puente grúa

Construcciones Metálicas y de Madera Pablo A. Martínez Año: 2002 Ingeniería Civil

Puente Grúa

1

TRABAJO PRACTICO PUENTE GRUA

Proyectar y dimensionar un puente grúa para una nave industrial que tiene 25 m de luz, si el puente deberá cubrir una luz de 23 m y deberá soportar una carga máxima de 1000 kg. Suponer que debe ser apto para tiro oblicuo y que en su construcción se emplearán tubos ASTM A53 grado B de 2,5” de diámetro exterior y 5,16 mm de espesor de pared. Peso por metro: 8,63 kg/m Predimensionado

mbmbhb

mhhlh

70,095,0*7,0 7,0

95,02523

25==⇒=

===

De catálogo determinamos el aparejo mas conveniente para soportar cargas de 1000 kg

APAREJO (EISA) Peso 440kg ; Potencia 1HP

El perfil somisa tiene mayor espesor que el perfil NI por lo tanto elegimos el perfil Somisa. El criterio de elección entre un PNI22 o PNI40 es económico ∴elegimos PNI22

02,21,33162

80,82783060/1,31

5,39

34

34

2

===

===

==

yyyyyy

xxxxxx

icmWcmJ

icmWcmJmkgG

cmF


Puente Grúa

2

Características geométricas Caño Tubing

44int

4

22int

2

5,4064

)(

45,94

)(

cmIdd

I

cmAdd

A

tubingext

tubing

tubingext

tubing

=−

=

=−

=

π

π

Baricentro de la sección compuesta El momento estático lo referimos a un eje auxiliar que coincide con el eje baricentrico X del PNI22.

cmycmcmcm

AS

y GT

xG 74,30

)5,3945,92(9545,92

2

2

=+×

××== ∑

Momento de Inercia de la sección compuesta

42

422

395.23))2

((2

511.118)74,30())26,64((2

cmJJbAIJ

cmJcmFJcmAIJ

yyytubingtubingy

xxxtubingtubingx

=+⋅+⋅=

=⋅++⋅+⋅=

Radio de Giro de la sección compuesta

cmiAJ

i

cmiAJ

i

yT

yy

xT

xx

20

04,45

==

==

Módulo resistente de la sección compuesta

34

34

34

613)173,335(

395.23

3,283974,41511.118

4,1757435,67511.118

max

2

max

min

1

min

cmWcm

cmvJ

W

cmWcmcm

vJ

W

cmWcmcm

vJ

W

yx

yy

xy

xx

xy

xx

=+

==

===

===


Puente Grúa

3

Análisis de Carga Sobrecarga Peso propio aparejo 440kg Carga Útil Máxima 1000kg Sobrecarga Puntual 1440kg Teniendo en cuente la forma de uso: Tiempo específico de uso: PEQUEÑO Carga específica de uso: PEQUEÑA Impactos: NORMALES Por lo tanto el coeficiente de compensación ψ = 1,20 1440kg*1,20= Sobrecarga Puntual = 1728kg Carga Permanente Es necesario estimar el peso propio de la viga por metro de longitud, considerando el peso de los caños tubing, el peso de las diagonales, de las barras superiores y el peso del perfil NI20.

Diagonales Barras Superiores Perfil 45-45/4 45-45/4 Peso Propio 2,74kg/m 2,74kg/m Long. barra 1,07m 0,73m


Puente Grúa

4

Cant. Barras por metro 4 3 Peso diagonales + Peso barras superiores = Peso diag

mkgPmkgmmP diagdiag /73,17/74,2)73,0307,14( .. =⋅⋅+⋅= Peso Viga Compuesta = Peso Tubing + Peso Diag. + Peso PNI 22

mkgPadoptamosmkgpmkgmkgmkgp VVV /70/09,66/1,31/73,17/63,82 ==++×= Cálculo de Reacciones, Momentos máximos y mínimos ESTADO I

kgmMmmkgmkglqlpM

kgRRmmkgkglqPRR

II

IB

IA

IB

IA

75,564.148

)23(/704

23172884

16692

23/702

172822

max

22

max =×

+×

=×

+×

=

==×

+=×

+==

ESTADO II


Puente Grúa

5

kgmMmmkglqM

kgRmmkglqR

kgRmmkgkglqPR

IIII

IIB

IIB

IIA

IIA

75,628.48

)23(/708

8052

23/702

533.22

23/70728.12

max

22

max =×

=×

=

=×

=×

=

=×

+=×

+=

La componente horizontal que puede generarse por tiro oblicuo, es factible considerarla como la carga vertical máxima a izar dividido 4 (cuatro) y el ángulo de tiro que adoptamos es de 10° con respecto a la vertical

kgmMmkglHM

kgHkgH

horhor 5,14374

232504

2504

000.1

maxmax =×

=⋅

=

==

Verificación a flexión del cordón traccionado

)(AWMM

admnn

Pg σψϕ

≤⋅+⋅

kgmMmkglPM

kgmMmmkglqM

PP

gg

936.94

2317284

75,628.48

)23(/708

22

=×

=⋅

=

=×

=⋅

=

De las características geométricas del Puente Grúa adoptado tenemos:


Puente Grúa

6

De )(A tenemos:

2sup3sup

2inf3inf

/9684,1757

2,19936001,1875.462

/26,5993,2839

2,19936001,1462875

cmkgcm

kgcmkgcm

cmkgcm

kgcmkgcm

=×+×

=

=×+×

=

σσ

σσ

A esta tensión hay que adicionarle la tensión localizada en el cordón inferior que según Norma DIN 1120 (Puente Grúa) tenemos:

´409,0 lPMLP

××=

La tensión localizada en el cordón inferior es:

233

´

/272278

2,11071440409,0278

409,0)(

mkgcm

cmkgcm

lPpefilWM

Localizadaxx

PLocalizada

L =×××

=×××

== σψσ

VERIFICAcmkgcmkgcmkgadmLocalizada222

inf /26,871/272/26,599 =+≤+ σσσ Verificación a flexión respecto al eje y La carga de tiro oblicuo es igual a un cuarto de la carga vertical H

kgmMmkglPM

kgmMmmkglqM

PP

gg

20704

23144041

441

4638

)23(/70101

8101 22

=×

=×

=

=×

=×

=

1,12,1

3,2839

4,17573

3

max

min

==

=

=

ϕψ

cmW

cmW

x

x


Puente Grúa

7

VERIFICAcmkgcm

kgcmkgcmadmLatLat σσσ ≤=

×+×= 2

3 /3,488613

2,12070001,146300

Verificación de las flechas Flecha horizontal

Flecha Vertical

Flecha Combinada

Verificación al pandeo respecto al eje y

VERIFICAFcmFcmcmkg

cmkgEJlPF H

admH

y

H ≤=⇒×

××=

⋅⋅= 54,1

395.23/000.100.2)300.2(2,1250

481

481

max42

33

max

cmFcmLF Hadm

Hadm 55,2

9002300

900=⇒==

xx

Vmax EJ

PlEJlqF

34

481

3845

+⋅

=

VERIFICAFcmFcmcmkg

cmkgcmcmkg

cmcmkgF

Vadm

V

V

≤=

×××

+×

××=

88,2511.118/000.100.2

)2300(2,11440481

511.118/000.100.2)300.2(1,1/70,0

3845

max

42

3

42

4

max

cmFcmLF Vadm

Vadm 83,3

600300.2

600=⇒==

cmFcmLF combadm

combadm 83,3

600300.2

600=⇒==

comb

adm

combcomb FcmFcmcmFFF HV ≤=⇒+=+= 26,3)54,1()88,2( maxmax

222max

2max


Puente Grúa

8

23,211533,81152

11520

2300

8,33 70953,49

84,629,45

perfiles los de ejes los entre dist.diagonales entre paso ; diagonal 1 de real long. ; diagonal 1 de area

comprimidocordón del area 2

07,245,95,40

sec

sec2

2221

2

12

3

1

1

21

3

1

12

4

11

11

1

21

2

==⇒+=+=

=⇒==

=⇒××

×××=

====

=××

××=

=⇒===

=

=+=

yiyiyyi

yy

y

d

d

tubing

tubing

yyyi

n

cmcm

il

eSdF

FeSF

dF

cmicmcm

AJ

idondeil

tubingciónladeesbeltez

compuestaciónladeesbeltezdonden

ωλλλλ

λλ

λπλ

πλ

λ

λ

λλλλ

Como el esfuerzo de compresión es absorbido por los dos tubing entonces tenemos:


Puente Grúa

9

admHP

tubing

Hyi

HP

H

H

H

admVP

tubingyi

VP

cmkgcmkg

AC

kgCmkgm

zM

C

cmkgcmkg

AC

kgCmkgm

zM

C

σσωσ

σσωσ

≤=⇒×=⋅=

=⇒==

≤=⇒×

×=⋅

⋅=

=⇒==

22

max

22

max

/9,37645,9

2,597.123,2

2,597.170,05,1437

/175245,92

848.1423,22

848.1495,0

6,105.14

La tensión del cordón mas desfavorable es aquella donde se superponen los efectos

