or !as di=ere(tesso!icitacio(es ) tra(s,itir!os a !a estr#ct#ra %a3E( e! c!c#!o de !a estr#ct#ra se "a( se*#ido !as re*!as descritas e( !abib!io*ra=4a es'ecia!i0ada/ e( co(creto e! !ibro A)(*+ /' E-';, &T),+*)(' /' L))*/@ M);'('1##$ :. 2753 E! c#a! si*#e !a (or,a UNE 5!10274 bao e! t4t#!o deA'aratos 'esados de e!e.aci2(3 Re*!as 'ara e! c!c#!o de !asestr#ct#ras/ 'ara e! c!c#!o de estr#ct#ras de a'aratos de e!e.aci2(/ ade,s de !a(or,ati.a de !a FEM3Fsta estab!ece !as si*#ie(tes =ases:

Deter,i(aci2( de !as so!icitacio(es ) co,bi(acio(es de e!!as -#e act+a(

s2bre!a estr#ct#ra de !a *r+a3

@!c#!o de !os e!e,e(tos de !a estr#ct#ra/ e9ce't#a(do !as #(io(es3 A-#4 seobtie(e( !os es=#er0os/ te(sio(es ) reaccio(es e9iste(tes e( cada #(o de !ose!e,e(tos resiste(tes ,edia(te e! 'roceso de c!c#!o corres'o(die(te3

@!c#!o de !as #(io(es3

@o,'robaci2( de !os .a!ores obte(idos de !os .a!ores ad,isib!es dee!asticidad/ resiste(cia ) estabi!idad3 Se te(dr e( c#e(ta -#e 'ara e!di,e(sio(a,ie(to de !a estr#ct#ra se 'arte de #(a 'ri,era "i'2tesis co( !a =or,a de !a*r+a/ !o -#e 'ro'orcio(a #(a a'ro9i,aci2( de! 'eso ) !as dista(cias (ecesarias 'ara

e! c!c#!o3 U(a .e0 'redise$ados #(os 'er%!es/ se !!e.ar( a cabo !asco,'robacio(es de dic"os 'er%!es ,edia(te e!e,e(tos %(itos )'osterior,e(te e! redi,e(sio(a,ie(to %(a!3

CLASIFICACIÓN DEL MECANISMO DE ELEVACIÓN

E! 'rese(te ,>todo de obte(ci2( de so!icitacio(es se a'!ica a a'aratos de e!e.aci2(corres'o(die(tes a !a secci2( I de !a EM/ a! c#a! 'erte(ece !a *r+a3 Para !aa'!icaci2( de !a (or,a se "a co(ocer a -#e *r#'o de !os a'aratos de e!e.aci2('erte(ece !a *r+a/ !os a'aratos est( c!asi%cados e( di=ere(tes *r#'os se*+( e! ser.icio-#e rea!i0a(3 E! *r#'o se deter,i(a a 'artir de dos =actores:- ;/ /'- %',+%* &'- '+(/* /'+):.

V/ /'- %',+%*La .ida de! ,eca(is,o re'rese(ta e! (+,ero de "oras de =#(cio(a,ie(to rea!-#e se esti,a .a a te(er e! ,eca(is,o a !o !ar*o de s# ser.icio3 A! ser desco(ocido este(+,ero de "oras/ se "a co(.e(ido de%(ir siete *r#'os3

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E+(/* /' ):

E! estado de car*a re'rese(ta e( -#> ,edida e! a'arato !e.a(ta !a car*a,9i,a o so!a,e(te #(a car*a red#cida3 Esta idea est caracteri0ada 'or #(es'ectro de car*as e!e.adas/ i(dica(do e! (+,ero de cic!os 'ara !os c#a!es e! a'aratoes ca'a0 de !e.a(tar #(a cierta =racci2( de !a car*a ,9i,a3 Se co(sidera( e( !a'rctica/ c#atro estados co(.e(cio(a!es de car*a/ caracteri0ados 'or e! .a!or ;') (- A.2./ re'rese(ta(do !a =rec#e(cia de !a car*a ,9i,a/ d#ra(te e! ser.icioe( #( (+,ero de cic!os deter,i(ado3

k = N ° devecesdeelevaciondelacargamaxima N ° devecesdeelevaciondecargaspequeñas , medianasymaximas

C-+9, /'- )(*

A 'artir de !a c!ase de #ti!i0aci2( ) de! estado de car*as/ !os a'aratos se c!asi%ca( e(seis *r#'os ;') (- A.3.3Ta! ) co,o se e9'!ica e( !a ,e,oria/ +' '+(% -;/ /' - :) /' 10 *+ *, 6, 6(-=, /' 200 /H+ *) * & 3 >*)+*) /H do(de se "a( te(ido e( c#e(ta !os d4as e( -#e (o se #ti!i0a( !a *r+a 'ori(#ti!i0aci2( o a.er4a3 Esto da #( tota! de 63777 "oras/ co( !o -#e !e corres'o(de e!*r#'o D3 E( c#a(to a! estado de car*a/ !a *r+a !e.a(tar a'ro9i,ada,e(te co(!a ,is,a =rec#e(cia car*as 'e-#e$as/ ,edia(as ) ,9i,as co( !o -#e s# estado de

car*a ser e! 53 Por ta(to !a c!asi%caci2( de !a *r+a ser e! M63

1&


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E=ectos de i(ercia debidos a ace!eracio(es ) dece!eracio(es de,o.i,ie(tos de direcci2(/ tras!aci2(/ orie(taci2( ) rec#'eraci2( deec"a3

E=ectos "ori0o(ta!es tra(s.ersa!es 'ro.ocados 'or !a rodad#ra3

E=ectos de c"o-#e3

E'(*+ >*)=*,(-'+ /'/*+ %*;%',(*+ /' :)* &)'6'), /' - '>Para este ti'o de ,o.i,ie(tos/ se debe co(siderar e! ,o,e(to deace!eraci2( o dece!eraci2( -#e se eerce sobre e! ee ,otor de *iro3 E!.a!or de !as ace!eracio(es o dece!eracio(es de'e(de de! a'arato/

e!i*i>(dose #(a ace!eraci2( e(tre 7/1 ) 7/6 , s2

3 E! c!c#!o de estas

so!icitacio(es se !!e.ar a cabo e( e! a'artado de di,e(sio(a,ie(to de !a'!#,a3

E'(*+ /' >*


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r4*ida,e(te *#iada3 E( (#estro caso !a car*a (o est *#iada/ 'or ta(to (ose te(dr e( c#e(ta esta so!icitaci2(3

A, /'- ;',(*Se ad,ite -#e e! .ie(to '#ede act#ar e( c#a!-#ier direcci2(3 S# acci2( setrad#cir e(sobre 'resio(es ) de'resio(es 'ro'orcio(a!es a !a 'resi2(

aerodi(,ica -#e de'e(der( ese(cia!,e(te de !a =or,a de !a *r+a3 La'resi2( aerodi(,ica - est deter,i(ada 'or !a ec#aci2(

q=V w

2

16

D,/'

(ticos e-#idista(tes obetos:

La acci2( de! .ie(to se te(dr e( c#e(ta 'ara !os si*#ie(tes e!e,e(tos: P!#,a @o!#,(a

