66624181 Memoria de Calculo Ganchos Seguridad
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MEMORIA DE CÁLCULO Gancho de seguridad para arnés Junio de 2008 Global Tecnología y Servicios S.A. - Manuel Verbal 1545 of 1401 – Antofagasta E-mail: [email protected] Fono: 55-798 199 Cel.: 9 824 1073
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MEMORIA DE CÁLCULO
Gancho de seguridad para arnés
Junio de 2008
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Índice
1. Alcance…………………………………………….........3
2. Materiales……………………………………………….3
3. Solicitaciones………………………………………...…3
4. Análisis……………………………………………….....4
5. Conclusiones…………………………………………...7
6. Anexo: Desplazamiento de nudos.……..………........8
1. Alcance
El gancho de seguridad analizado en esta memoria es usado para soportar a un operario en el
caso de que este caiga de una altura de aproximadamente 1.5 mts. El gancho debe ser capaz
de retener a la persona y transmitir la carga producto del impacto de esta caída, al sistema
donde se fija el gancho.
El gancho esta compuesto por una barra doblada de acero de 10 mm de diámetro con
dimensiones externas de 62 X 80 mm. Este va fijado a una base de acero de 63 x 112 x 6 mm.
2. Materiales
• Acero A36
• Fy (Resistencia mínima a la fluencia) = 2500 kgf/cm2
• E (Módulo de elasticidad) = 2000000 kgf/cm2
3. Solicitaciones
Carga de impacto
Para calcular la carga de impacto, se aplica el concepto de amplificación dinámica para
carga tipo impulso.
Aplicando la integral de convolución de Duhand, se tiene: Para t < to; X(t)=0 Sistema en reposo, no hay carga sobre el sistema
Para t > to; Se aplica una carga puntual permanente sobre el sistema. Para este caso
específico se desprecia el amortiguamiento de modo que la ecuación del movimiento está
dada por:
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O bien,
, donde
FAD: Factor de amplificación dinámico para los sistema con carga de pulso y
despreciando amortiguamiento.
Como la carga armónica Coseno oscila entre -1 y 1, se tiene un factor de amplificación
dinámica de carga máximo FAD=2, esto es, la aplicación de una carga impulsiva a un
sistema elástico, amplifica la magnitud de la carga al doble.
De este modo la carga aplicada equivale al doble del peso de la persona, por tanto la
carga estática considerada será de 200 kgf y se verificará el nivel de tensiones en el
gancho.
4. Análisis
1. Modelo de análisis
Se confeccionó un modelo en SAP usando elementos finitos, para modelar las tensiones
debido a la carga de impacto.
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2. Carga
Se muestra la carga de 200 kgf usada para simular la carga de impacto, se muestra también la
malla de elementos finitos utilizada.
3. Deformada
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En el punto más bajo del gancho se tienen 0.06 mm de deflexión, lo cual puede corroborarse
en la salida de desplazamientos nodales, en las tablas que se adjuntan en el Anexo 6.
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0.06 mm
4. Tensiones máximas
Las tensiones aquí mostradas corresponden a las tensiones principales, estas se encuentran
en las direcciones principales de tensión, positivo indica tracción y negativo compresión.
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Se pueden observar que las tensiones máximas se encuentran al centro abajo y en los
extremos, esto debido a que son las zonas con mayor flexión.
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Se aprecia que las tensiones máximas son aproximadamente igual a los 1100 kgf/cm2 tal
como se ve en la simbología de la derecha.
5. Capacidad de Carga Máxima.
Como el gancho está en el rango lineal elástico y sabiendo que las tensiones máximas con los
200 kgf llegan a los 1100 kgf/cm2, se puede estimar la carga máxima que puede absorver el
gancho sin fluir.
6. Falla en la placa.
El gancho está sostenido por una placa de acero de 6 mm de espesor y 63 mm de ancho con
acero de calidad A36 (resistencia a la fluencia de 2500 kgf/cm2), la cual a su vez esta soldada
a otra estructura. Se verificará que esta placa no falle antes que el gancho.
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El siguiente modelo muestra el flujo de tensiones principales en la placa para la carga de 200
kgf. Las tensiones predominantes son de tracción.
En esta imagen se aprecia la magnitud de las tensiones, como se puede observar, en las
zonas criticas están no superan los 80 kgf/cm2. Entonces la carga máxima que puede soportar
antes de empezar a fluir se puede calcular de la siguiente manera.
