Ieqe Idt Marco Izaje Mc01 Rev2 2j626a

HOJA DE CUBIERTA CONTROL Y REVISIÓN DE DOCUMENTOS TÉCNICOS NOMBRE DEL DOCUMENTO

VERIFICACIÓN ESTRUCTURAL

CLIENTE/PROYECTO

IDT VERIFICACIÓN ESTRUCTURAL MARCO DE IZAJE

N° DE PROYECTO

N.A.

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N° DEL DOCUMENTO

ING-848/2012

EMITIDO PARA  REVISIÓN INTERNA

Rev. #

Fecha

A

13.11.12

 APROBACIÓN

 CLIENTE

 INGENIERIA

REGISTROS DE LAS REVISIONES APROBACIONES Gte. Proy.

J. Ing.

Cliente

RFC

SMC

IDT

B 0

22.11.12

RFC

SMC

IDT

1

17.01.13

RFC

SMC

IDT

2

21.02.13

RFC

SMC

IDT

 APLICACIÓN

OBSERVACIONES



Emisión al Cliente para Comentarios



Emisión al Cliente para Aprobación



Emisión al Cliente



Emisión al Cliente



Emisión al Cliente

OBSERVACIONES DEL CLIENTE __________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________

Revisión VERIFICACIÓN ESTRUCTURAL

Nº 2

IDT

CLIENTE

: IDT

PROYECTO

: VERIFICACIÓN ESTRUCTURAL MARCO DE IZAJE

APROBACIONES

FIRMAS

Página

Fecha Feb/2013

FECHA

PREPARADO POR:

H.V.O.

21.02.13

REVISADO POR:

J.C.M.

21.02.13

APROBADO POR:

S.M.C.

21.02.13

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Fecha Feb/2013

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INDICE DE LAS REVISIONES Revisión

Páginas Revisadas

Nº

Por

Aprob.

Fecha

A

H.V.O.

S.M.C.

13/11/12

0

H.V.O.

S.M.C.

22/11/12

1

D.F.R.

S.M.C.

17/01/13

2

D.F.R.

S.M.C.

21/02/13

Observaciones


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ÍNDICE 1. 2. 3. 4. 4.1 4.2 5. 6. 7. 7.1 7.2 7.3 8.

Objetivos ................................................................................................................................... 5 Referencias ............................................................................................................................... 5 Materiales ................................................................................................................................. 5 Solicitaciones ............................................................................................................................ 5 Peso Propio .............................................................................................................................. 6 Carga de Levante ..................................................................................................................... 6 Combinaciones de Carga ......................................................................................................... 8 Modelo Estructural .................................................................................................................... 8 Resultados .............................................................................................................................. 10 Cargas en Elementos y en rios para Maniobras de Izaje............................................ 11 Orejas porta Estrobos (Marco) ................................................................................................ 11 Cáncamo de izaje ................................................................................................................... 13 Resumen ................................................................................................................................. 21

ANEXOS: ANEXO I:

MODELO ESTRUCTURAL

ANEXO II:

IDENTIFICACIÓN DE ELEMENTOS

ANEXO III: ESFUERZOS INTERNOS EN SISTEMA DE IZAJE ANEXO IV:

TENSIONES EN CÁNCAMOS DE IZAJE

ANEXO V:

FACTORES DE UTILIZACIÓN

ANEXO VI:

PLANOS IDT


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1. OBJETIVOS El presente estudio tiene por objetivo realizar la verificación estructural del marco de izaje con sus respectivos componentes (perfiles, planchas de conexión y cáncamos de izamiento) presentados por la empresa IDT, para realizar el montaje de la sala eléctrica Chancador I, Minera Escondida. Las normativas y documentos que rigen este estudio se enumeran en las referencias de este informe.

2. REFERENCIAS [1]

Marco de Izaje Dimensiones Generales, 52015-ME- PL, Lámina 115.

[2]

Sala Eléctrica, Cáncamo, Plano de Fabricacion, Plano 52015-ME-PL, Lámina 103, Rev. 2

[3]

Sala Eléctrica, Reacondicionamiento Chancador Nº1, Plano 52015-ME-PL, Lamina 611, Rev0.