@ar*a

E( c#a(to a !a car*a/ !a acci2( de! .ie(to se ca!c#!a te(ie(do e( c#e(ta !a ,a)ors#'er%cie 'osib!e de e9'osici2( a! .ie(to ) to,a(do co,o .a!or de! coe%cie(teaerodi(,ico @K13 Para car*as i(=eriores a &3777 daN/ si e! c!c#!o de !as#'er%cie e9'#esta es de di=4ci! reso!#ci2( se to,a( !os si*#ie(tes .a!oresi(dicados 'or !a (or,ati.a:

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1 m2

17/777N 'ara car*as "asta 67/777N/

0.5m2

17/777N 'ara car*as desde 67/777N a &7/777N3

E;-6, /' - )'+, ')*/,%La (or,ati.a i(dica #(as .e!ocidades ,9i,as de! .ie(to se*+( !a a!t#ra de! a'arato e(c#esti2(3 E( e! caso de! 'rese(te 'ro)ecto >stas so( de:

e!ocidad ,9i,a de! .ie(to co( !a *r+a e( ser.icio: &7,s ;&,"<

e!ocidad ,9i,a de! .ie(to co( !a *r+a =#era de ser.icio: 56,s ;157,"<

Te(ie(do e( c#e(ta !a ec#aci2( A3&3 de !a '*i(a &:

Gr+a e( ser.icio ;caso A


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E( !a tab!a A3?3 Se ,#estra( !os di=ere(tes .a!ores de @= 'ara .i*as ca2( co( .ie(to'er'e(dic#!ar a !as caras:

E( este caso: =d K 677767K3&5

L#e*o e! .a!or C # es: C # =1.34

@o( !o -#e !a =#er0a de! .ie(to e( ser.icio 'ara !a '!#,a es de:

! v , p , "= " . q . C # =0.65$6$250$1.34=1306.5 N

Re'itie(do !os ,is,os c!c#!os 'ara co(dicio(es de .ie(to =#era de ser.icio

;'resi2( de C1 e( .e0 de & da N m2

:

! v , p , %= " . q . C # =0.65$6$810$1.34=4233.06 N

E;-6, /' - , /'- ;',(* +*)' - *-6%,

La co!#,(a es #( 'er%! t#b#!ar/ e! coe%cie(te aerodi(,ico se ca!c#!a te(ie(doe( c#e(ta !a tab!a A33

Sie(do:

V w : K .e!ocidad de! .ie(to ;,s<

d K di,etro ;,<

1C


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Las di,e(sio(es a'ro9i,adas de !a co!#,(a so(:

=K6777,, ) dK1?,,L#e*o=dK636

E! .a!or de d .V w 'ara !as di=ere(tes .e!ocidades es:

e!ocidad ,9i,a de! .ie(to co( !a *r+a e( ser.icio: &7,s ;&,"<

d . vw=0.914∗20m s−1=18.28m2 s−1>4.5m2 s−1

e!ocidad ,9i,a de! .ie(to co( !a *r+a =#era de ser.icio: 56,s ;157,"<

d . vw=0.914 m∗36m s−1=32.9m2 s−1>4.5m2 s−1

E( a,bos casosd .V

w ?/ , s−2

3 Por co(si*#ie(te/ se*+( !a tab!a A33 E!coe%cie(te aerodi(,ico es @= K 7/613

#er0a e( !a co!#,(a co( !a *r+a e( ser.icio: ! v ,c o l ,"= " . q . C # =0.914 $6 $25 $ 0,61=83.631 daN =836.31 N

1


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#er0a e( !a co!#,(a co( !a *r+a =#era de ser.icio:

! v ,c o l ,%= " . q . C =0.914$6$81$0,61=270.96 daN =2709.6 N

E;-6, /' - , /'- ;',(* +*)' - ):

La (or,ati.a co(sidera #(a s#'er%cie de 1 m2

'or cada 17/777N de car*a ;esto si !a

car*a (o s#'era !os 73777N/ ta! ) co,o s#cede co( esta *r+a3< Se to,ar #(as#'er%cie de:

"=1 m

2$58860 N

10000 N =5.89 m2

Gr+a e( ser.icio: ! v , c , "= " . q .C =5.89 m

2$

25daN

m2

$1=1472.5 N

Gr+a =#era de ser.icio: No "a) car*a/ !#e*o ! v , c , %=0

CLCULO DE LA PLUMA LA COLUMNA

E! ,>todo c!c#!o #ti!i0ado e( !as si*#ie(tes '*i(as es e! ,>todo descrito e(e! !ibro A'aratos de E!e.aci2( ) Tra(s'orte de Larrod>/ Mira.ete ;16/ '*3&s/ a estas te(sio(es se !es a'!ica( !os coe%cie(tes dese*#ridad se*+( cada caso ) %(a!,e(te/ se ca!c#!a !a te(si2( e-#i.a!e(te3

U(a .e0 obte(idas !as te(sio(es e-#i.a!e(tes de cada caso/ e! 'er%! de !a estr#ct#ra"ace di,e(sio(a 'ara -#e '#eda so'ortar !a te(si2( e-#i.a!e(te de! caso ,sdes=a.orab!e

La (or,ati.a i(dica e! .a!or de! coe%cie(te a #ti!i0ar de'e(die(do de !a c!asi%caci2( de!

a'arato de e!e.aci2(3 Se*+( !a tab!a A33 E! .a!or a esco*er e( e! 'rese(te 'ro)ecto es

de & '=1,06

&7


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La =or,#!a *e(era! de c!c#!o/ sie,'re se*+( !a (or,ati.a es:

& ' : @oe%cie(te se*+( ti'o de *r+a de 1/76

C ': @oe%cie(te de se*#ridad/ de'e(de de cada caso3

C d: @oe%cie(te di(,ico/ 1/1?

S' '+(6/, /+(,(*+ +*+

A'arato e( ser.icio si( .ie(to3

A'arato e( ser.icio co( .ie(to3

E+6')=*+ & %*%',(*+ ;')(-'+ )*/6/*+ ', - :)

E9iste( #(a reacci2( ) #( ,o,e(to e( !a base de *r+a debido a! 'eso 'ro'io de !ose!e,e(tos de !a *r+a ) de !a car*a3 Estas so!icitacio(es est( ,a)oradasse*+( se "a e9'!icado e( e! a'artado a(terior ) se a'!ica e! coe%cie(te dese*#ridad de! caso ,s des=a.orab!e e( cada e!e,e(to de !a estr#ct#rac#a(do se !!e.e a cabo e! di,e(sio(a,ie(to3 E( .ista de saber c#! es !asecci2( cr4tica e( !a '!#,a3Las =#er0as .ertica!es e9teriores -#e act+a( sobre !a *r+a so(:

! p : Peso 'ro'io de !a '!#,a

! c : Peso 'ro'io de !a co!#,(a

! u : @ar*a de +ti! ,s accesorio

! mg : Peso de! ,eca(is,o de *iro

! me : Peso de! 'o!i'asto

&1


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25/94

E- -6-* /' '+(+ )'*,'+ '+ '- +:6',('

)a= [C d ( ! u+ ! me)+ ! p ]

)a= [1.14 (58860+4905 )+7904 ]=80596.1 N

}} rsub {p}} over {2} right ]

l¿

¿( ! u . l p+ ! me . l p ) C d+ ! p .¿

( a= ( c=¿

( a= ( c=[(58860∗5+4905∗5 ) 1.14+7904∗52 ]=383223.35 Nm

Por ta(to ) " ) ( " so(:

&?


