MEMORIA DE CALCULO 2012
MC - 004/2012
VERIFICACIÓN DE BRAZO MOVIL
PARA SOPORTE DE ANDAMIO VOLANTE
INGENIERO CIVIL: JORGE FALCÓN RIVERA
Antofagasta, 05 de Septiembre de2012.
MEMORIA DE CALCULO 2012
GENERALIDADES
La presente memoria de cálculo, justifica el diseño de un brazo
reticulado, el cual tiene permitido el giro en el sentido horizontal, y
restringido en el sentido vertical. Este mecanismo es utilizado para
soportar un andamio usado para la limpieza de vidrios, el cual se cuelga de
su extremo libre tal como lo semana el diagrama de fuezas en la figura
N°1.
Los aspectos que se evaluarán en este documento apuntan a tres
ítems: La resistencia de los perfiles con que se diseña el brazo,
considerando las deflexiones y tensiones que sufrirá al estar cargado, las
verificaciones de las asas de soporte en donde se cuelga el andamio y la
verificación de los pernos que sujetan el pilar en el cual se monta el brazo.
La diseño del brazo se presenta en la siguiente imagen:
Figura 1: Estructura brazo y ubicación de carga (Po)
Como se indico anteriormente, el brazo tiene libre giro en el sentido
horizontal y restringido en el vertical, dado que el brazo, encaja en la parte
uperior del pilar haciendo calzar geométricamente el pilar dentro del
extremo del brazo, tal como se muestra en la figura N°2:
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Figura 2: Funcionamiento brazo de izaje
CARGAS Y CONDICIONES:
Sobrecarga de uso:
Andamio de izaje eléctrico centrado
Peso: 380 kg (incluido operario)
Uso: Limpieza de vidrios.
Brazo principal:
Perfil: OR 50x500x4.
Peso: 5.45 kg/m.
Largo: 1 m.
Condición: Apoyo simple con giro horizontal al extremo.
Pilar de apoyo:
Perfil: Cañ. ASTM Sch40 4”.
Espesor: 6.02 mm.
Largo: 1 m.
Condición: Apoyo empotrado en la base con 6 pernos 5/8”.
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VERIFICACIÓN ESTRUCTURAL
Modelamiento:
Figura 3: Modelo computacional.
Estado tensional:
Figura 4: Diagrama de fuerzas.
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Calidad de materiales:
PERFIL OR 50x50x4
Calidad: A42-27ES
Tensión de fluencia Fy: 2700 Kg/cm2
Tension de roturaFu: 4200 Kg/cm2
Limite factor demanda/Capacidad.: 1.03
CAÑERIA astm 4” Sch40
Calidad: A53 Gr.B
Tensión de fluencia Fy: 2460 Kg/cm2
Tension de roturaFu: 4218 Kg/cm2
Limite factor demanda/Capacidad.: 1.03
Resultado del análisis:
Figura 5 : Valores factor Demanda/Capacidad.
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El factor Demanda/Capacidad es el valor que mide en porcentaje, la
cantidad de resistencia ocupada por el perfil para resistir las solicitaciones
inducidas. Como se puede observar en la FiguraN°5, el mayos valor del
factor es 0.239 para el perfil OR 50x50x4 del brazo y 0.481 Para la Cañeria
de 4” del pilar, es decir 23.9% y 48.1%, valores que proporcionan la
seguridad suficiente para el trabajo del sistema.
VERIFICACIÓN DE ASA DE IZAJE
Material: Acero calidad A42-272H.
Diámetro: 16mm.
Area bruta Ag: 2.01cm2
Area neta Ae: 2.01 cm2
Condición: Empotrado al brazo.
Para la revisión del comportamiento del asa, se considerará la condición
mostrada en la figura N°1, donde Po representa un izaje recto, en donde
se sostiene el andamio. Haciendo un análisis estático, considerando la
carga de 380Kg para el valor de Po:
Considerando la configuración de carga más desfavorable ya descrita, se
tiene que el asa de izaje se sometería a una carga de tracción de 380kg,. El
asa esta compuesta de dos elementos empotrados, a los cuales se les
solicita con la mitad de esta carga, por lo tanto, para verificar la resistencia
a la tracción se considera:
Pu= 190kg
• Fluencia (Øt=0.6):
ugytn PAFP ≥= φ
= 06*4200*2.01
= 3256kg >190kg OK!
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• Fractura (Øt=0.75):
ueutn PAFP ≥=φ
= 0.75*4200*2.01
= 6331kg > 190kg OK!
VERIFICACIÓN PERNOS DE ANCLAJE
Considerando pernos de anclaje de expansión mecánica de 5/8”, y
calculando para el par de pernos en la condición mas desfavorable, se
debe cumplir:
1V
V
N
N35
rec
d
35
rec
d ≤
+
Donde:
Nd : Carga de tracción de diseño
Nrec : Carga de tracción recomendable (carga de tracción admisible
x factor)
Vd : Carga cortante de diseño
Vrec : Carga cortante recomendable (carga de tracción admisible x
factor)
En este caso
Nd = 380/6 = 63 kg
Vd = 380/0.2 = 1900 kg
Usando un perno KBIII– 5/8” se tiene:
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Nrec : 1002 kg
Vrec : 1845 kg
Luego:
OK→<
≤
+
1918,0
11845
63
1002
950 35
35
CONCLUSIÓN
De acuerdo a las verificaciones realizadas anteriormente, es posible
concluir que el diseño del sistema de pilar y brazo es aceptable para la
función para la cual fue proyectada. Los resultados, tanto el diseño del
conjunto, como la respuesta por separado de los materiales que la
componen, indican que la operatibilidad del mecanismose puede
considerar seguro, siempre y cuando esta sea utilizada con las
precauciones correspondientes, y considerando el uso para el cual fue
proyectado
Jorge Falcón Rivera
Ingeniero civil
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