[4]

Código AISC – ASD 89 Diseño de elementos de acero estructural.

[5]

ANSI/AISC 360-05: Specification for Structural Steel Building.

[6]

Verificacion Estructural, Sala Eléctrica Reacondicionador Chancador I, Documento 788ING/2012, por Metacontrol Ingenieros.

3. MATERIALES Acero: A42-27ES o similar para perfiles.

4. SOLICITACIONES  Peso Propio: Incluye el peso de los perfiles que componen el marco de izaje.  Carga Levante: Incluye peso propio máximo de la sala eléctrica (con equipos incluidos) a izar.

* Para cargas de impacto, revisar el punto 6 del presente documento.


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4.1 PESO PROPIO

El peso aproximado de la estructura del marco de izaje, considerando sólo los perfiles utilizados es 715 kg.

4.2 CARGA DE LEVANTE

Se establece el centro de gravedad de la Sala Eléctrica y de los equipos contenidos en su interior, con una excentricidad de X = 397 mm e Y = 261 mm, respecto a su centro geométrico.

La carga a levantar es de 37198 kgf, considerando el peso de la sala y los equipos instalados al momento del izaje.

El cálculo detallado de la obtención del centro de masa de la Sala Eléctrica con todos los equipos en su interior, se muestra a continuación:


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CMi Sala CCM BT (2) SWG (1) ítem 4 ítem 5 ítem 6 ítem 7 ítem 8 ítem 9 ítem 10 ítem 11 ítem 12 ítem 13 ítem 14 ítem 15 ítem 16 ítem 20 Cilindro fm200 CM

X (mm) 7250 5565 12250 1800 4840 3720 605 2736 8620 2530 1987 5810 6520 2695 7730 13803 14258 314 7647.21

Y (mm) 2500 2600 2100 250 685 685 267 4342 200 4470 4590 571 571 280 280 4725 2971 1770 2239.04

Fecha Feb/2013

mi (kg) 18330 6400 6968 200 800 860 200 80 30 250 200 200 200 200 1800 300 30 150 37198

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5. COMBINACIONES DE CARGA Se definieron los siguientes estados de carga:

Condición de Servicio D PL

Peso propio de estructura metálica marco y rios. Peso de la sala + equipos a izar

* Para el presente análisis no se presentan cargas vivas, ya que se establece que el izaje debe ser realizado cuando no existan cargas vivas, de viento y/o de sismo.

Las combinaciones de carga son:

1) 2)

D D

+ +

PL 2PL

6. MODELO ESTRUCTURAL Para el análisis de la estructura se construyó un modelo 3D en el programa SAP2000, en el que se incorporaron los perfiles que componen el marco de izaje y se dispusieron elementos para modelar los estrobos. Los puntos de los cáncamos de izaje se incorporan al modelo como apoyos fijos para el sistema marco-estrobos.

La modelación considera que la posición en planta del punto de izaje (gancho de la grúa) se ubica coincidentemente en una línea vertical con el centro de gravedad de la sala eléctrica. El marco de izaje para este análisis se encuentra centrado tanto longitudinal como transversalmente a la Sala Eléctrica y sus respectivos cáncamos de izaje. Bajo este supuesto se busca que la sala se levante con el chasis de forma horizontal y pareja.

Suponiendo posibles variaciones en el peso de los componentes que se encuentran dentro de la Sala Eléctrica, adicionalmente se realiza un análisis modelando la estructura considerando una excentricidad un 10% mayor a la inicial hacia el punto mas desfavorable del marco de izaje con respecto al centro de gravedad inicial mencionado en el punto 4.2 de este documento.


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Las dimensiones del marco de izaje son: 5500mm x 5500mm. El marco se analizó ubicado a una altura de 4500mm sobre el chasis y el punto de izaje a 9500mm desde el chasis (gancho de la grúa).

Para el sentido longitudinal de la disposición de los cáncamos de izaje con respecto a la sala, se determina una separación entre cancamos de 8000 mm.

Como se trata de una maniobra dinámica que será modelada en forma estática, es necesario considerar un factor de impacto. Se establece el uso de un factor de 2, que en base a la experiencia, es el adecuado para condiciones cuasi estáticas como una maniobra de izaje.