26/94

) "=80596.1 N

( "=383223.35 Nm

Elección del perfl en la sección A

E! ,o,e(to ector ,9i,o se de e( !a secci2( A/ 'or ta(to !a secci2( cr4ticaes esta secci2(3

Para ca!c#!ar !os es=#er0os e( !a '!#,a 'ri,ero se debe te(er !as di,e(sio(es de !asecci2( cr4tica de !a ,is,a 'ara 'oder te(er !os ,o,e(tos de i(ercia ) !os

,o,e(tos resiste(tes3

La 'arte i(=erior ) s#'erior de !a '!#,a se =abricar co( dos '!a(c"as de acero A56de1&,, de es'esor ) !as '!a(c"as !atera!es ser( de C ,, de es'esor3 E( !asecci2( de ,9i,o ,o,e(to ector !a a!t#ra tota! de !a .i*a ser de 67 ,,dis,i(#)e(do "asta 5& e( e! e9tre,o de !a '!#,a3

Sie(do:

* + =1.06∗10−3

m4

&


27/94


28/94

M*%',(* '(*) %%* ', A ( #max=' L $ L

@orta(te ,9i,o e( A: V max2=' L

- 2= ( ∗

* xx

- 2= ( ∗

* xx=

318825 Nm∗0.325 m

1.06∗10−3m4 =97.75 (pa

2=V max2

"

2=

63765 N

0.017216m2=3.70 (pa

Cálculo de las tensiones por solicitaciones horizontales en la pluma

E! .a!or de !a ace!eraci2( de !a '!#,a e( e! ,o.i,ie(to de *iro se '#ede obte(er de !atab!a 173 Mira.ete/ Larrod> '*3 &C5 si se s#'o(e -#e !a .e!ocidad de *iro es de 7/6

,i(1/ es decir 7/65 ,s3 La ace!eraci2( se*+( esta tab!a es aK7/1,s&3Fuerzas debidas a la aceleración para el peso propio

Para el peso propio: ! =m$ a=1580

N

m∗5 $0.19

m

s2=1501 N

Momento flector máximo en A: ( #max=

! $ L

2.5=

1501 N ∗52

=3752.5 Nm

C*)(,(' %%* ', A V max= ! =1501 N

- 3= ( ∗ +

* yy=

3752.5 Nm∗0.15

5.44∗10−5 m4 =10.35 (pa

3=

!

"=

1501 N

0.017216m2=0.087 (pa

&


29/94


30/94

La acci2( de! .ie(to sobre !a car*a es:

! v , c , "=1472.5 N

L=5

Momento flector máximo en A: ( #max=1472.5 N ∗5 m=7362.5 Nm

C*)(,(' %%* ', A V max=1472.5 N

- 6= ( ∗ +

* yy=

7362.5 Nm∗0.15

5.44∗10−5 m4 =20.3 (pa

6=

1472.5 N

0.017216m2=0.0855 (pa

F6')=+ >*)=*,(-'+ /'/+ - ;',(* 6') /' +');*!

Te(ie(do e( c#e(ta !a acci2( de! .ie(to ca!c#!ada/ ! v , p , %=4233.06 N

L=2.5

Acci2( de! .ie(to =#era de ser.icio e( toda !a '!#,a3

Momento flector máximo en A: ( #max=4233.06 N ∗2.5m=10582.65 Nm

C*)(,(' %%* ', A V max=4233.06 N

- 7= ( ∗ + * yy =10582.65

Nm∗0.15

5.44∗10−5 m4 =29.18 (pa

7= 4233.06 N

0.017216m2=0.246 (pa

&


31/94


32/94

/

2= 2 . & ' .C ' . C d=3.70 (pa∗1.06∗1.33∗1.14=5.95 (pa

/

3= 3 . & ' .C '=0.087 (pa∗1.06∗1.33=0.123 (pa

/ 4= 4 . & ' .C '=0.066 (pa∗1.06∗1.33=0.093 (pa

/

5= 5 . C '=0.076 (pa∗1.33=0.101 (pa

/

6= 6 . C '=0.0855 (pa∗1.33=0.114 (pa

T- /' )'+6-(/*+

- i M i M -

/ i M

/ i M

1 6376 73?6 C3? 7362 3 537 131 33 1735 737C 1?3 731&54 13& 73766 &&316 73755 377 7376 11377 73171$ &735 737C 573? 7311?

- eq=√ (- /

1+- /

2+- /

3+- /

4+- /

5+- /

6 )2

+3 ( / 21+ / 2

2+ / 2

3+ / 2

4+ / 2

5+ / 2

6 )

- eq=√ (8.54+157.1+14.59+22.16+11.00+30.45 )2+3 (0.652+5.952+0.1232+0.0932+0.1012+0.1142 )

- eq=244. (pa

- y=250. (pa(ma0erialempleado)

- eq>- y si sopor0alos cargas el per#il

51


33/94

'or ta(to sie(do - equiv* Q&7M'a se '#ede decir -#e e! 'er%! e!e*ido e( !a

secci2( critica A es .!ido3

A,-++ *) ',

Por (or,a !a e9i2( e( e! '#(to ,as a!eado (o '#ede sobre'asar !os 1 0 K&7 ,,

Se #sara e! ,>todo de s#'er'osici2(

"leión de la carga # el poliplasto

! #x=& '¿C d∗ ! c+ p=1.06∗1.14∗63765 N =77053.63 N

1 1=

! #x∗ L3

3 2 * x=

77053 N ∗53

3∗200∗109∗1.06∗10−3 m4=15.1mm

"leión del peso propio de la pluma

! =1580 N

m

5&


34/94

1 2=

! ∗ L4

8 2 * x=

1580 N

m∗54

8∗200∗109∗1.06∗10−3 m4=0.58mm

E(to(ces !a e9i2( tota! ser !a s#,a

1 0 =1 1+1 2=15.1 mm+0.58 mm=15.68 mm

1 0


35/94

m "l

4=(6502 .2.8+300.12) .( 6502 −122 )=¿

* 4= 1

12(300.6503−284.6263 )=¿

Por ta(to e! cord2( de so!dad#ra ,4(i,o es

amin= 3 y . m

"l 4

* 4 .2. adm. l

ls

S',/* 3 y= ) "=¿

adm=75

Y s#'o(ie(do -#e e! cordo( de so!dad#ra se rea!i0a sobre !o !ar*o de !a .i*al

l s=1

S#stit#)e(do

amin= 3 y . m

"l 4

* 4

.2. adm

. l

ls

=1.8

E- *)/, /' +*-//6) > /' +') *%* %H,%* /' 3%%

S' -6- >*) 6, *)/, /' +*-//6) /' ;-*) amin=5 mm / c#a! ser

e! i(ter.a!o de so!dad#ra:

5 mm=1.8 mm . l

l s

ls=0.36 .l=0.36.100 mm

%álculo de la sección variable

5?


