NOTA DE CÁLCULO HAUG S.A 11469 – P2110 CHINALCO TOROMOCHO 05 DE ABRIL DE 2019 CLIENTE: HAUG S.A. PROYECTO: 11469 – P2110 CHINALCO TOROMOCHO ESCALERA ZANCA H = 2.60m PARA ACCESO A CONTENEDOR 2 CLIENTE: HAUG S.A. PROYECTO: 11469 – P2110 CHINALCO TOROMOCHO INDICE DE CONTENIDOS 1. GENERALIDADES 04 2. BASES DE CÁLCULO 05 2.1. Características técnicas de los materiales 05 2.2. Características técnicas de la escalera zanca 10 2.3. Normas de diseño 10 2.4. Descripción de la solución adoptada 11 2.5. Acciones previstas para el cálculo 12 CÁLCULOS 14 3.1. Geometría 14 3.2. Aplicación de cargas 15 3.3. Deformacion Dy (mm) – ELS 17 3.4. Ratios de diseño (%) - EU 17 3.5. Axil en verticales (KN) - ELS 18 3.6. Reacciones en la base (KN) - ELS 18 4. CONCLUSIONES DE DISEÑO 19 5. CERTIFICADOS 20 3. 3 CLIENTE: HAUG S.A. PROYECTO: 11469 – P2110 CHINALCO TOROMOCHO 1. GENERALIDADES La presente nota de cálculo tiene como objetivo describir las características técnicas del andamio mostrado en los planos adjuntos y bajo las hipótesis que se detallan en los siguientes párrafos, presentar el cálculo de la estructura y las comprobaciones de los elementos que están expuestos a una mayor solicitud de carga. El sistema empleado para el montaje del andamio a estudiar es el siguiente: Sistema Multidireccional Allround de Layher Es un sistema modular con tres componentes básicos (verticales, horizontales y diagonales), fabricados en acero galvanizado. Su alta capacidad mecánica y técnica se basa en su conexión rígida, la cual se logra mediante rosetas o discos de 8 posiciones, espaciados a intervalos de 0,5 m, soldados a los verticales donde las horizontales y las diagonales se conectan con anclajes con cuña, sin grapas. Las posibilidades de los verticales, horizontales y diagonales, ayudan al andamio Allround a adaptarse a cualquier edificio y estructura, y a cualquier capacidad requerida de carga, con su correspondiente justificación técnica. Este sistema de conexión, proporciona al mismo tiempo rapidez de montaje y seguridad para trabajar en el andamio. Este sistema está homologado en su país de fabricación, Alemania y certificado en España por AENOR. Además posee certificado de calidad ISO-9001. 4 CLIENTE: HAUG S.A. PROYECTO: 11469 – P2110 CHINALCO TOROMOCHO 2. BASES DE CÁLCULO: 2.1. Características técnicas de los materiales La materia prima de todos los elementos que forman el andamio Allround se corresponde con acero S235 según EN 10025-2, con un límite elástico de 240 N/mm². En la fabricación de los elementos estructurales, como verticales y horizontales, se emplea acero S235JRH según EN 10219, con el que se consigue un límite elástico incrementado de 320 N/mm². Límite elástico: 2400 kg/cm2 (Acero S235) Límite elástico: 3200 kg/cm2 (Acero mejorado S235JRH) Factor de Seguridad: Las cargas admisibles (f y,d) que se muestran en las tablas del catálogo, vienen afectadas con dos factores de seguridad: - Factor de minoración de la capacidad del acero: γM = 1,10 - Factor de mayoración de la carga aplicada: γF = 1,50 Para determinar la resistencia característica de una pieza (f y,k); es decir, sin factores de seguridad, debemos tomar los valores del catálogo (cargas admisibles f y,d) y aplicar los factores de seguridad: f y,d = f y,k / (γM * γF) = f y,k / (1,10*1,50) = f y,k /1,65. Es decir, las tablas que llegan al cliente tienen un factor de seguridad global de 1,65 respecto de la resistencia característica de la pieza. La normativa europea utiliza métodos de cálculo que involucran tanto factores de mayoración de la carga (1,50), como factores de minoración de la resistencia (1,10), siendo el coeficiente de seguridad global un valor que depende de los factores parciales de mayoración y minoración mencionados. 