MEMORIA DE CÁLCULO GANCHOS SEGURIDAD
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8/4/2019 MEMORIA DE CLCULO GANCHOS SEGURIDAD
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MEMORIA DE CLCULO
Gancho de seguridad para arns
Junio de 2008
Global Tecnologa y Servicios S.A. - Manuel Verbal 1545 of 1401 AntofagastaE-mail: [email protected] Fono: 55-798 199 Cel.: 9 824 1073
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ndice
1. Alcance.........3
2. Materiales.3
3. Solicitaciones...3
4. Anlisis.....4
5. Conclusiones...7
6. Anexo: Desplazamiento de nudos...........8
-
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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 cada, al sistema
donde se fija el gancho.
El gancho esta compuesto por una barra doblada de acero de 10 mm de dimetro 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 mnima a la fluencia) = 2500 kgf/cm2
E (Mdulo de elasticidad) = 2000000 kgf/cm2
3. Solicitaciones
Carga de impacto
Para calcular la carga de impacto, se aplica el concepto de amplificacin dinmica para
carga tipo impulso.
Aplicando la integral de convolucin 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
especfico se desprecia el amortiguamiento de modo que la ecuacin del movimiento est
dada por:
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O bien,
, donde
FAD: Factor de amplificacin dinmico para los sistema con carga de pulso y
despreciando amortiguamiento.
Como la carga armnica Coseno oscila entre -1 y 1, se tiene un factor de amplificacin
dinmica de carga mximo FAD=2, esto es, la aplicacin de una carga impulsiva a un
sistema elstico, 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 esttica considerada ser de 200 kgf y se verificar el nivel de tensiones en el
gancho.
4. Anlisis
1. Modelo de anlisis
Se confeccion 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 tambin la
malla de elementos finitos utilizada.
3. Deformada
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En el punto ms bajo del gancho se tienen 0.06 mm de deflexin, 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 mximas
Las tensiones aqu mostradas corresponden a las tensiones principales, estas se encuentran
en las direcciones principales de tensin, positivo indica traccin y negativo compresin.
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Se pueden observar que las tensiones mximas se encuentran al centro abajo y en los
extremos, esto debido a que son las zonas con mayor flexin.
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Se aprecia que las tensiones mximas son aproximadamente igual a los 1100 kgf/cm2 tal
como se ve en la simbologa de la derecha.
5. Capacidad de Carga Mxima.
Como el gancho est en el rango lineal elstico y sabiendo que las tensiones mximas con los
200 kgf llegan a los 1100 kgf/cm2, se puede estimar la carga mxima que puede absorver el
gancho sin fluir.
6. Falla en la placa.
El gancho est 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 verificar 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 traccin.
En esta imagen se aprecia la magnitud de las tensiones, como se puede observar, en las
zonas criticas estn no superan los 80 kgf/cm2. Entonces la carga mxima 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 permetro de soldadura de esta placa es de
El rea de contacto es de
La resistencia mnima de esta unin es
5. Conclusiones.
El Gancho de seguridad analizado en esta memoria tiene suficiente capacidad para satisfacer
la demanda sin problemas. La carga mxima 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 Mecnico
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6. Anexo: Desplazamientos de nudos.