36/94

Este c!c#!o se "a rea!i0ado ,edia(te #(a "oa de c!c#!o E9ce! -#e 'er,iteca!c#!ar e! ,o,e(to ector e( di=ere(tes seccio(es .aria(do a s# .e0 !a a!t#ra"/ ) obte(er #(a te(si2( co(sta(te a !o !ar*o de !a '!#,a3 A tra.>s de .ariasiteracio(es se co(si*#e e(co(trar #(a e.o!#ci2( c!ara e( !as seccio(es 'r29i,as a!a secci2( cr4tica/ 'ero a ,edida -#e se acerca a! e9tre,o de !a '!#,a !as te(sio(esdis,i(#)e( (otab!e,e(te/ co(stata(do e! "ec"o de -#e e! ,o,e(to ector tie(de a cero

e( e! e9tre,o de !a '!#,a ) !a secci2( +(ica,e(te "a de resistir e! corta(te3 Por ta(to/ e(e! dise$o "e se*#ido !a e.o!#ci2( recti!4(ea ,arcada 'or !as 'ri,erasseccio(es3

;,,< 777 ?777 5777 &777";,,< 67 C7 ?7 5C7

- ( N /mm2) &?? 1C7 15 7

D%',+*,%',(* /' - *-6%,

La co!#,(a est so!icitada a co,'resi2( ) e9i2( debido a! 'eso de toda !a estr#ct#ra/ a!acar*a ) a !os a'aratos de accio(a,ie(to3 E! ,o,e(to ,9i,o -#e se da e( !a 'artes#'erior de !a co!#,(a se e9tie(de 'or toda e!!a ) !a car*a .ertica! -#e 'ro.ie(e de !a'!#,a se .a s#,a(do e! 'ro'io 'eso de !a co!#,(a3 Sie(do !a secci2( @ !asecci2( cr4tica3

E-', /'- ')9- ', - +', C

@o,o se "a e9'!icado e( !a ,e,oria e! 'er%! de !a co!#,(a .ie(e deter,i(ado 'or !as

di,e(sio(es roda,ie(to de *iro3

S',/*

* =2.194∗10−3 m4

"=2.136¿10−2 m2

5


37/94

* 7=1.097∗10−3

m4

D'(')%,, /' *%,, /' +*-(*,'+ ', - *-6%,

E( este a'artado se ca!c#!a( !as reaccio(es "ori0o(ta!es ) .ertica!es so'ortadas e( !aco!#,(a3

E+6')=*+ & %*%',(*+ )*/6/*+ ', - *-6%, *) 6')=+;')(-'+

@o,o se ca!c#!2 e( e! a'artado a(terior e! .a!or de !as reaccio(es e( @ es:

)c=91402.1 N

( c=338575 Nm

56


38/94

D'/* - '+* )** /' - *-6%, -6% & '+*)*+

)c=91402.1 N E( este caso )a se "a co(siderado e! coe%cie(te di(,ico

C d 3

Es=#er0o (or,a! ,9i,o e( @: N max=Q=91402.1 N

- 1= N max

" =

91402.1 N

2.136 ¿10−2 m2=2.28 (pa

1=0

Momento &ector transmitido a la columna desde la pluma

Mo,e(to ector ,9i,o e( @:

( c=383220.5 Nm E( este caso )a se "a co(siderado e! coe%cie(te di(,ico

C d

- 2= ( ∗

)

* =383220.5 Nm

∗0.914 m

2.194∗10−3 m4 =159.65 (pa

$olicitaciones 'ori(ontales en la columna

E( este caso s2!o "a) -#e co(siderar !as 'rod#cidas 'or e! .ie(to3

A, /'- ;',(* ', +');* ', (*/ - *-6%,

! v ,c o l ,"=836.31 N

( #max=836.31 N ∗6 m

2 =2493.93 Nm

M*%',(* '(*) %%* ', A

Sie(do LK 6,/ !a a!t#ra de !a co!#,(a a !a ci,e(taci2(3 @orta(te ,9i,o e( A:

5


39/94


40/94

- 5= ! 0o0al

" =

5470 N

2.136 ¿10−2 m2=0.256 (pa

5= (

0max

.rmax

* o =20081.25 Nm∗0.914 m1.097∗10−3 m4 =16.73 (pa

E+(6/* /' -*+ /')',('+ +*+ /' +*-(*,'+ ', - *-6%,

A co(ti(#aci2( se a'!ica( !os coe%cie(tes EM a cada #(o de !os casos decar*a3

'¿

(¿6+C ¿¿ d $ ' L+' 8 )$ & '+'w¿

¿$C '¿

& ' : @oe%cie(te se*+( ti'o de *r+a de 1/76


C d: @oe%cie(te di(,ico/ 1/1? ca!c#!ado e( e! i(icio

'6 : So!icitacio(es .ertica!es debidas a! 'eso de !a estr#ct#ra3

' L So!icitacio(es .ertica!es debidas a !a car*a ) accesorios3

' 8 : So!icitacio(es "ori0o(ta!es debidas a !a ace!eraci2( de !a car*a3

'w : So!icitacio(es debidas a !a acci2( de! .ie(to

Aparato en servicio con viento

E( este caso @s K 1/55 'or (or,ati.a3

La =2r,#!a *e(era! -#eda:

[(- 1+- 2) . & '+(- 3+- 5)] .C '

5


41/94

- /

1=- 1 . & ' . C '=2.28∗1.06∗1.33=3.21 (pa

- /

2=- 2 . & ' .C '=159.65∗1.06∗1.33=225.07 (pa

- / 3=- 3 . C '=1.04∗1.33=1.38 (p a

- / 5=- 5 . C '=0.256∗1.33=0.34 (pa

[( 1+ 2)$ & '+( 3+ 5)]$ C '

/ 1= 1 . & '. C '=0∗1.06∗1.33=0 (pa

/

2= 2 . & ' .C '=0∗1.06∗1.33=0 (pa

/

3= 3 . C '=0.039∗1.33=0.052 (p a

/

5= 5 . C '=16.73∗1.33=22.25 (p a

T- /' )'+6-(/*+

- i M i M -

/ i M

/ i M

1 &3&C 7 53&1 72 136 7 225.07 7

3 137? 7375 135C 737&4 7 7 7 7

5 73&6 1635 735? &&3&

A"ora se ca!c#!a !a te(si2( e-#i.a!e(te 'ara este caso:

- equival=√ (- /

1+- /

2+- /

3+- /

4+- /

5 )2

+3 ( / 21+ / 2

2+ / 2

3+ / 2

4+ / 2

5 )

?7


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- equival=√ (3.21+225.07+1.38+0+0.34 )2+3 (0+0+0.0522+02+22.252 )

- equival=233.2 (pa

La '!#,a estar =abricada 'or '!a(c"as de acero A56 de resiste(cia:

- y K&7 MPa

Por ta(to sie(do

- ¿ K 233.2 (pa Q &7 MPa se '#ede decir -#e e! 'er%! e!e*ido e( !a secci2(

cr4tica @ es!ido3

C-6-* /'- ,/'* /' - *-6%,

E( e! caso de !a co!#,(a -#e est so,etida a co,'resi2( ) a #( ,o,e(to ector

i,'orta(te/ !a esbe!te0 o !a re!aci2( e(tre !a !o(*it#d de !a co!#,(a ) s# di,e(si2(tra(s.ersa! ,4(i,a 'asa de deter,i(ados !4,ites/ '#ede 'rod#cirse #(a e9i2(!atera! o 'a(deo/ -#e '#ede 'rod#cir !a destr#cci2( de !a co!#,(a3

Para rea!i0ar este c!c#!o se "a #ti!i0ado e! ,>todo de 3 E( e! c#a! !a te(si2( e(

!a secci2( cr4tica (o debe s#'erar !a - adm de! ,ateria!3 E( (#estro caso se

trata de #(a barra e,'otrada co( #( e9tre,o !ibre/ 'or ta(to LeK&Lo(*it#d de!a barra3E( !as barras ce(tradas co( 'a(deo se .eri%car -#e:

- =w . !