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7. Falla en la soldadura.
El perímetro de soldadura de esta placa es de
El área de contacto es de
La resistencia mínima de esta unión es
5. Conclusiones.
El Gancho de seguridad analizado en esta memoria tiene suficiente capacidad para satisfacer
la demanda sin problemas. La carga máxima que es capaz de soportar este elemento es de
445 kgf, siendo el componente de menor resistencia en el conjunto.
Armando Sartori Z.
Ingeniero Naval Mecánico
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6. Anexo: Desplazamientos de nudos. Etiquetas de nudos
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TABLE: Joint Displacements Joint OutputCase CaseType U1 U2 U3 R1 R2 R3 Text Text Text mm mm mm Radians Radians Radians39 SC LinStatic 0.028025 0 ‐0.021947 0 0.001508 040 SC LinStatic 0.004985 0 ‐0.061085 0 0.001791 041 SC LinStatic ‐0.003232 0 ‐0.055474 0 0.001454 042 SC LinStatic 0.019768 0 ‐0.016861 0 0.001294 043 SC LinStatic ‐0.004985 0 ‐0.061085 0 ‐0.001791 044 SC LinStatic 0.003232 0 ‐0.055474 0 ‐0.001454 045 SC LinStatic ‐0.019768 0 ‐0.016861 0 ‐0.001294 046 SC LinStatic ‐0.028025 0 ‐0.021947 0 ‐0.001508 047 SC LinStatic 0.028499 0 ‐0.018653 0 ‐0.000094 048 SC LinStatic 0.014719 0 ‐0.009629 0 ‐0.001508 049 SC LinStatic 0.014897 0 ‐0.02105 0 ‐0.001468 050 SC LinStatic 0.028332 0 ‐0.015389 0 0.000133 051 SC LinStatic ‐0.028499 0 ‐0.018653 0 0.000094 052 SC LinStatic ‐0.028332 0 ‐0.015389 0 ‐0.000133 053 SC LinStatic ‐0.014897 0 ‐0.02105 0 0.001468 054 SC LinStatic ‐0.014719 0 ‐0.009629 0 0.001508 055 SC LinStatic 0.003705 0 0 0 ‐0.00059 056 SC LinStatic ‐0.003705 0 0 0 0.00059 057 SC LinStatic 0.002302 0 ‐0.00176 0 0.000471 058 SC LinStatic ‐0.002302 0 ‐0.00176 0 ‐0.000471 0
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59 SC LinStatic 0.028422 0 ‐0.020029 0 0.000981 060 SC LinStatic 0.024921 0 ‐0.01442 0 0.000938 061 SC LinStatic 0.001093 0 ‐0.064206 0 8.066E‐07 062 SC LinStatic ‐0.002886 0 ‐0.061799 0 0.00054 0
63 SC LinStatic ‐1.075E‐
14 0 ‐0.064116 0 ‐7.066E‐17 0
64 SC LinStatic ‐1.146E‐
14 0 ‐0.0641 0 ‐6.594E‐17 065 SC LinStatic 0.002886 0 ‐0.061799 0 ‐0.00054 066 SC LinStatic ‐0.001093 0 ‐0.064206 0 ‐8.066E‐07 067 SC LinStatic ‐0.024921 0 ‐0.01442 0 ‐0.000938 068 SC LinStatic ‐0.028422 0 ‐0.020029 0 ‐0.000981 069 SC LinStatic 0.010219 0 ‐0.0078 0 ‐0.001461 070 SC LinStatic 0.004231 0 ‐0.018359 0 ‐0.001437 071 SC LinStatic 0.006295 0 ‐0.00441 0 ‐0.001069 072 SC LinStatic ‐0.002798 0 ‐0.009843 0 ‐0.00111 073 SC LinStatic ‐0.010219 0 ‐0.0078 0 0.001461 074 SC LinStatic ‐0.004231 0 ‐0.018359 0 0.001437 075 SC LinStatic ‐0.006295 0 ‐0.00441 0 0.001069 076 SC LinStatic 0.002798 0 ‐0.009843 0 0.00111 0356 SC LinStatic 0.01489 0 ‐0.015415 0 ‐0.001419 0357 SC LinStatic 0.011167 0 ‐0.014268 0 ‐0.001497 0358 SC LinStatic 0.009658 0 ‐0.019862 0 ‐0.001578 0359 SC LinStatic 0.007257 0 ‐0.012957 0 ‐0.001735 0360 SC LinStatic 0.012497 0 ‐0.008637 0 ‐0.001689 0361 SC LinStatic 0.008341 0 ‐0.005925 0 ‐0.001996 0362 SC LinStatic 0.004345 0 ‐0.010008 0 ‐0.001289 0363 SC LinStatic 0.000459 0 ‐0.014032 0 ‐0.001727 0364 SC LinStatic 0.001783 0 ‐0.006968 0 ‐0.001724 0365 SC LinStatic 0.005227 0 ‐0.00238 0 ‐0.002113 0366 SC LinStatic 0.000746 0 ‐0.003552 0 ‐0.000821 0367 SC LinStatic ‐0.002862 0 ‐0.00499 0 ‐0.001308 0368 SC LinStatic 0.000454 0 ‐0.001212 0 ‐0.000846 0369 SC LinStatic ‐0.01489 0 ‐0.015415 0 0.001419 0370 SC LinStatic ‐0.011167 0 ‐0.014268 0 0.001497 0371 SC LinStatic ‐0.009658 0 ‐0.019862 0 0.001578 0372 SC LinStatic ‐0.007257 0 ‐0.012957 0 0.001735 0373 SC LinStatic ‐0.012497 0 ‐0.008637 0 0.001689 0374 SC LinStatic ‐0.008341 0 ‐0.005925 0 0.001996 0375 SC LinStatic ‐0.004345 0 ‐0.010008 0 0.001289 0376 SC LinStatic ‐0.000459 0 ‐0.014032 0 0.001727 0
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377 SC LinStatic ‐0.001783 0 ‐0.006968 0 0.001724 0378 SC LinStatic ‐0.005227 0 ‐0.00238 0 0.002113 0379 SC LinStatic ‐0.000746 0 ‐0.003552 0 0.000821 0380 SC LinStatic 0.002862 0 ‐0.00499 0 0.001308 0381 SC LinStatic ‐0.000454 0 ‐0.001212 0 0.000846 0392 SC LinStatic 0.028382 0 ‐0.015653 0 0.000009527 0393 SC LinStatic 0.02882 0 ‐0.016591 0 ‐0.000517 0394 SC LinStatic 0.028677 0 ‐0.016832 0 0.000718 0395 SC LinStatic 0.028603 0 ‐0.017413 0 0.000023 0396 SC LinStatic 0.025842 0 ‐0.013217 0 ‐0.000947 0397 SC LinStatic 0.026158 0 ‐0.016159 0 ‐0.000587 0398 SC LinStatic 0.026056 0 ‐0.019119 0 ‐0.000954 0399 SC LinStatic 0.021077 0 ‐0.011214 0 ‐0.001049 0400 SC LinStatic 0.021367 0 ‐0.015762 0 ‐0.001286 0401 SC LinStatic 0.02126 0 ‐0.020336 0 ‐0.001064 0433 SC LinStatic ‐0.028677 0 ‐0.016832 0 ‐0.000718 0434 SC LinStatic ‐0.02882 0 ‐0.016591 0 0.000517 0435 SC LinStatic ‐0.028382 0 ‐0.015653 0 ‐0.000009527 0436 SC LinStatic ‐0.026158 0 ‐0.016159 0 0.000587 0437 SC LinStatic ‐0.025842 0 ‐0.013217 0 0.000947 0438 SC LinStatic ‐0.021367 0 ‐0.015762 0 0.001286 0439 SC LinStatic ‐0.021077 0 ‐0.011214 0 0.001049 0440 SC LinStatic ‐0.028603 0 ‐0.017413 0 ‐0.000023 0441 SC LinStatic ‐0.026056 0 ‐0.019119 0 0.000954 0442 SC LinStatic ‐0.02126 0 ‐0.020336 0 0.001064 0446 SC LinStatic 0.026657 0 ‐0.017195 0 0.00073 0448 SC LinStatic 0.024193 0 ‐0.019359 0 0.001161 0449 SC LinStatic 0.025698 0 ‐0.030007 0 0.001747 0450 SC LinStatic 0.020085 