Los modelos 3D se pueden apreciar en el Anexo I.

Esquema de Marco de Izaje


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7. RESULTADOS

En la Tabla 1 se indican los esfuerzos máximos y factor de utilización (FU) de los perfiles en condición de servicio para el marco de izaje considerando la carga de levante indicada en el punto 4.2. Los factores de utilización indicados consideran el factor de impacto descrito previamente en el punto 6 del presente informe. La identificación de los perfiles se muestra en el Anexo II. ESFUERZOS MÁXIMOS (Kgf-cm) Elemento

Perfil

Axial

Viga Principal IPE200 ‐14387 Diagonales IPE200 ‐8

Momento Momento x-x y-y 14171 2182

537 0

Corte y-y 5 0

Corte Momento x–x Torsor 0 0

0 0

FU 0.56 0.01

Combinación D+2PL D+2PL

TABLA 1: Esfuerzos Máximos y Factores de Utilización (condición de servicio).

En la Tabla 2 se indican los esfuerzos máximos y factor de utilización (FU) de los perfiles en condición de servicio para el marco de izaje con la carga de levante indicada en el punto 4.2 considerando un 10% adicional de excentricidad respecto al centro de gravedad inicial. Al igual que los valores de la Tabla 1 los factores de utilización indicados consideran el factor de impacto descrito previamente en el punto 6 del presente informe.

ESFUERZOS MÁXIMOS (Kgf-cm) Elemento

Perfil

Axial

Viga Principal IPE200 ‐14692 Diagonales IPE200 ‐11

Momento Momento x-x y-y 14171 2183

538 0

Corte y-y ‐5 0

Corte Momento x–x Torsor 0 0

0 0

FU 0.57 0.01

Combinación D+2PL D+2PL

TABLA 2: Esfuerzos Máximos y Factores de Utilización (condición de servicio + 10% exc.).


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7.1 CARGAS EN ELEMENTOS Y EN RIOS PARA MANIOBRAS DE IZAJE

a) Excentricidad Inicial Se presentan las cargas de uso para los elementos y rios de izaje. El elemento que presenta la máxima tracción del conjunto de estrobos que van desde el marco al gancho de izaje arroja una carga axial de 15772 Kg. y la tracción máxima en el elemento mas solicitado del conjunto de estrobos que van desde el chasis al marco de izaje es 13250 Kg. Este análisis considera que la sala cuenta con 4 puntos de izado.

b) Excentricidad +10% Se presentan las cargas de uso para los elementos y rios de izaje. El elemento que presenta la máxima tracción del conjunto de estrobos que van desde el marco al gancho de izaje arroja una carga axial de 16160 Kg. y la tracción máxima en el elemento mas solicitado del conjunto de estrobos que van desde el chasis al marco de izaje es 13667 Kg. Este análisis considera que la sala cuenta con 4 puntos de izado.

Estas tracciones sobre los estrobos sólo consideran el valor de la carga de levante (no se considera el factor de impacto). Para estos elementos los efectos de impacto se consideran cubiertos por el factor de seguridad que indica el fabricante de estos elementos.

7.2 OREJAS PORTA ESTROBOS (MARCO)

Se analizan las orejas porta estrobos para verificar su resistencia al corte por desgarramiento en la zona de la perforación para la carga mas restrictiva, obtenida ésta del análisis para el estrobo actuando perpendicular al borde mas cercano de la perforación y en el mismo plano de la oreja. El valor más crítico corresponde a 32419 Kg, perteneciente a uno de los estrobos que llegan desde el marco de izaje al gancho de la grúa. El mayor valor obtenido de los estrobos que llegan del chasis de la Sala Eléctrica al sistema de izaje corresponde a 27646 Kg. Ambos valores se desprenden del análisis realizado a la estructura considerando el 10% de excentridad adicional a la incial.