" + ( 9

9: - adm

E! coe%cie(te de 'a(deo / de'e(die(te de !a esbe!te0 ,ec(ica ) de! ti'o de acerode !a barra ) de !a secci2( A br#ta de !a barra/ se e(co(trar a tra.>s de tab!as decoe%cie(te de 'a(deo 'ara acero A56 N3 Larb#r#3 P*3&71/ tab!a 136

?1


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@o,o se "a .isto e( !os a'artados a(teriores/ e! caso ,s des=a.orab!e e! casode e( ser.icio co( .ie(to/ 'or ta(to se "a de #ti!i0ar e! @sK1355corres'o(die(te a este caso3

! = N cmax . & '=91402.1∗1.06=96886.23 N

( 9= ( #c . & '=385714.43∗1.06=408857.3 Nm

- adm=- y

C s=

250

1.33=187.97 (pa

- =w . !

" +

( 9∗ )

* =

1.07∗96886.23 N 2.136¿10−2 m2

+408857.3 Nm∗0.914

2.194∗10−3 m4 =175.52 (pa

Por ta(to - : - adm !a co!#,(a resistir !os es=#er0os de 'a(deo

CLCULO DE LA CIMENTACIÓN .

D'(')%,, /' -+ /%',+*,'+ /' - =(

?5


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E( e! dise$o de !a 0a'ata de !a *r+a se "a( #ti!i0ado ec#acio(es 'ro'ias 'ara este ti'ode *r+as e9tra4das de! !ibro Er(st/H/ Ed3 161b/ e( e! c#a! se describe e! 'rocedi,ie(tode c!c#!o -#e se desarro!!a a co(ti(#aci2(3 @o,o se ,#estra e( !a %*#ra A311/sobre !a 0a'ata de #(a 'eso 'ro'io G= ) !o(*it#d de !ado " de !a s#'er%cie de base -#ese s#'o(e c#adrada/ act+a !a =#er0a .ertica! co,o s#,a de todos !os 'esos 'ro'iosde !a *r+a/ !a car*a/ as4 co,o #( ,o,e(to M/ -#e res#!ta bie( de! estado de ser.icio

co( car*a (or,a! ) .ie(to ordi(ario/ bie( de !as co(dicio(es de .#e!co/ co( !assobrecar*as ) 'resio(es de .ie(to 'rescritas e( !a (or,ati.a EM e9'!icadasa(terior,e(te3

A"ora se de%(e 9/ co,o !a dista(cia a !a -#e act+a( todas !as =#er0as.ertica!es 'ara -#e s# ,o,e(to sea M:

( = ) . x

Es decir/

x= (

)

La 'resi2( e( e! terre(o ' de'e(de de !a ,a*(it#d de !a e9ce(tricidad 9 ) de !a'osici2( de! 'esca(te:

??


46/94

a< Posici2( I3 P!#,a 'ara!e!a a #(o de !os !ados de !a base c#adrada/ !a =#er0ai(cide de(tro de! (+c!eo de !a secci2( ;9 Q 7/16"


47/94


48/94


C d: @oe%cie(te di(,ico/ 1/1?

'6 : So!icitacio(es .ertica!es debidas a! 'eso de !a estr#ct#ra3

' L So!icitacio(es .ertica!es debidas a !a car*a ) accesorios3

' 8 : So!icitacio(es "ori0o(ta!es debidas a !a ace!eraci2( de !a car*a3

'w : So!icitacio(es debidas a !a acci2( de! .ie(to

%aso )* En servicio sin viento

Sie(do @sK1/ e( este caso

L#e*o R ) M se ca!c#!ar( co,o:

S#,a de =#er0as .ertica!es

! ¿

(¿u+ ! ¿¿me)+ ! c+ ! p+ ! mg¿

C d¿+ ! ! )=¿

! ¿

(¿u .l p+ ! ¿¿me.l p). C d+ ! p.l p

/

2¿

¿. & ' . C ' ( =¿

?


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52/94

@o,o !o(*it#d de !a co!#,(a ,s !a !o(*it#d de! ,aci0o de a(c!ae3 S#'o(*o #(aa!t#ra tota! de !a co!#,(a ,s !ar*a co(siderar!a acci2( de! .ie(to e( !a 'arte'osterior de !a '!#,a3

lw ,c=lc

/

2

+d

lw ,u=lu

/

2+d

( w , "=( ! v , c , " . lw ,c )+( ! v , u , " .l w,u7 )

( w , "=¿

C+* *, ;',(* 6') /' +');*

E( este caso s2!o se co(sidera !a =#er0a de! .ie(to sobre !a co!#,(a )a -#e est=#erade ser.icio/ (o "a) car*a3

( w ,%=( ! v , c , % .l w , c)

( w ,%=¿

C-6-* /' - )%/6) & -*+ ,-'+

Para e! c!c#!o de! "or,i*2( ) acero de !a 0a'ata se ado'ta( !as so!icitacio(es deser.icio 'o(deradas de ,o,e(to ector ) corta(te/ ) !as resiste(cias de !os,is,os ,i(oradas3 Este c!c#!o est basado e( e! 'rocedi,ie(to descrito e( e!!ibroTeor4a dZestr#ct#res 3I(trod#cci2( a! c!c#!o de estr#ct#ras de "or,i*2(ar,ado/de J3M3 or(o(s/ '*i(a II31/ e! c#a! si*#e !a I(str#cci2( EHE sobre 0a'atasr4*idas3

C*,+/')*,'+ /' /+'* /' =( )H:/

E( e! dise$o de !a 0a'ata co,o #(a 0a'ata r4*ida3 Por ta(to e! .#e!o ,9i,o debe estar

co,'re(dido e(tre0,5. d : vmax : 2. d

65 cm:vmax : 260 cm

1


53/94

vmax=370−91,4

2 =¿

@#,'!e e! re-#isito de 0a'ata r4*ida3 ;Ec3 A3 673


54/94

E+(-// /' - =(

@o,o se trata de #(a 0a'ata ais!ada se debe *ara(ti0ar !a estabi!idad a! .#e!co de !a0a'ata/ 'ara e!!o se to,a( ,o,e(tos res'ecto a! borde de so!icitaci2( e( !a base de !a0a'ata/ debie(do c#,'!irse -#e e! coe%cie(te de estabi!idad[ e sea co,o ,4(i,o s#'erior a 1/:

Es ,a)or de 1// 'or ta(to c#,'!e

C-6-* /' - ', & )%/* /' - =(

Secci2( S1La secci2( de re=ere(cia S1es '!a(a/ 'er'e(dic#!ar a !a 0a'ata ) tie(e e( c#e(ta !asecci2( tota! de !a 0a'ata3 Es 'ara!e!a a !a cara de so'orte ) co,o se trata de #(so'orte ,et!ico sobre #(a '!aca de re'arto de acero/ est sit#ada detrs de dic"a caraa #(a dista(cia i*#a! a !a ,itad de !a dista(cia e(tre !a cara de! so'orte ) e!borde de !a '!aca de acero3

5


55/94

E( este caso !a '!aca de acero "ace 1&7 c, de !ado ) e! di,etro de! t#bo de !aco!#,(a es 1/?c, / 'or ta(to est sit#ada a tK1?/5 c, de! borde !a '!aca3

C-6-* /'- %*%',(* '(*)E! ,o,e(to ector ,9i,o -#e se co(sidera e( e! c!c#!o de !a 0a'ata ti'o I/es e! -#e se 'rod#ce e( !a secci2( de re=ere(cia S13

@o( car*a e9c>(trica dic"o ,o,e(to es:

Sie(do !a e9ce(tricidad e res'ecto a! ee de esta car*a

@oe%cie(te de se*#ridad[ \K1/6a]K"aKborde de !a '!aca

D'(')%,, /' - )%/6)

La ar,ad#ra (ecesaria e( !a secci2( de re=ere(cia se "ar co( #( c!c#!o "ec"o ae9i2( si,'!e de ac#erdo co( !os 'ri(ci'ios *e(era!es de c!c#!o de seccio(esso,etidas a so!icitacio(es (or,a!es3 Obte(ido e! Md se '#ede obte(er !a c#a(t4ade !a ar,ad#ra ,edia(te !a =2r,#!a si,'!i%cada de Ji,>(e0 Mo(to)a G3Messe*#er ) Mor(3

?


