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PRESENTAN:. JAKOUSI MARCOS RODRÍGUEZ JORGE FRANCISCO VELASCO ZAMUDIO. REVISION ESTRUCTURAL DEL SISTEMA DE CARGA Y DESCARGA DEL NITRATO DE AMONIO. INTRODUCCIÓN. MARCOS Y ZAPATAS. CAPITULO I (DISEÑO POR VIENTO). CAPITULO II (ANALISIS ESTRUCTURAL DEL SISTEMA).

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Presentation Transcript

  1. PRESENTAN: JAKOUSI MARCOS RODRÍGUEZ JORGE FRANCISCO VELASCO ZAMUDIO

  2. REVISION ESTRUCTURAL DEL SISTEMA DE CARGA Y DESCARGA DEL NITRATO DE AMONIO

  3. INTRODUCCIÓN

  4. MARCOS Y ZAPATAS

  5. CAPITULO I (DISEÑO POR VIENTO) CAPITULO II (ANALISIS ESTRUCTURAL DEL SISTEMA) CAPITULO III (ESTRUCTURA METALICA) CAPITULO IV (CIMENTACION)

  6. DISEÑO POR VIENTO • 1.- VD=FTR Fα VR sección 3.1 NTC diseño por viento • 2.-PZ=0.048CpVD² • 3.-M=F x D

  7. CÁLCULO DE FTR FACTOR CORRECTIVO QUE TOMA EN CUENTA LAS CONDICIONES LOCALES Y LA TOPOGRAFIA Figura 3.1

  8. TOPOGRAFÍA DEL TERRENO Figura 3.2

  9. FACTOR DE VARIACIÓN DE VELOCIDAD

  10. Así para una rugosidad en R2 se tiene un valor de δ de 315 y un α de 0.128 Debido a que: 10 m < 13.67 < 315 Se emplea la siguiente fórmula: Sustituyendo valores en la expresión se tiene:

  11. DETERMINACIÓN DE VELOCIDAD REGIONAL, VR

  12. VELOCIDAD DE DISEÑO • En base a la gráfica anterior se tomó el valor de 150 Km/ hr (41.67 m/s) para VR. • Por lo tanto sustituyendo en la ecuación 1 tenemos: VD=FTR Fα VR VD=1 x 1.04 x 41.67 VD=43.33 m/s

  13. PRESION DE DISEÑO, PZ PZ=0.048CpVD² Donde: Cp=Coeficiente local de presión que depende de la forma de la estructura. VD= Velocidad de diseño.

  14. Relación de esbeltez • Tomando la altura del silo es de 13.67m. y el lado mas corto de la estructura equivalente a 2.8m la relación siguiente resulta: • Interpolando linealmente según valores de la tabla 3.9

  15. DETERMINACIÓN DEL COEFICIENTE LOCAL DE PRESIÓN, CP

  16. SEGÚN LOS VALORES DE LA TABLA 3.9 LA INTERPOLACION LINEAL QUEDA:

  17. SUSTITUYENDO VALORES TENEMOS • POR LO TANTO:

  18. FUERZA DEL VIENTO AREA DEL SILO POR LO TANTO: F=Pz x Az

  19. FUERZA SOBRE EL MARCO

  20. MOMENTOS EXTERNOS Sustituyendo valores tenemos: Dist. en X = 37.884/24.842 Dist. en X = 1.525m. Dist. en Y = 79.009/24.842 Dist. en Y = 3.180 m. Por lo tanto el centro de gravedad se encuentra ubicado en 1.525 del lado de las X y por el lado de las Y a 5.280 m por encima del cabezal del marco que sostiene al silo. Momento total sobre los puntales apoyados en los marcos (Ton-m) MPT=F x D Donde : F = Fuerza producida por el viento (Ton) D = Distancia de la carga del viento a la base del puntal (m) MPT =3.056 x 5.28 MPT = 16.34 T-m Debido a que son 4 puntales MPT=4.04 T-m Determinación del momento de diseño para la revisión de los cimientos MCT=F x D Donde MCT = Momento total sobre los cimientos (Ton-m) F = Fuerza producida por el viento (Ton) D = Distancia de la carga del viento a la base la cimentación (m) MCT =3.056 x 11.53 MCT = 35.23 T-m Debido a que hay cuatro cimientos se reparte el momento MCT entre cuatro y se obtiene: Mc= 8.8 T-m Menú

  21. CARGAS MUERTAS • En el primer paso se procede a obtener las cargas que transmitirán los puntales a los cabezales del marco. • Para la siguiente estructura se tiene: • Peso del silo (C1)=6297.2 kg. • Peso de la carga del silo (C2)=60000 kg. • Peso de las escaleras (C3)= 390.8 kg. • Peso de los puntales (4 de 59.6 kg/m y 8.28 m) IPR 12” x 40 lb/ft (C4)=1976 kg. • Siendo Ct igual a la carga total. • Ct = 6297.2 + 60000 + 390.8 + 1976 • Ct = 68664 Kg • La carga sobre cada puntal será de Ct / 4, de este modo: • C = 17100 Kg