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tonf  1000kgf

Verificación Orejas Porta Estrobos 1. Planchas de Acero: Acero A36 Lc: Ra: d: t: Fy: Fu:

Distancia del borde del orificio al borde de la oreja de izaje Máxima reacción vertical para las orejas de izaje Diámetro mínimo del grillete Espesor de la plancha Tensión de fluencia del acero Tensión de rotura del acero

Lc  50mm Fz  32419kgf

Fy  2400

kgf 2

Fu  3700

cm a) Aplastamiento:   2.0 Rn1  1.2 Lc t Fu  79920 kgf Rn2  1.8 Fy t d  64190.88kgf  Rn  min( Rn1Rn2)  64190.88kgf  FU 

Fz

 Rn    

 1.01

Verifplancha 

"OK" if FU  1.05 "No Cumple" otherwise

 "OK"

kgf 2

cm

5

d  1 in t  36mm 8

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7.3 CÁNCAMO DE IZAJE Cálculo Acción sobre el Cáncamo de Izaje Tt  25725kgf

Reacciones obtenidas en el apoyo mas critico para el modelo de izaje.

Vt  7156kgf 2

2

 Rt  Tt  Vt  26701.76kgf

 Tt 14.9cm

Tperno  

 2 20cm



Vt 14.9cm  3 15cm

  11951.994kgf  

Rt  4450.293kgf  Vperno  6 Verificación Plancha M x  Tt 14.9cm  383302.5kgf   cm M y  Vt 14.9cm  106624.4kgf   cm Dimensiones planchas: Eje fuerte b x  2.5cm

h x  26cm 2

W x 

b x h x 6

3

 281.667cm 

Eje débil b y  2.5cm W y 

2b y  h y 6

h y  28cm 2 3

 653.333cm 

 Mx My  kgf fb  max    1360.837 2  Wx Wy  cm Fb  0.6 2400

kgf 2

cm

 1440

kgf 2

cm

FU 

fb Fb

 0.945

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tonf  1000kgf

Pernos de Conexión Calidad: A325 Fnt  90ksi Fnv  48ksi d  1in Ab 

Diámetro de pernos

 d

2

2

 5.067 cm

4

Traccion  Tperno

Esfuerzo de Tracción por perno

Corte  Vperno

Esfuerzo de Corte por perno

a) Resistencia al Corte (J3.6 AISC):   2 Rn  Fnv  Ab  17100.029kgf  Rn 

 8550.015kgf 

FU 

Corte

 Rn    

 0.521

b) Expresión de diseño para interacción Corte-Tracción (J3.7 AISC): fv 

Corte Ab

 878.277

kgf 2

cm

Fpnt  min 1.3Fnt 



 Fnt Fnv

 fv Fnt   4932.377

 Rn  Fpnt  Ab  24992.722kgf Rn 

 12496.361kgf 

FU 

Traccion

 Rn    

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 0.956



kgf 2

cm

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Verificación aplastamiento y desgarre en unión cáncamo-viga UPN300. Cáncamo Lc  30mm Fz  Corte

Fy  2400

kgf 2

Fu  3700

cm

kgf 2

d  1in

cm

t  25mm Espesor cáncamo

a) Aplastamiento y Desgarramiento en Cáncamo:   2.0 Rn1  1.2 Lc t Fu  33300 kgf

Desgarramiento

Rn2  2.4Fu t d  56388 kgf

Aplastamiento

Rn  min( Rn1Rn2)  33300 kgf FU 

Fz

 Rn    

Verifcanc 

 0.267

"OK" if FU  1.05

 "OK"

"No Cumple" otherwise Viga Lc  "NA" Fz  Corte

Fy  2400

kgf 2

Fu  3700

cm

kgf 2

d  1in

cm

t  10mm Espesor alma viga UPN-300

a) Aplastamiento y Desgarramiento en Viga:   2.0 Rn1  1.2 Lc t Fu

Desgarramiento, NO APLICA

Rn2  2.4Fu t d  22555.2kgf 

Aplastamiento

Rn  min( Rn1Rn2)  22555.2kgf  FU 

Fz

 Rn 

 0.395

   Verifviga 

"OK" if FU  1.05

 "OK"

"No Cumple" otherwise No se observan problemas de aplastamiento o desgarramiento en el borde del cáncamo, a pesar de que la distancia al borde es menor a la recomendada.