5 La normativa utilizada es el Eurocódigo 3 “Proyectos de Estructuras de Acero”. CLIENTE: HAUG S.A. PROYECTO: 11469 – P2110 CHINALCO TOROMOCHO ELEMENTOS ALLROUND Verticales: Son los elementos verticales o puntales del andamio. Están formados por tubo de 48,30 mm de diámetro exterior y espesor de 3,20 mm, con coronas de atado o arriostramiento cada 50 cm. Tubo 48,30 x 3,20 mm A = 4,53 cm2 Carga máxima admisible en axil de compresión en el vertical: Como valor general, se pueden considerar 40 kN para todo vertical arriostrado cada dos metros de altura, aunque este valor es superable según modulación empleada y situación relativa del elemento. 6 CLIENTE: HAUG S.A. PROYECTO: 11469 – P2110 CHINALCO TOROMOCHO Horizontales y diagonales: Son los elementos que arriostran a los verticales. Están formadas por tubo de diámetro exterior de 48,30 mm y espesor 3,20 mm para horizontales y 2,30 mm para diagonales, con dos cabezas de fijación en los extremos. Tubo: 48,30 mm × 3,20 mm (horizontales) 48,30 mm × 2,30 mm (diagonales) A = 4,53 cm2 - Horizontales: Capacidad de carga distribuida y puntual de los horizontales, dependiendo de su longitud estándar de Layher (0.73, 1.09, 1.57, 2.07, 2.57, 3.07m). - Diagonales: Capacidad de carga a tracción y a compresión de los diagonales, dependiendo de su longitud estándar. 7 CLIENTE: HAUG S.A. PROYECTO: 11469 – P2110 CHINALCO TOROMOCHO Vigas puente: Sustentan las plataformas de trabajo, transmitiendo la carga a los verticales. Son vigas normalizadas, completamente metálicas y de sección compuesta. Trabajan a flexión simple, teniendo su apoyo en los verticales (Viga simplemente apoyada en sus extremos). Capacidad de carga distribuida y puntual de las vigas puente, dependiendo de su longitud estándar de Layher. Plataformas de trabajo de acero: Constituyen la superficie de uso o tránsito, cargando directamente sobre las vigas puente o sobre barras horizontales. Son plataformas normalizadas, completamente metálicas y antideslizantes, formadas por chapa perforada de 1,5 mm. de espesor, plegadas perimetralmente, formando el bastidor. Capacidad de carga máxima de las plataformas de acero según su longitud. Por ejemplo, las plataformas de acero de 2.57 pueden soportar hasta 450 kg/m2. 8 CLIENTE: HAUG S.A. PROYECTO: 11469 – P2110 CHINALCO TOROMOCHO Grapas y accesorios: Es el elemento auxiliar de unión, formado por un núcleo central con dos camas en media caña y dos palas de amarre, que se fijan por presión, mediante tornillos. Las grapas trabajan conectando 2 tubos, por lo tanto, va a existir siempre una fuerza de deslizamiento que va a limitar el uso de la grapa. Cada tipo de grapa tiene una carga máxima al deslizamiento, por ejemplo, en el caso de la grapa ortogonal, soporta hasta 910 kg al deslizamiento. Bases regulables: Capacidad de carga de las bases regulables de 0.60, dependiendo de la carga horizontal que recibe el andamio y la regulación del husillo 9 CLIENTE: HAUG S.A. PROYECTO: 11469 – P2110 CHINALCO TOROMOCHO 2.2. Características técnicas de la escalera zanca La tipología constructiva consiste en sendas vigas zancas apoyadas en estructura Allround® que sirven de elementos de apoyo para plataformas estándar de acero con lo que se forman los peldaños directamente. Según la capacidad de carga de las vigas zancas podemos disponer de escaleras para distintas funciones: Escalera zanca200: Escalera auxiliar de obra. Escalera zanca500: Escalera de emergencia. Escalera zanca750: Escalera para espacios públicos. En promedio una escalera zanca soporta una sobrecarga máxima de 500 kg/m2. 2.3. Normas de diseño: La norma utilizada es la N.T.E.E090 la cual se basa en la norma AISC según el método LRFD para el diseño de estructuras de acero. 