0 ‐0.025998 0 0.001802 0451 SC LinStatic 0.014332 0 ‐0.022441 0 0.001726 0452 SC LinStatic 0.021618 0 ‐0.03874 0 0.001945 0453 SC LinStatic 0.015108 0 ‐0.034379 0 0.002096 0454 SC LinStatic 0.008537 0 ‐0.030076 0 0.001958 0455 SC LinStatic 0.016365 0 ‐0.047542 0 0.002185 0456 SC LinStatic 0.009777 0 ‐0.04323 0 0.001883 0457 SC LinStatic 0.003236 0 ‐0.038847 0 0.002172 0458 SC LinStatic 0.010608 0 ‐0.055296 0 0.00151 0459 SC LinStatic 0.004744 0 ‐0.051633 0 0.002043 0460 SC LinStatic ‐0.000961 0 ‐0.047669 0 0.001581 0461 SC LinStatic 0.000616 0 ‐0.058565 0 0.000992 0
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462 SC LinStatic ‐0.000425 0 ‐0.063033 0 0.00083 0
463 SC LinStatic ‐1.114E‐
14 0 ‐0.064469 0 ‐1.294E‐16 0464 SC LinStatic 0.000425 0 ‐0.063033 0 ‐0.00083 0465 SC LinStatic ‐0.000616 0 ‐0.058565 0 ‐0.000992 0479 SC LinStatic ‐0.004744 0 ‐0.051633 0 ‐0.002043 0480 SC LinStatic ‐0.010608 0 ‐0.055296 0 ‐0.00151 0481 SC LinStatic ‐0.009777 0 ‐0.04323 0 ‐0.001883 0482 SC LinStatic ‐0.016365 0 ‐0.047542 0 ‐0.002185 0483 SC LinStatic ‐0.015108 0 ‐0.034379 0 ‐0.002096 0484 SC LinStatic ‐0.021618 0 ‐0.03874 0 ‐0.001945 0485 SC LinStatic ‐0.020085 0 ‐0.025998 0 ‐0.001802 0486 SC LinStatic ‐0.025698 0 ‐0.030007 0 ‐0.001747 0487 SC LinStatic ‐0.024193 0 ‐0.019359 0 ‐0.001161 0488 SC LinStatic 0.000961 0 ‐0.047669 0 ‐0.001581 0489 SC LinStatic ‐0.003236 0 ‐0.038847 0 ‐0.002172 0490 SC LinStatic ‐0.008537 0 ‐0.030076 0 ‐0.001958 0491 SC LinStatic ‐0.014332 0 ‐0.022441 0 ‐0.001726 0492 SC LinStatic ‐0.026657 0 ‐0.017195 0 ‐0.00073 0502 SC LinStatic 0.001207 0 0 0 ‐0.000028 0503 SC LinStatic 0.000742 0 0.000632 0 ‐0.000035 0504 SC LinStatic ‐0.000402 0 0.00049 0 ‐0.000377 0505 SC LinStatic 0.000376 0 0 0 ‐7.288E‐07 0506 SC LinStatic 0.000276 0 0.000254 0 3.271E‐07 0507 SC LinStatic 0.000427 0 0.000403 0 0.000156 0508 SC LinStatic 0.000093 0 0 0 ‐0.000002197 0509 SC LinStatic 0.000143 0 0.000042 0 0.00004 0510 SC LinStatic 0.000221 0 0.000064 0 ‐0.000005302 0511 SC LinStatic 0 0 0 0 ‐3.264E‐17 0
512 SC LinStatic ‐8.352E‐
17 0 ‐0.000002068 0 6.345E‐18 0
513 SC LinStatic ‐9.594E‐
17 0 0.000041 0 ‐1.263E‐17 0514 SC LinStatic ‐0.000093 0 0 0 0.000002197 0515 SC LinStatic ‐0.000143 0 0.000042 0 ‐0.00004 0516 SC LinStatic ‐0.000221 0 0.000064 0 0.000005302 0517 SC LinStatic ‐0.000376 0 0 0 7.288E‐07 0518 SC LinStatic ‐0.000276 0 0.000254 0 ‐3.271E‐07 0519 SC LinStatic ‐0.000427 0 0.000403 0 ‐0.000156 0520 SC LinStatic ‐0.001207 0 0 0 0.000028 0521 SC LinStatic ‐0.000742 0 0.000632 0 0.000035 0
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522 SC LinStatic 0.000402 0 0.00049 0 0.000377 0
