ANALISIS Y CALCULO DE ESFUERZOS “EXTENSIÓN DE GUARDAS E INSTALACIÓN DE TECHO EN FAJA N°6-TRANSPORTE DE BOLAS” -ANTAPACCAY Octubre 2021 MEMORIA DE CALCULO “Extensión de Guardas e Instalación de techo en Faja N°6-Transporte de bolas” –Antapaccay Control de Revisiones Cargo: Fecha : Autor : Paul Lázaro Asistente de Supervisión 20-10-2021 Revisado por : Heber Leqque Residente de Obra 20-10-2021 Aprobado por : Jorge Arela Gerente General A&C 20-10-2021 Page 1 of 13 ANALISIS Y CALCULO DE ESFUERZOS “EXTENSIÓN DE GUARDAS E INSTALACIÓN DE TECHO EN FAJA N°6-TRANSPORTE DE BOLAS” -ANTAPACCAY Octubre 2021 INDICE 1. GENERALIDADES. 1.1. Alcance 1.2. Códigos y estándares 1.3. Especificaciones de diseño. 1.3.1. Material 1.4. Cargas 1.5. Perfiles 2. CARGAS APLICADAS A LA GUARDA 2. RESULTADOS DE ANÁLISIS 3.1. Análisis 1 a) Von Misses b) Desplazamiento c) Factor de Seguridad 3.2. Analisis 2 a) Von Misses b) Desplazamiento c) Factor de Seguridad 4. REVISIÓN DE DATOS 5. CONCLUSIONES Page 2 of 13 ANALISIS Y CALCULO DE ESFUERZOS “EXTENSIÓN DE GUARDAS E INSTALACIÓN DE TECHO EN FAJA N°6-TRANSPORTE DE BOLAS” -ANTAPACCAY 1. Octubre 2021 GENERALIDADES. 1.1. Alcance La presente memoria de cálculo muestra el análisis y diseño de la estructura de guardas para el proyecto “Extensión de Guardas e Instalación de techo en Faja N°6-Transporte de bolas “. Para esto se hizo un cálculo manual basado en diseño por estados limites y luego un análisis de esfuerzos por impacto con el software Autodesk Inventor 2018. Guarda Nro 20 – Usada para la simulación 1.2. Códigos y estándares Para el desarrollo de ingeniería se hará uso de los códigos y estándares que se especifican en los siguientes documentos: Diseño por estados limites (RFD): Load and Resisteance Factor Design NTE 020 Norma Técnica de Edificaciones “Cargas” NTE 030 Norma Técnica de Edificaciones “Diseño sismo Resistente” NTE 090 Norma Técnica de Edificaciones “Estructuras metálicas” AISC 360 Specifications for Structural Steel Buildings Especificación del AISC: Aplica diseño por factores de carga y resistencia. En Perú son reconocidas por falta de normas técnicas. Page 3 of 13 ANALISIS Y CALCULO DE ESFUERZOS “EXTENSIÓN DE GUARDAS E INSTALACIÓN DE TECHO EN FAJA N°6-TRANSPORTE DE BOLAS” -ANTAPACCAY 1.3. Octubre 2021 Especificaciones de diseño. 1.3.1. Material Perfiles estructurales ASTM A-36, Fy=36 ksi Planchas estructurales ASTM A-36 Conexiones empernadas ASTM A325, ASTM A449, ASTM A307 Malla Olímpica Galvanizada Page 4 of 13 ANALISIS Y CALCULO DE ESFUERZOS “EXTENSIÓN DE GUARDAS E INSTALACIÓN DE TECHO EN FAJA N°6-TRANSPORTE DE BOLAS” -ANTAPACCAY 1.4. Octubre 2021 Cargas Carga de impacto a guarda : Bola de acero : Masa= 6kg Altura=1.70m Peso= m x g Peso= 6x9.81= 58.86 N Fuerza de Impacto : Fmax=(m × g × h) / d Fmax= 6x9.81x1.7/0.02 Fmax = 5003 N Factor de incremento : 5003/58.86 = 85 (El impacto crea una fuerza 85 veces más que el creado por la gravedad) 1.5. Perfiles Perfil de Diseño requerido para la Guarda: Angulo Estructural 2”x2”x3/16” Malla Olímpica #12 ¾” Page 5 of 13 ANALISIS Y CALCULO DE ESFUERZOS “EXTENSIÓN DE GUARDAS E INSTALACIÓN DE TECHO EN FAJA N°6-TRANSPORTE DE BOLAS” -ANTAPACCAY 2. Octubre 2021 CARGAS APLICADAS A LA GUARDA Debido a que la carga es puntual se procede a hacer el análisis de impacto en 2 puntos : - En la parte central de la guarda - En uno de los extremos de la guarda En ambos casos se aplica el Fmax como carga puntual de impacto con las restricciones requeridas. 