56/94


57/94

@o(sidera(do estos coe%cie(tes/ !a te(si2( ad,isib!e de! "or,i*2( a !aco,'resi2( es:

C-6-* /' -+ /%',+*,'+ /' - -

E! .#e!o de !a '!aca (or,a!,e(te se esco*e e(tre 177 ,, ) &77,,/ 'or ta(to seesco*er 1?5,,3 E( este caso !a '!aca ser c#adrada/ 'or ta(to e! !ado aKb3aKbK1?`;&1?5todo se as#,e #(a !e) de re'artici2( de 'resio(es ;b< e9te(dida e( #(a0o(a 'r29i,a a !ado co,'ri,ido de a,'!it#d (o s#'erior a! de !a !o(*it#d ,9i,ade !a '!aca3 Para !a deter,i(aci2( de !a te(si2( a'!icada sobre e! "or,i*2( ;b<

se #ti!i0a( !as si*#ie(tes ec#acio(es/ do(deM ,o,e(to ector 'o(deradoN a9i! 'o(derado a !o(*it#d ,a)or de !a '!acab !o(*it#d ,e(or de !a '!aca ;e( este caso aKb<* dista(cia a! e9tre,o 'r29i,o de !a '!aca de !os a(c!aes

6


58/94

C-6-* /' -*+ '),*+ /' ,-'

Los 'er(os debe( a*#a(tar !as traccio(es -#e 'rod#ce e! ,o,e(to e( !a 0a'ata/ %a(do!a '!aca de a(c!ae a! "or,i*2(3 E! es=#er0o de tracci2( tota! a resistir 'or !os

a(c!aes ;< se ca!c#!a co,o:

La so!icitaci2( a !a tracci2( de cada 'er(o "abr de ser ,e(or -#e dic"aso!icitaci2(/

Sie(do/( e! (+,ero de 'er(os so!icitados a tracci2( a !a .e0Ar rea resiste(te de! tor(i!!ot resiste(cia de c!c#!o de! tor(i!!o

E( !os a(c!aes se #ti!i0ar #( acero B77S co( #(a resiste(cia caracter4stica

\)dK 77MPa/ sie(do s# resiste(cia de c!c#!o:

E! rea resiste(te (ecesaria Ar / e( caso de -#e so!o resista #( tor(i!!o/ (K1:

E! tor(i!!o co( rea resiste(te i(,ediata,e(te s#'erior es M57/ ArK 61 ,,&


59/94

3 Por ta(to !os a(c!aes se =abricar( co( barra corr#*ada ^ 5& 'ara ser,eca(i0ada e( e! e9tre,o co(M573Deter,i(aci2( de !a !o(*it#d de a(c!aeEste c!c#!o se rea!i0a se*+( !a I(str#cci2( EHE/ e( !o re!ati.o a barrascorr#*adas/ a'artado 6633&3 La barra corr#*ada te(dr #( di,etro e9terior de5&,,/ )a -#e es e! -#e ,s se a'ro9i,a a M57 ca!c#!ado a(terior,e(te3 Las

!o(*it#des bsicas de a(c!ae de'e(de( e(tre otros =actores de !a 'osici2( -#e oc#'a !abarra e( !a ci,e(taci2(3 Se*+( e! a'artado 663313 N#estra barra oc#'a !a 'osici2( I/ dead"ere(cia b#e(a/ 'or !o ta(to !a e9'resi2( de !a !o(*it#d bsica de a(c!ae es:

Do(de:^:di,etro de !a barra e( c,,: coe%cie(te (#,>rico dado 'or !a tab!a 6633&3a de !a EHE e( =#(ci2( de! ti'o deacero/ obte(ido e( e(sa)os de ad"ere(cia de barras de "or,i*2(

=): !4,ite e!stico

*ara(t i0ado de! acero e( N,,&3Se*+( !a tab!a A31 'ara e! acero B 77 S ) "or,i*2( HA &: ,K1Por ta(to

La !o(*it#d (eta de a(c!ae es e( =#(ci2( de! 'rocedi,ie(to se*#ido 'ara !a ec#aci2(de! a(c!ae e9tre,o/ as4 'ara #( a(c!ae e( 'ati!!a (or,a!i0a se tie(e -#e

Do(de:

As: rea de !a secci2( de !a ar,ad#ra e( tracci2(As:rea!: secci2( rea! de! acero

E! rea (ecesaria 'ara !a ar,ad#ra/ est co(dicio(ada 'or !a secci2( de !a rosca de !ostor(i!!os/ a#(-#e e( !a ad"ere(cia (o i(ter.e(*a3 Por ta(to e! rea de !a ar,ad#ra atracci2( es e! rea resiste(te de todos !os tor(i!!os -#e est( trabaa(do atracci2(

AsK(AtK1&/61K6/5&c,&

C


60/94

Por otro !ado !a secci2( rea! de! acero

S#stit#)e(do

Se debe c#,'!ir/ se*+( !a EHE a'artado 66331/ -#e !a !o(*it#d (eta de a(c!ae(o '#ede ser i(=erior a

a3 17K^K 5& c,b3 1 c,c3 !b5K 1/& c,

@#,'!e !as tres co(dicio(es3

SISTEMA DE ROTACION DE LA GRUA


61/94

CALCULO DE LOS ESFUER"OS EN LAS RUEDAS DENTADAS

La ecuación de esfuerzos a flexión AGMA

Para el esfuerzo de flexión del i!ón

- 9− pi ñ on=w 0 $k a$ k m $k s $ k %$ k *

! $ m$ > $ k V

Wt = fuerza tangencial en el dienteTORQUE

= ! $d pg

2 ?20081.25= ! $

0.89

2

w 0 =45126.41 N

Pd = paso diametral


62/94

! =12m

$a = Factor de aplicaci%n

Con &ase en la hip%tesis de una carga ' fuente uniformes( es posi&le esta&lecer elfactor de aplicaci%n #a $ %

$m = Factor de distri&uci%n de carga

! =12m mm

km=1.7

$s = Factor de tama)o

AGMA &oda'(a no )a es&a*lecido nor+as ara fac&ores de &a+a!o, -reco+ienda .ue K sse defina con un 'alor de %

$* = Factor de espesor del aro

El i!ón es un disco solido en&onces &endr/ un #0 $ %

$+ = Factor de engrana,e intermedio o loco

#I $ %"1 ara un en2rane .ue no lo es

$ = Factor din-mico

d pg=890mm

61


63/94

@=20 A

N g=0.627 $2 B =3.944 )


64/94

4g

4 p=

N p

N g

890

m

18=

N p3.944

=¿ N p=0.89 x3.944 )


65/94

V 0 =9 m$ 195 )


66/94

Trabajaremos:

m=5m=6m=8m=10m=12

PARA EL ES4UER5O DE 4LE6ION DEL PI7ON

- 9− pi ñ on=w 0 $k a$ k m $k s $ k %$ k *

! $ m$ > $ k V

- 9− pi ñ on=45126.41 $1 $1.7 $1 $1 $112 m $ m $0.27 $ 0.779

En el sistema 2+( ;ue se aplica en engranes m5tricos( se define un par-metroconocido como +ódulo( ;ue es rec0proco del paso diametral, con el di-metro deaso d medido en mil0metros4

Donde selecciona+os un +ódulo %14

El nmero de dientes del engrana,e es un entero 4g=89010 =89

El ancho de cara es ! =12m=120 mm

El cual nos da un esfuerzo de flexión 818"9: Ma

6

m = módulo métrico( mm ) ES4UER5O DE 4LE6ION; Ma <

!"7>4!"