  22. PENDIENTE DE DEFORMACION • Para este problema partimos de las siguientes suposiciones: • Al suponer que no existe giro en los apoyos del marco • Al suponer que no existe

  23. ECUACIONES DE EQUILIBRIO --------1 --------2 ------3

  24. MOMENTOS

  25. MOMETOS DE EMPOTRAMIENTO

  26. ÚLTIMA SUPERPOSICIÓN Entonces obteniendo momentos respecto a 2 ΣM2 = 0 ΣM2 = 2X4.04 + 4.5 R1 = 0 R1 = -2X4.04/4.5 R1 = -1.7955 T Por lo tanto R2 = 1.7955 T Así los momentos de empotramiento son los siguientes: M23 = -R2L + 2x4.04 M23 = -1.79 x 4.5 + 2x4.04 M23 = 0 Entonces M32 = 0 El momento de empotramiento resultante es el siguiente: Me23 = - 0.10058 - 8.6396 – 0 Me23 = - 8.74 T-m Me32 = 0.10058 + 8.6396 + 0 Me32 = 8.74 T-m Se determina que Me12 = 0 Me21 = 0 Me34 = 0 Me43 = 0 Al no haber cargas sobre estos claros

  27. SUSTITUYENDO VALORES EN ECUACIONES DE EQUILIBRIO, TENEMOS. SUSTITUYENDO VALORES EN ECUACIONES DE MOMETO, TENEMOS. M21+M23 = 0 --------1 M32+M34 = 0 --------2 M21 + M12 + M34 + M43 + 1.528L = 0 --------3

  28. ENCONTRANDO INCOGNITAS POR EL MÉTODO NUMÉRICO GAUS JORDAN, TENEMOS:

  29. SUSTITUYENDO VALORES M12 = 1.058 Ton-m M21 = 4.4994 Ton-m M23 = -4.4994 Ton-m M32 = 7.3116 Ton-m M34 = -7.3116 Ton-m M43 = -4.8471 Ton-m

  30. CORTANTES Reacciones en los apoyos Tomando momentos respecto a 1 Tomando momentos respecto a 2

  31. DIAGRAMA DE CORTANTE El diagrama de cortantes se obtiene como resultado de las siguientes operaciones: V1 = 15.4385 Ton V2 = 15.4385 – 0.0596x0.58 V2 = 15.4039 Ton V2 = 15.4039 – 17.1 V2 = – 1.696 Ton V3 = – 1.696 – 0.0596x3.34 V3 = – 1.8950 Ton V3 = – 1.8950 – 17.1 V3 = – 18.9950 Ton V4 = – 18.9950 – 0.0596x0.58 V4 = – 19.0296 Ton

  32. MOMENTOS ISOSTATICOS SOBRE EL CABEZAL El diagrama de momentos se obtiene como resultado de las siguientes operaciones: Figura 2.1.4a Diagrama de Momento flexionante isostático

  33. SUPERPOSICION DE MOMENTOS La superposición en el marco se obtiene de: M23 = -4.4994 T-m M32 = -7.3116 T-m M1= - 4.4994 T-m M2 = 8.9519 – 4.4994 - 0.3624 M2 = 4.0901 T-m M2 = 4.0901 + 4.04 M2 = 8.1301 T-m M3 = 6.9949 – 4.4994 – 2.4497 M3 = 0.0458 T-m M3 = 0.0458 + 4.04 M3 = 4.0858 T-m M4 = -7.3116 T-m

  34. DIAGRAMAS EN MARCOS Menú

  35. ESTRUCTURA METÁLICA

  36. COMPRESION DEL CABEZAL • Compresión • De acuerdo al análisis estructural y al plano de la estructura se tiene que el la viga esta sujeta a una carga de 1.528Ton de compresión y es un perfil IR 12” x 40 lb/ft (305 mm x 59.8 kg/m). Cuyas características se describen a continuación: • E= 2x106 kg/cm2 • A= 76.1 cm2 • d= 303 mm = 11.92 in • = 7.5 mm = 0.295 in • = 203 mm = 7.99 in • = 13.1 mm = 0.515 in • = 13 cm • = 4.9 cm • = 5.4 cm = 2.1259 in • S = 850 cm3 = 51.87 in3 • L = 450 cm = 14.76 ft = 177.16 in

  37. Se supone un valor de K= 0.65 por condición de apoyos. Obtenemos el esfuerzo actuante de compresión como: Se calcula la relación de esbeltez Se calcula la relación de esbeltez crítica Por lo tanto:

  38. FLEXION DEL CABEZAL Se procede a revisar el elemento por flexión tomando el momento máximo obtenido en el análisis del cabezal 1 el cual es 8.13 T-m Se obtiene el esfuerzo de flexión actuante: Para comprobar si la sección resiste el momento resistente primero se comprobara si es compacta, mediante las relaciones antes mencionadas, Patín Las especificaciones ASD requieren que el ancho de un elemento proyectante no atiesado de un patín de compresión dividido entre su espesor debe ser: 7.74 < 10.83 pasa la condición