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7.4 SOLDADURA CÁNCAMO DE IZAJE 1. Planchas de Acero: Acero A36 P: exc: lcord: ncord: Fexx: a:

Carga vertical Excentricidad Longitud del cordón de soldadura Numero de cordones de soldadura Resistencia de la soldadura Espesor soldadura

Fz  27646 kgf

4

exc  175mm Ixx 31475275mm 

M  Fz exc  483805kgf   cm Solicitaciones: F1  F2 

Fz

 170.654

2 area

kgf 2

cm

M  ycg

 999.112

2Ixx

kgf 2

cm 2

2

Fresultante  F1  F2  1013.582

kgf 2

cm Resistencia: Rsold 

0.6 Fexx 2

 1265.525

Fresultante Rsold

2

cm

Factor de Utilización: FU 

kgf

 0.801

2

Fexx 60ksi ycg  130mm area  8100mm


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7.5 CONEXIÓN DE MOMENTO Pernos:

Perfil:

Calidad: A325 Hilo incluido en plano de corte

Fy  2400

cm

Fnt  90ksi Fu  3700

Fnv  48ksi d bolt.ala 

kgf

kgf cm

3 4

Diámetro de pernos

in

A bolt.ala  d bolt.alma 

4 3 4

b perfil  100mm

2

 2.85 cm

2

h perfil  200mm

1 d perf.ala  d bolt.ala  in  2.064 cm 16   d bolt.ala

2

W perfil  194cm

2

3

IPE 200

t alma  5.6mm t ala  8.5mm

Diámetro de pernos

in

1 d perf.alma  d bolt.alma  in  2.064 cm 16 A bolt.alma 

  d bolt.alma 4

2

 2.85 cm

2

0.6 Fy  W perfil  14587.99 kgf traccion ala  h perfil  t ala



Tracción tomada por ala de perfil



corte alma  0.4 Fy  h perfil  2 t ala  t alma  9838.08 kgf

1) Rn corte Perno Ala (J3.6 AISC):

Carga de corte tomada por el alma

2) Rn corte Perno Alma (J3.6 AISC):

  2 Rn a.ala  Fnv  A bolt.ala  9618.767 kgf

Rn a.alma  Fnv  A bolt.alma  9618.767 kgf

Rn a.ala

Rn a.alma



 4809.383 kgf



 4809.383 kgf

a) Conexión de Planchas conectadas al Ala num pernos.ala  4 num planchas.ala  1

Plancha por encima, o por encima y debajo del ala


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- Diseño de pernos por resistencia FU1 

traccion ala Rna.ala    numpernos.ala  numplanchas.ala     

 0.758

- Diseño de pernos por aplastamiento de ala FU2 

traccion ala

 0.507

d bolt.ala tala 2.4 Fu    numpernos.ala     

- Verificación de Espesor de Planchas Exteriores b plancha.ext  100mm

ancho plancha exterior <= ancho perfil

tplancha.ala  16mm n corridas.pernos.ala  2





b neto.ext  min b plancha.ext  n corridas.pernos.ala  d perf.ala 0.85 b plancha.ext  5.873 cm traccionala

FUplancha.ext.fractura 

numplanchas.ala

 Fu b neto.ext tplancha.ala    2  

 0.839

traccionala

FUplancha.ext.fluencia 

numplanchas.ala

 Fy bplancha.ext  tplancha.ala    1.67  

 0.634

traccionala

FUplancha.ext.aplastamiento 

numplanchas.ala

numpernos.ala 

d bolt.ala  tplancha.ala  2.4 Fu 

 0.269

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- Verificaciones de Desgarramiento Perfil: Smin  3 d bolt.ala  57.15 mm Sperfil  60mm 1

Lcmin  1 in  31.75 mm 4 Lerfil  65mm



Agv ala  Lerfil 



Anv ala  Agv ala 

 numpernos.ala   2  1  Sperfil  tala  10.625cm   n corridas.pernos.ala   

 numpernos.ala  2  0.5  d perf.ala tala  7.994 cm   n corridas.pernos.ala 





b perfil

Ant ala  

  ncorridas.pernos.ala   1  2  2   

2  0.5 d perf.ala  tala  1.248 cm para viga IN

  





 Rnbperfil  min 0.6 Fu Anv ala  Fu Ant ala 0.6 Fy Agv ala  Fu Ant ala  19917.253kgf FUbperfil 

traccion ala

 Rnbperfil  2     

 0.732

Planchas:



Agv planchas.ala  Lerfil 



Anv planchas.ala  Agv ala 



Ant planchas.ala  

 numpernos.ala   2  1  Sperfil  tplancha.ala  20 cm  n corridas.pernos.ala   

 numpernos.ala  2  0.5  d perf.ala t plancha.ala  5.672 cm   n corridas.pernos.ala  

b perfil

  2   

 ncorridas.pernos.ala 2



 1



 0.5 d perf.ala  tplancha.ala  2.349 cm

2

  

 Rnbplanchas  min 0.6 Fu Anv planchas.ala  0.6 Fy Agv planchas.ala    21283.14kgf   Fu Ant   Fu  Ant planchas.ala planchas.ala





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traccion ala

FUbplancha.ext 

num planchas.ala

 Rn bplanchas  2     

 0.685

traccion ala

FUbplancha.int 

2 num planchas.ala

 Rn bplanchas      

 0.685

Si num.corrida.pernos.ala > 2, Aumentar a 2*Rn

b) Conexión de Planchas conectadas al Alma num pernos.alma  4 num planchas.alma  2 - Diseño de pernos por resistencia FU3 

corte alma Rn a.alma    num pernos.alma  num planchas.alma     

 0.256

- Diseño de pernos por aplastamiento de alma FU4 

corte alma d bolt.alma  t alma 2.4 Fu    num pernos.alma     

 0.519

- Verificación de Espesor de Planchas Exteriores b plancha.alma  150mm

ancho plancha alma <= h - 2*e perfil

t plancha.alma  16mm n corridas.pernos.alma  2



b neto.pl.alma  min b plancha.alma  n corridas.pernos.alma  d perf.alma 0.85 b plancha.alma corte alma

FUplancha.alma.fractura 

num planchas.alma

 Fu  b neto.pl.alma  t plancha.alma    2  

 0.153




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IDT

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cortealma

FUplancha.alma.fluencia 

numplanchas.alma

 Fy bplancha.alma tplancha.alma    1.67  

 0.143

traccionala numplanchas.ala

FUplancha.alma.aplast  numpernos.ala 

d bolt.ala tplancha.alma 2.4 Fu

 0.269



8. RESUMEN Según lo calculado en este informe, se demuestra que el marco de izaje propuesto asi como los elementos de conexión, son adecuados para realizar la maniobra de izaje de la sala en cuestión. Los elementos de ferretería, deben ser escogidos con una resistencia isible mayor a las cargas indicadas en el punto 7.1 del presente informe.

El análisis de la maniobra de izaje considera que el marco de izaje se encuentra centrado en relación a los cáncamos del chasis en el sentido longitudinal, y centrado en relación al chasis en el sentido transversal. Se asume que el punto de izaje (gancho de grúa) se ubica en exactamente una linea sobre el centro de gravedad de la sala eléctrica.

Las solicitaciones de levante corresponden al peso propio de la sala eléctrica a izar más los equipos contenidos en ella. Para el cálculo de los perfiles y planchas pertenecientes al marco de izaje se considera el doble de la carga de levante para considerar el efecto dinámico (impacto) de la maniobra de izaje.

Este informe no verifica la interacción de los cáncamos de izaje con la viga del chasis de la sala eléctrica, ya que se encuentra debidamente documentada en la Ref. [6]


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ANEXO I MODELO ESTRUCTURAL

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Vista General

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ANEXO II Identificación de elementos

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Vista 3D

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Fecha Feb/2013

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Fecha Feb/2013

ANEXO III Esfuerzos Internos Sistema de Izaje

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Sistema de Izaje Momento Eje Fuerte

Esfuerzo Axial

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27 de 33


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Fecha Feb/2013

ANEXO IV Tensiones Cáncamos de Izaje

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Cáncamo de Izaje Vista 3D

Vista Frontal

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Fecha Feb/2013

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29 de 33


Vista Superior

Vista Lateral

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Fecha Feb/2013

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30 de 33


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ANEXO V Factores de Utilización

Fecha Feb/2013

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31 de 33


Excentricidad Inicial

Excentricidad +10%

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Fecha Feb/2013

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ANEXO VI Planos IDT

Nº 2

Fecha Feb/2013

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