3. RESULTADOS DE ANÁLISIS Stress Analysis Report Physical Mass 18.1267 kg Area 1036290 mm^2 Volume 2309140 mm^3 x=-312.531 mm Center of Gravity y=-17.8743 mm z=-81.6791 mm Material(s) Name General Steel, Mild Mass Density 7.85 g/cm^3 Yield Strength 207 MPa Ultimate Tensile Strength 345 MPa Stress Young's Modulus 220 GPa Poisson's Ratio 0.275 ul Shear Modulus 86.2745 GPa Page 6 of 13 ANALISIS Y CALCULO DE ESFUERZOS “EXTENSIÓN DE GUARDAS E INSTALACIÓN DE TECHO EN FAJA N°6-TRANSPORTE DE BOLAS” -ANTAPACCAY Octubre 2021 ANSI L 2 x 2 x 3_16 00000001.ipt ANSI L 2 x 2 x 3_16 00000002.ipt ANSI L 2 x 2 x 3_16 00000003.ipt Part Name(s) ANSI L 2 x 2 x 3_16 00000004.ipt ANSI L 2 x 2 x 3_16 00000005.ipt ANSI L 2 x 2 x 3_16 00000006.ipt Operating conditions Gravity Load Type Gravity Magnitude 9810.000 mm/s^2 Vector X 0.000 mm/s^2 Vector Y 9810.000 mm/s^2 Vector Z 0.0 /s^2 Force:1 Load Type Force Magnitude 5000.000 N Vector X 0.000 N Vector Y 5000.000 N Vector Z 0.000 N 3.1 ANALYSIS 1: Results Reaction Force and Moment on Constraints Reaction Force Reaction Moment Constraint Name Magnitude Component (X,Y,Z) Magnitude Component (X,Y,Z) 0N Fixed Constraint:1 5177.91 N -5177.91 N -203.265 N m 212.433 N m 0 N m 0N Result Summary Name Minimum Volume 61.7354 Maximum 2309140 mm^3 Page 7 of 13 ANALISIS Y CALCULO DE ESFUERZOS “EXTENSIÓN DE GUARDAS E INSTALACIÓN DE TECHO EN FAJA N°6-TRANSPORTE DE BOLAS” -ANTAPACCAY Mass 18.1267 kg Von Mises Stress 0.000106736 MPa Octubre 2021 107.926 MPa 1st Principal Stress -27.004 MPa 67.5011 MPa 3rd Principal Stress -105.44 MPa 8.93061 MPa Displacement 0 mm 0.683771 mm Safety Factor 1.91799 ul 15 ul Stress XX -36.1216 MPa 22.6833 MPa Stress XY -11.635 MPa 7.86639 MPa Stress XZ -35.0657 MPa 35.113 MPa Stress YY -55.1659 MPa 24.4244 MPa Stress YZ -38.6627 MPa 38.0429 MPa Stress ZZ -84.4634 MPa 51.8894 MPa X Displacement -0.152652 mm 0.265272 mm Y Displacement -0.00216374 mm 0.666514 mm Z Displacement -0.0357147 mm 0.0353186 mm Equivalent Strain 0.000000000445654 ul 0.000419412 ul 1st Principal Strain -0.00000945248 ul 0.000326979 ul 3rd Principal Strain -0.000459842 ul 0.00000000780479 ul Strain XX -0.0000812174 ul 0.000150131 ul Strain XY -0.0000674303 ul 0.0000455893 ul Strain XZ -0.000203221 ul 0.000203496 ul Strain YY -0.000156271 ul 0.000149047 ul Strain YZ -0.000224068 ul 0.000220476 ul Strain ZZ -0.000338272 ul 0.000236254 ul Contact Pressure 0 MPa 519.69 MPa Contact Pressure X -78.0151 MPa 203.257 MPa Contact Pressure Y -20.9115 MPa 127.783 MPa Contact Pressure Z -476.362 MPa 430.709 MPa Page 8 of 13 ANALISIS Y CALCULO DE ESFUERZOS “EXTENSIÓN DE GUARDAS E INSTALACIÓN DE TECHO EN FAJA N°6-TRANSPORTE DE BOLAS” -ANTAPACCAY Octubre 2021 a) Von Misses : b) Desplazamiento : c) Factor de Seguridad : Page 9 of 13 ANALISIS Y CALCULO DE ESFUERZOS “EXTENSIÓN DE GUARDAS E INSTALACIÓN DE TECHO EN FAJA N°6-TRANSPORTE DE BOLAS” -ANTAPACCAY Octubre 2021 3.2 ANALYSIS 2: Results Reaction Force and Moment on Constraints Reaction Force Reaction Moment Constraint Name Magnitude Component (X,Y,Z) Magnitude Component (X,Y,Z) 0N -1519.41 N m Fixed Constraint:1 5177.91 N -5177.91 N 2037.4 N m 0 N m 0N Result Summary Name