  39. Alma Además de los requisitos para el patín, las razones peralte/espesor (d/tw) de secciones compactas no deben exceder de: Entonces: Al no existir soporte lateral continuo se revisa la siguiente condición: Las distancias entre los puntos de soporte lateral no debe exceder de L = 450 cm

  40. Por lo tanto no se considera una sección compacta. Entonces para calcular el esfuerzo permisible se requiere comprobar las siguientes relaciones: Cb= Coeficiente de momento que para el caso en estudio tendrá un valor de 1.0 Al cumplirse que 53.23 < 83.33 < 119.02 se procede a calcular Fb con las expresiones Ya que el patín en compresión sea solido y aproximadamente rectangular en la sección transversal y su área no sea menor que la del patín en tensión siempre que no excedan de 0.6 Fy

  41. Por lo tanto el esfuerzo permisible Fb se toma como Como se cumple que ( , la viga resiste las demandas del sistema por flexión. • Revisando por flexocompresión se debe cumplir: Por lo tanto el cabezal del marco pasa por efectos de flexocompresión al resistir un esfuerzo de compresión de 20.07 kg/cm2 y un esfuerzo de flexión de 956.47 kg/cm2. (1.6-2) Sección 1.6 del IMCA compresión axial y flexión. Cuando fa/Fa 0.15 podrá usarse la fórmula.

  42. ESFUERZO CORTANTE DEL CABEZAL Se procede a comparar las relaciones: , ; 40.4 < 63.34 ; por lo tanto Fv = 0.4x2530 Fv = 1012 kg/cm2 Del análisis estructural se obtuvo un cortante máximo sobre el cabezal de V=19.026 Ton que convertidos al sistema ingles se convierten en: Esfuerzo cortante práctico , , 1012 kg/>kg/ ; Fv > fv por lo tanto pasa los requerimientos por esfuerzo cortante.

  43. PANDEO LOCAL DEL PATÍN • Revisión 1 Se toma la carga de mayor magnitud que actúa sobre la viga, la cual es de 19.029 Ton. P=19.029 ton k=3.2cm Fy=2530 kg/cm2 =1.6cm =2530 kg/cm2 ; =- 3.17cm2 t =0.75cm Al ser un valor negativo, la viga no necesita atiesadores. • Revisión 2 ; Por lo tanto no atiesadores para la viga

  44. PANDEO DEL ALMA • Para la revisión por Pandeo del alma se tomarán por separado los esfuerzos sobre los apoyos y sobre las cargas. Este análisis permite también determinar si se requerirán o no atiesadores para el alma de la viga. A) Se revisa primero el apoyo con mayor reacción la cual soporta 19.029 Ton. Entre el apoyo y el perfil existirá una longitud igual a un peralte de la columna la cual tendrá una longitud de 30.3 cm por ello: N = 30.3 cm R= 19.029 Ton =7.5 mm = 2530 kg/cm2 = 3.2 cm Se cumple: Por lo tanto pasa la condición y no es necesaria la existencia de atiesadores en las zonas de los apoyos.

  45. B) A continuación se revisa el pandeo bajo la carga que para ambos puntales del silo son de 17.10 Ton Entre la carga y el perfil existirá una placa donde se asentará el puntal IR de 12”x40lb/in, la cual tendrá una longitud de 50.4 cm por ello: N = 50.4 cm P = 17.1 Ton R=P R= 17.1 Ton = 3.2 cm se cumple: Por lo tanto pasa la condición y no es necesaria la existencia de atiesadores bajo las cargas.

  46. APLASTAMIENTO DEL ALMA Para revisar por aplastamiento del alma, se tiene que hacer una comparación de las siguientes relaciones: Como datos se tiene lo siguiente: P = 19.0296 T  R = P R = 41.91 klb d = 30.3 cm = 11.92 in  N = 30.3 cm = 11.92 in se toma el peralte de la viga por o existir en la conexión una placa de asiento.  tw = 7.5 mm = 0.295 in tf = 13.1 mm = 0.515 in

  47. Como d/2 = 30.3/2 = 15.15 cm, y N/2 = 30.3/2 = 15.15 cm que es la distancia al centro de la carga consideraremos Siendo 53.96 klb igual a 19.026 ton < 24.275 ton. Lo cual indica que no requerirá de atiesadores en los apoyos. Se revisa a continuación la carga de mayor magnitud, la cual tiene: P = 18.99 T P= 41.82 klb R = P R = 41.82 klb d = 30.3 cm = 11.92 in N = 50.4 cm = 19.84 in se toma el valor de la placa de asiento que existe entre el puntal y la viga del cabezal. 7.5 mm = 0.295 in 13.1 mm = 0.515 in

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