? @AA4"B

@ A:A4B!

!7 >7>4B

!" "!!47:


67/94

PARA EL ES4UER5O DE 4LE6ION DEL ENGRANE

- 9−engrana7e=w0 $ k a $ k m$ k s $ k % $ k *

! $ m$ > $ k V

Wt = fuerza tangencial en el diente. A!"?4A!7 8

Pd $ aso dia+e&ral .1

10

F = ancho de la cara . !"7 mm

m = módulo métrico. : 10

$a = Factor de aplicaci%n. !

$m = Factor de distri&uci%n de carga. !4:

$s = Factor de tama)o. !

#0 $ 4ac&or de esesor del aro3

KB = 62mB >4A 74D mB D !4"

El espesor del aro m0nimo calculado fue ! por el cual escogimos uno de ma'orespesor ;ue se acomode al rodamiento escogido. >7

m%= 2'


68/94

$ 4ac&or 2eo+B&rico3

Nues&ro fac&or 2eo+B&rico ser/3 $1"@

PARA EL ES4UER5O DE 4LE6ION DEL ENGRANE

- 9−engrana7e=45126.41$ 1$ 1.7 $1 $0.73 $1120 $ 10$ 0.27 $0.779

- 9−engrana7e=221.88 (pa

Esfuerzos suerficiales o de icadura3

PARA EL PI7ON

6


69/94

- c− pi ñ on=C p$√w 0 $C a$ C m $C s $C #

! $ * $


70/94

H p=43.965 mm

El si2no ser/ = ues el den&ado es un en2ranae ex&erno

Hg=C$sen@− H p

C. la distancia entre centros

Hg=890−180

2 $s e n 20−43.965

Hg=77.45 mm

Reemplazando

* = cos20

[ 143.965+ 177.45 ]$200

* =0.13177

6


71/94

H%nde.

C p=

√

1

B

[(1−v p

2

2


72/94

- c− pi ñ on=C p$√w 0 $C a$ C m $C s $C #

! $ * $ d

!7@4A 74!A": !!B?4A?

!7 ">4:B B:4?" 74!>!: !7BB47>

!" "@4 @?4:7 74!">A B?4!

PARA EL ENGRANE

- c−engrana7e=C p $√w0 $ C a $C m $C s$ C #

! $ * $ d


73/94

C v= G v . Factor de din-mico. 7(::B

I3 4ac&or de 2eo+e&r(a suerficial

Para el engrana,e

* = cos@

[ 1 H p− 1 H g ]$ d


74/94

Reemplazando

* = cos20

[ 123.79− 1145.19 ]$ 180

* =0.14853

H%nde.

C p=

√ 1

B [( 1−v p2

2 !A?4B 74!A": A"4@"

!7 ">4:B !A4!B 74!A@? A:4@B

!" "@4 !A>4:B 74!AB A"4A7A

5


75/94

- c−engrana7e=475.89 (pa

Resis&encia a la fa&i2a or flexión AGMA de +a&eriales ara en2ranes

'#9= GL$ '#9

/

G3 $ G)

4ACTOR DE IDA #L3

Tiempo de ida. !7 a)os "77 d0as por a)o ! turno > horas

N =3.944 $ ciclos

min $

60min

= $

200 $3dias

0urno$ años $ 10 años$1 0urno=1.42 $106 ciclos

?


76/94


77/94

Grado % +/xi+o

'#9/ =−274+16 8%−0.152 8%2

'#9/ =40146.8


78/94

'#9= GL$ '#9

/

G3 $ G)=

1.14821 $40146.8

1 $1

'#9/ "4?B A!4B:

Selecciona+os3

e+os .ue es&a en el 'alor reco+endado de la &a*la'# 9=320.82 (


79/94

Resis&encia a la fa&i2a suerficial corre2ida ;Sfc< ara +a&eriales deen2ranes

'#c=C L $C 8 $ '#c

/

C 3 $ C )

Para. N =1.42 $106

ciclos

4ACTOR DE IDA SUPER4ICIAL ;CL)

CL=2.466 $ N −0.056

CL=2.466$(1.42$106)−0.056

C


80/94

CL=1.11548

4ACTOR DE RA5KN DE DURE5A ;CH)

C 8 =1+ " (m6−1 ) ";%<

"=0.00898 8% p

8%g−0.00829

8% p

8%g=

360

300=1.2

Ree+lazando3

"=0.00898 8% p

8%g−0.00829=0.002486

De ;%<

C 8 =1+ " (m6−1 )

C 8 =1+ " (4.94−1 )

C 8 =1.00979

4ACTOR DE TEMPERATURA3 #T $ CT $ %

4ACTOR DE CON4IA0ILIDAD ;#R


81/94

'#c/ =990.7 (


82/94


83/94

N 9− pi ñ on= '#9

- 9−engrana7e=

320.82

221.88=1.44

El factor de seguridad contra la falla superficial se determina al comparar la cargareal con la carga ;ue producir0a un esfuerzo igual a la resistencia superficialcorregida del material4

Hado ;ue el esfuerzo superficial est- relacionado con la ra0z cuadrada de lacarga( se calcula el factor de seguridad por fatiga superficial como el cociente delcuadrado( la resistencia superficial corregida diidido por el cuadrado de lasuperficie del esfuerzo superficial para cada uno de los engranes en elacoplamiento.

N 9− pi ñ on=( '#c- c− pi ñ on )2

=( 1115.131099.03 )2

=1.029

N 9−engrane=( '#c- 9−engrane )2

=(1115.13475.89 )2

=2.34

CAJA REDUCTORA

DATOS DE DISE?O

C&


84/94

3orque engrana7e(3 e)=20081.25 N −m= !uer4ax Eiame0ro del engrana7e( Ee)

2

20081.25= !uer4a( ! )0.89 m

2 ?!uer4a ( ! )=45126.4 N

TORQUE EN EL PI?ON

3orqueen el piñon(3


85/94

DATOS DEL ESQUEMA

E1= E3= E5= E7=31 cm

E2

= E4

= E6

= E8

=10 cm

CALCULO DEL T5

! 1= 3 1

E1

2

=23 1

E1

3 2= ! 1 E2

2 =2

3 1

E1

E2

2 ? 3 2=3 1

E2

E1

3 3= ! 2 E 4

2 =2

3 2

E3

E4

2 ? 3 3=3 1

E 4

E3

E2

E1

C?


86/94

3 4= !