222 /9,2128/9,376/752.1 cmkgcmkgcmkg totP

HP

VP

totP =⇒+=+= σσσσ

VerificaNocmkgtubingadm /1800 2 →=σ

Por lo tanto modificamos las dimensiones a los efectos de tener mayor momento de inercia respecto del eje “y”


Puente Grúa

10

( ) 73,1 2,9033,88,89

8,896,25

2300

cm 5,799173,345

5,515.38

cm 6,254,58

5,515.38

cm 5,515.38162)2

9045,95,40(22

2

22

y

3

422

=⇒=+=

==

=+

=

===

=+

×+×=+

×+×=

yiyi

y

T

yy

yyTTUBy

W

AJ

i

JbAJJ

ωλ

λ

admHP

tubing

Hyi

HP

H

H

H

admVP

tubingyi

VP

cmkgcmkg

AC

kgCmkgm

zM

C

cmkgcmkg

AC

kgCmkgm

zM

C

σσωσ

σσωσ

≤=⇒×=⋅=

=⇒==

≤=⇒×

×=⋅

⋅=

=⇒==

22

max

22

max

/4,29245,9

2,597.173,1

2,597.190,05,1437

/135945,92

848.1473,12

848.1495,0

6,105.14


Puente Grúa

11

222 /4,1651/4,292/1359 cmkgcmkgcmkg totP

HP

VP

totP =⇒+=+= σσσσ

Verificacmkgtubingadm /1800 2 →=σ

Verificación de las diagonales

Las diagonales absorben la totalidad del esfuerzo de corte. La reacción de apoyo máxima es igual 2.533kg Como tenemos dos tubing, el esfuerzo que toma cada uno es 2.533kg / 2 R = 1.266,5kg

kgRkgRR

kgRkgQR

156930cos9,358.1

30cos

9,358.125,21cos2

533.2cos2

1

'1

1

'1

'1

===

=⋅

=⋅

=α

donde R`

1 = Proyección del la reacción de apoyo max sobre el plano inclinado R1 =Proyección R`

1 sobre la diagonal Verificación de pandeo de las barras diagonales PNL 45-45 / 4 F = 3,49 cm2 Jx = Jy = 6,43 cm4

ix = iy = 1,36 cm


Puente Grúa

12

la longitud de las barras diagonales es l = 107 cm

adm

xx

p

cmkgARil

soldadasCIRSOCdelll

σωσ

ωλ

<=⋅=

=→=⋅

=

⋅=

21 /3,710

58,107,557,0)(7,0

Calculo de la viga auxiliar

La posición mas desfavorable seria con P coincidiendo con el punto A P = Q = 2.533kg


Puente Grúa

13

adm

x

cmkgcmkgcm

WM

kgmmkgmmkglPlqM

cmW

cmJcmFmkgG

PNIAdopto

σσ >===

=⋅

⋅+⋅

⋅=⋅

+⋅

=

=

=

=

=

23

max

22

max

3

4

2

/9,117.1278

800.310

108.34

4533.22,18

)4(/1,311,148

278

060.35,39

/1,3122

Verificación de la flecha de la viga auxiliar

VERIFICAcmlfcmf

cmcmkgcmkg

mcmkgcmcmkgf

EJlP

EJlqf

adm 66,0600400

60064,0

2,1060.3/000.100.248

)400(533.21,1060.3/000.100.2

)400(/311,0384

5

481

3845

42

3

42

4

4

⇒===<=

⋅⋅⋅

⋅+⋅

⋅⋅

⋅=

=⋅

⋅+⋅

⋅=

Verificación al descarrilamiento de la viga auxiliar


Puente Grúa

14

ledespreciabvalorcmfmf

mf

auxauxH 114,0

25,11max ==

Dimensionado de la viga carril

20

6,164/400.1

230500

4,1836145,0191.2173,0

7,165.2171,0305.2182,0

8,0

5

32

max

2max

1max

2

1

PNIadoptamos

cmcmkgkgcmM

W

kgmlPMkgmlPMkgmlPM

kgmlPMla

ml

adm

===

=⋅⋅==⋅⋅=

=⋅⋅==⋅⋅=

=

=

σ

Verificación de la flecha

VERIFICAfcmcmcmkg

mkgEJlPfmaComo

cmlf

EJlPf

adm

adm

⇒<=⋅⋅

⋅=

⋅=→=

==

⋅=

73,0140.2/000.100.248)500(2/533.2

485

83,0600

48

42

33

max

3

max

puente grúa

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