Minimum Volume 2309140 mm^3 Mass 18.1267 kg Von Mises Stress 0.000108035 MPa -1357.35 N m Maximum 31.9234 MPa 1st Principal Stress -4.53535 MPa 34.9145 MPa 3rd Principal Stress -34.5636 MPa 7.59303 MPa Displacement 0 mm 0.124714 mm Safety Factor 6.48428 ul 15 ul Stress XX -25.3458 MPa 14.9152 MPa Stress XY -5.77876 MPa 5.30142 MPa Stress XZ -12.1723 MPa 7.18818 MPa Stress YY -28.3396 MPa 29.944 MPa Stress YZ -13.1059 MPa 14.1012 MPa Stress ZZ -29.1955 MPa 15.3036 MPa X Displacement -0.00844564 mm 0.0106062 mm Y Displacement -0.0123868 mm 0.108364 mm Z Displacement -0.00126227 mm 0.0617321 mm Equivalent Strain 0.000000000424466 ul 0.000129605 ul 1st Principal Strain -0.00000000311113 ul 0.00013652 ul 3rd Principal Strain -0.000148708 ul 0.00000192167 ul Strain XX -0.000107346 ul 0.0000475978 ul Strain XY -0.0000334905 ul 0.0000307241 ul Strain XZ -0.0000705442 ul 0.0000416587 ul Strain YY -0.000116179 ul 0.000107714 ul Strain YZ -0.0000759549 ul 0.0000817227 ul Page 10 of 13 ANALISIS Y CALCULO DE ESFUERZOS “EXTENSIÓN DE GUARDAS E INSTALACIÓN DE TECHO EN FAJA N°6-TRANSPORTE DE BOLAS” -ANTAPACCAY Strain ZZ -0.000117598 ul 0.0000520979 ul Contact Pressure 0 MPa 183.521 MPa Contact Pressure X -70.3138 MPa 140.28 MPa Contact Pressure Y -11.3543 MPa 74.5386 MPa Contact Pressure Z -23.7159 MPa 98.2009 MPa Octubre 2021 a) Von Misses : b) Desplazamiento : Page 11 of 13 ANALISIS Y CALCULO DE ESFUERZOS “EXTENSIÓN DE GUARDAS E INSTALACIÓN DE TECHO EN FAJA N°6-TRANSPORTE DE BOLAS” -ANTAPACCAY Octubre 2021 c) Factor de Seguridad : 4. REVISIÓN DE LOS RESULTADOS : Según el análisis podemos deducir lo siguiente : Para el Analisis 1: El valor máximo de Von Misess es 107.9 MPa Comparando con el limite elástico del material: 107.9 Mpa < 250 Mpa , es aceptable El desplazamiento máximo es 0.68 mm Comparando con el límite de Deflexión Permitida : (L/180m) 0.68 mm < 8.3 mm , es aceptable El valor minimo del Factor de Seguridad es 1.92 , es aceptable No existe elemento crítico en la Estructura El diseño en general es aceptable Para el Analisis 2: El valor máximo de Von Misess es 31.92 MPa Comparando con el limite elástico del material: 31.92 Mpa < 250 Mpa , es aceptable El desplazamiento máximo es 0.12 mm Comparando con el límite de Deflexión Permitida : (L/180m) 0.12 mm < 8.3 mm , es aceptable El valor minimo del Factor de Seguridad es 6.48 , es aceptable No existe elemento crítico en la Estructura El diseño en general es aceptable Page 12 of 13 ANALISIS Y CALCULO DE ESFUERZOS “EXTENSIÓN DE GUARDAS E INSTALACIÓN DE TECHO EN FAJA N°6-TRANSPORTE DE BOLAS” -ANTAPACCAY 5. Octubre 2021 CONCLUSIONES: El diseño de los elementos resistentes al impacto, se diseñaron respetando los parámetros y condiciones de las Normas y Reglamento Nacional de Edificaciones del Perú. La pendiente de la viga es casi nula. No existe pandeo en las columnas. La deflexión de la estructura es aceptable. La estructuración logra mantener los desplazamientos y derivas dentro de los límites permitidos de la norma. La estructura en su análisis es regular en ambas direcciones, cumpliendo satisfactoriamente y sin exceder lo permitido por la norma peruana. La presente estructura cumple con todos los requisitos de rigidez, ductilidad y resistencia, establecidos en el Reglamento Nacional de Edificaciones del Perú. Page 13 of 13