3

E6

2=2

3 3

E5

E6

2? 3

4=3

1

E6

E5

E4

E3

E2

E1

∴3 5=3 1 E8

E7

E6

E5

E4

E3

E2

E1

REEMPLA"ANDO DATOS DEL ESQUEMA EN T5

3 5=3 1 E8

E7

E6

E5

E4

E3

E2

E1=4061.4

0.01

0.031 x

0.01

0.031 x

0.01

0.031 x

0.01

0.031

∴3 5=43.97 Nm

POTENCIA AL EJE DEL MOTOR


87/94

E( 'ri,er !#*ar es co(siderado co,o ,eor o'ci2( -#e e! de(tado =#erai(terior/ de esta ,a(era e! e(*ra(ae de *iro -#eda sit#ado e( e! i(terior de !aco!#,(a ) est 'rote*ido de! e9terior/ sobre todo te(ie(do e( c#e(ta -#e es #(a,bie(te ,ari(o/ e! c#a! es a+( ,s corrosi.o -#e e! (or,a!3

S'-', /'- )*/%',(*

La se!ecci2( de! roda,ie(to adec#ado co(siste e( !a e.a!#aci2( de !oses=#er0os 'ara disti(tas "i'2tesis de car*a ) a co(ti(#aci2( e( a'!icar #(os=actores de car*a se*+( sea !a #ti!i0aci2( de! a'arato3

@ada roda,ie(to tie(e s# corres'o(die(te c#r.a de car*a !4,ite ) de .ida +ti!/'or ta(to se "a de e!e*ir e! -#e c#,'!a !as co(dicio(es de car*a de !a *r+a3Se*+( e! =abrica(te estas so( !as =#er0as -#e "a) -#e co(siderar e( !a e!ecci2(de! roda,ie(to3

i*#ra &63 #er0as ) ,o,e(tos sobre e! roda,ie(to de *iroSie(do:

O: Peso de! ,eca(is,o de *iroA: Peso de !a '!#,a o estr#ct#ra: Peso de !a car*af: #er0a de! .ie(to sobre !a '!#,a

Se deter,i(a(/ 'ara !as disti(tas "i'2tesis de car*a:La car*a a9ia! aE! 'ar de .#e!co M

C6


88/94

i*#ra &53 So!icitacio(es de! roda,ie(to

Las disti(tas "i'2tesis de car*a a co(siderar so(/ se*+( e! 'rocedi,ie(to dec!c#!o de! cat!o*o de HOES@H ROTHE ERDE:

C): %% /' +');* %+ 6, 25F aK1/&3Q ̀A ` OMk K g g ` g1/&3Q3l,a9 ̀A.a

C-6-* /' -+ +*-(*,'+ Te(ie(do e( c#e(ta -#e !os .a!ores de !as =#er0as ) !as dista(cias so(:

C


89/94

i*#ra &3 #er0as .ertica!es e9teriores res'ecto de !a '!#,a

Estas =#er0as so(:

'K 1C7 N, 9 , K77N ;'!#,a


90/94

F(*)'+ /' ): 6(-=) ', - :)

Se*+( !a tab!a -#e se e(c#e(tra e( e! cat!o*o de! =abrica(te/ e! =actor dese*#ridad esttica -#e !e corres'o(de a este ti'o de *r+a es:

@oe%cie(te de se*#ridad esttica: = stat K 1/&

@oe%cie(te de .ida +ti!: = LK1/1ida +ti!/ *iros a '!e(a car*a: ?777 *iros

C// /' ): '+(( /'- )*/%',(*

La ca'acidad esttica de! roda,ie(to tie(e e( c#e(ta e! =actor =stat3 E( !ase!ecci2( de! roda,ie(to se debe #ti!i0ar e! estado de car*a ,9i,ai(c!#)e(do #( &h de sobre car*a si( .ie(to 'ara !a e.a!#aci2( esttica:

F a]K F ag f stat K7536913&K651N

Mk ]K Mstat g f stat K?771C913&K76&&3N,

@o( estos datos se '#ede e(co(trar e! roda,ie(to correcto co,'ar(do!os co(!a c#r.a de !4,ite esttico3('++ /' ):C): %% *,V/ /' +');*

E! =actor = L se #sa 'ara deter,i(ar !a .ida e( ser.icio de ?777 *iros bao car*a,9i,a3 Para este c!c#!o se #ti!i0a( !os .a!ores de ,9i,a car*a si( .ie(to/'or ta(to !os .a!ores de re=ere(cia ser(:

! J = !

a

∗# l

=70053.6∗1.15=88611.64 N

( J = ( k ∗# l=405018∗1.15=465770.7 Nm

N%')* /' (*),--*+ & -//

E! (+,ero de to(i!!os ) !a ca!idad de !os ,is,os so( deter,i(ados 'or !a,9i,a@ar*a si( =actor:

Fa K 7536 N

Mk K ?771C N,

E-', /'- )*/%',(* /' :)*

E9iste( di.ersos dise$os co(str#cti.os de roda,ie(tos de HOES@H ROTHEERDE/

C


91/94

e(tre !as c#a!es destaca,os !as ,s adec#adas a VD 677 ) RD C77 )a -#e so('ara !ast>c(icas de e!e.aci2(3

De !a %*#ra3

Roda,ie(tos de *ra( di,etro series VD677 ) RD C77

@o,o .ere,os a co(ti(#aci2(/ de e(tre todos !os roda,ie(tos 'osib!es e!

0$0.25.1055.500.11.1503 /' - +')' D $00 c#,'!e !os re-#isitos de=#er0a a9ia! )

Mo,e(to de .#e!co/ ) tie(e( #( di,e(sio(es ,s red#cidas ) a#stab!es a!di,etro

de !aco!#,(a3 Las *r%cas si*#ie(tes ,#estra( !as c#r.as de car*a !4,iteesttica de esta serie3

7


92/94

E( estas *r%cas/ !as abscisas so( !a car*a a9ia! ,ie(tras -#e !as orde(adas e!'arde .#e!co3 Las !4(eas roas 'i(tadas so( !os .a!ores de !a car*a estticaca!c#!ados3 @o,o se '#ede a'reciar !a c#r.a (8 5 es !a i(,ediata,e(tes#'erior )Si,bo!i0a !a c#r.a de !4,ite de ser.icio de! roda,ie(to0$0.25.1055.500.11.15033A"ora se a(a!i0ar e! roda,ie(to desde e! '#(to de .ista de !a .ida e( ser.icio3Para

1


93/94

e!!o se #ti!i0ar !a *r%ca ) !os datos de re=ere(cia ca!c#!ados3

E! roda,ie(to es correcto si e! '#(to de i(tersecci2( -#eda 'or debao de !ac#r.a!4,ite de! roda,ie(to 3!ai(tersecci2( se sit+a 'or debao de !a c#r.a de .ida de ser.icio (8 5/ 'or ta(toe! roda,ie(toe!e*ido c#,'!e3La .ida +ti! de! roda,ie(to se '#ede "a!!ar #ti!i0a(do !a *r%ca Se tra0a #(a

!4(earecta ;!4(ea a0#! e( e! *r%co< desde e! ori*e( de coorde(adas de! dia*ra,a"asta e! '#(tocorres'o(die(te a! caso co(creto de car*a/ ) des'#>s se'ro!o(*a esta recta "asta !a c#r.ade! roda,ie(to3 Los .a!ores de !ascoorde(adas de! (#e.o '#(to e(co(trado sobre !a c#r.a 5 so( !os .a!ores 7 )M=co3

L6':* '- ,6';* # l +')

# l= ! ko

! a=

110 GN

77 GN =1.42

L#e*o !a .ida +ti! es:

6=# l p∗30000=1.423∗30000=85898 giros

C)(')H+(+ /'- )*/%',(*

&


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BIBLIOGRAIA

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Trabajo Calculo Final