10 CLIENTE: HAUG S.A. PROYECTO: 11469 – P2110 CHINALCO TOROMOCHO 2.4. Descripción de la solución adoptada: La estructura es un escalera zanca de 2.60 metros de altura y 4.75 metros de longitud, con un ancho de 1.09 metros para acceso al segundo nivel de un contenedor. Las especificaciones técnicas descritas en el ítem 2.2 garantizan la funcionalidad de la escalera tipo zanca. Adicional a ello, realizamos un modelo 3D y una evaluación de las cargas predominantes sobre toda la escalera. Elevación 11 CLIENTE: HAUG S.A. PROYECTO: 11469 – P2110 CHINALCO TOROMOCHO 2.5. Acciones previstas en el cálculo En el cálculo se analizará las cargas que se presentan en los puntos de empotramiento. Las acciones a tener en cuenta en los cálculos son las siguientes: Sobrecarga de uso: - Para la sobrecarga de uso se considera un valor de 100 kg/m2. Cargas permanentes: - Para las cargas permanentes se considera el peso de las plataformas: 25 kg/m2. Cargas de nieve: - Para las cargas de nieve se toma como referencia el valor mencionado en la N.T.E.E020 (ítem 11.2): 40kg/m2 = 0.40 kN/m2. Cargas de viento: - Viento: 145Km/h. Pv = 0.41 KN/m2. Sismo: Los andamios no se verifican para cargas sísmicas ya que se trata de cargas eventuales, las que combinadas con estructuras de carácter temporal como los andamios, se traducen en cargas de baja magnitud. La Norma Técnica Peruana 400.34 no considera la carga de sismo como una carga actuante sobre el andamio. Además recomienda, en el artículo 5.9.9, que una persona competente inspeccione los andamios inmediatamente después de un sismo, para verificar la funcionalidad del andamio. Peso propio del andamio: - 12 El peso propio de la escalera lo considera el programa de cálculo. CLIENTE: HAUG S.A. PROYECTO: 11469 – P2110 CHINALCO TOROMOCHO Combinaciones de carga: - Combinaciones en estado último (EU): 1.2CP + 1.2Pp + 1.6SU + 0.50S. 1.2CP + 1.2Pp +0.5SU + 1.30W + 0.50S - Combinaciones en estado límite de servicio (ELS): 1.0CP + 1.0Pp + 1.0SU + 1.0S 1.0CP + 1.0Pp + 1.0SU + 1.0W + 1.0S Donde: 13 CP: Carga plataformas Pp: Peso propio de estructura SU: Sobrecarga de Uso S: Carga de nieve W: Carga de viento CLIENTE: HAUG S.A. PROYECTO: 11469 – P2110 CHINALCO TOROMOCHO 3. CÁLCULOS: 3.1. Geometría Vista 3D Vista lateral 14 CLIENTE: HAUG S.A. PROYECTO: 11469 – P2110 CHINALCO TOROMOCHO 3.2. Aplicación de cargas Cargas permanetes (KN/m) Carga permanente = 0.25kN/m2*1.09m*0.5 = 0.14Kn/m Sobrecarga (KN/m) Sobrecarga = 1.00kN/m2*1.09m*0.5 = 0.55Kn/m 15 CLIENTE: HAUG S.A. PROYECTO: 11469 – P2110 CHINALCO TOROMOCHO Carga de nieve (KN/m) Carga de nieve = 0.40kN/m2*1.09m*0.5 = 0.22Kn/m Carga de viento (KN/m) 16 CLIENTE: HAUG S.A. PROYECTO: 11469 – P2110 CHINALCO TOROMOCHO 3.3. Deformación Dy (mm) – ELS Deformación vertical máxima en el centro de tramo de escalera: 3.4. Ratios de diseño (%) – (EU) Ratio de diseño correspondiente a la envolvente. 17 CLIENTE: HAUG S.A. PROYECTO: 11469 – P2110 CHINALCO TOROMOCHO 3.5. Axil en vertical (mm) – ELS 3.6. Reacciones en la base (KN) – ELS 18 CLIENTE: HAUG S.A. PROYECTO: 11469 – P2110 CHINALCO TOROMOCHO 4. CONCLUSIONES DE DISEÑO: Los esfuerzos de los elementos según los cálculos mostrados, no deben superar los valores permisibles. Para los pernos de anclaje los valores permisibles son: - Ratio de diseño: 26 % < 100 % OK - Deformaciones: Deformación máxima vertical = 5.7mm - Carga axial máxima sobre vertical: 3.10 kN < 40.0 kN OK Con lo cual: Los valores se encuentran dentro de los admisibles para las combinaciones de carga que se han estudiado. Aviso: Este estudio se realiza dentro del ámbito de la Oficina Técnica de Layher Perú S.A.C., con el criterio de responder a las necesidades del cliente, por lo que se ciñen a la información que aquel facilita. La aplicación práctica en las tareas de montaje y desmontaje se realizará bajo la supervisión y medios que el cliente estime oportunos para el cumplimiento de la Normativa de Seguridad vigente. El presente estudio asegura el correcto funcionamiento de la estructura en las condiciones aquí descritas de diseño del andamio y cargas aplicadas. Este estudio se pone en conocimiento ante la Dirección Facultativa de la obra, quien decidirá según su criterio sobre la validez del mismo. 19 CLIENTE: HAUG S.A. PROYECTO: 11469 – P2110 CHINALCO TOROMOCHO 5. CERTIFICADOS: 20 CLIENTE: HAUG S.A. PROYECTO: 11469 – P2110 CHINALCO TOROMOCHO 21