Etiquetas de nudos
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TABLE: JointDisplacementsJoint OutputCase CaseType U1 U2 U3 R1 R2 R3Text Text Text mm mm mm Radians Radians Radians
39 SC LinStatic 0.028025 0 0.021947 0 0.001508 0
40 SC LinStatic 0.004985 0 0.061085 0 0.001791 0
41 SC LinStatic 0.003232 0 0.055474 0 0.001454 0
42 SC LinStatic 0.019768 0 0.016861 0 0.001294 0
43 SC LinStatic 0.004985 0 0.061085 0 0.001791 0
44 SC LinStatic 0.003232 0 0.055474 0 0.001454 0
45 SC LinStatic 0.019768 0 0.016861 0 0.001294 0
46 SC LinStatic 0.028025 0 0.021947 0 0.001508 0
47 SC LinStatic 0.028499 0 0.018653 0 0.000094 0
48 SC LinStatic 0.014719 0 0.009629 0 0.001508 0
49 SC LinStatic 0.014897 0 0.02105 0 0.001468 0
50 SC LinStatic 0.028332 0 0.015389 0 0.000133 0
51 SC LinStatic 0.028499 0 0.018653 0 0.000094 0
52 SC LinStatic 0.028332 0 0.015389 0 0.000133 0
53 SC LinStatic 0.014897 0 0.02105 0 0.001468 0
54 SC LinStatic 0.014719 0 0.009629 0 0.001508 0
55 SC LinStatic 0.003705 0 0 0 0.00059 0
56 SC LinStatic 0.003705 0 0 0 0.00059 0
57 SC LinStatic 0.002302 0 0.00176 0 0.000471 0
58 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 0
60 SC LinStatic 0.024921 0 0.01442 0 0.000938 0
61 SC LinStatic 0.001093 0 0.064206 0 8.066E07 0
62 SC LinStatic 0.002886 0 0.061799 0 0.00054 0
63 SC LinStatic
1.075E
14 0 0.064116 0 7.066E17 0
64 SC LinStatic
1.146E
14 0 0.0641 0 6.594E17 0
65 SC LinStatic 0.002886 0 0.061799 0 0.00054 0
66 SC LinStatic 0.001093 0 0.064206 0 8.066E07 0
67 SC LinStatic 0.024921 0 0.01442 0 0.000938 0
68 SC LinStatic 0.028422 0 0.020029 0 0.000981 0
69 SC LinStatic 0.010219 0 0.0078 0 0.001461 0
70 SC LinStatic 0.004231 0 0.018359 0 0.001437 0
71 SC LinStatic 0.006295 0 0.00441 0 0.001069 0
72
SC
LinStatic
0.002798 0
0.009843 0
0.00111
0
73 SC LinStatic 0.010219 0 0.0078 0 0.001461 0
74 SC LinStatic 0.004231 0 0.018359 0 0.001437 0
75 SC LinStatic 0.006295 0 0.00441 0 0.001069 0
76 SC LinStatic 0.002798 0 0.009843 0 0.00111 0
356 SC LinStatic 0.01489 0 0.015415 0 0.001419 0
357 SC LinStatic 0.011167 0 0.014268 0 0.001497 0
358 SC LinStatic 0.009658 0 0.019862 0 0.001578 0
359 SC LinStatic 0.007257 0 0.012957 0 0.001735 0
360 SC LinStatic 0.012497 0 0.008637 0 0.001689 0
361 SC LinStatic 0.008341 0 0.005925 0 0.001996 0
362 SC LinStatic 0.004345 0 0.010008 0 0.001289 0
363 SC LinStatic 0.000459 0 0.014032 0 0.001727 0
364 SC LinStatic 0.001783 0 0.006968 0 0.001724 0
365 SC LinStatic 0.005227 0 0.00238 0 0.002113 0
366 SC LinStatic 0.000746 0 0.003552 0 0.000821 0
367 SC LinStatic 0.002862 0 0.00499 0 0.001308 0
368 SC LinStatic 0.000454 0 0.001212 0 0.000846 0
369 SC LinStatic 0.01489 0 0.015415 0 0.001419 0
370 SC LinStatic 0.011167 0 0.014268 0 0.001497 0
371 SC LinStatic 0.009658 0 0.019862 0 0.001578 0
372 SC LinStatic 0.007257 0 0.012957 0 0.001735 0
373 SC LinStatic 0.012497 0 0.008637 0 0.001689 0
374 SC LinStatic 0.008341 0 0.005925 0 0.001996 0
375 SC LinStatic 0.004345 0 0.010008 0 0.001289 0
376 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 0
378 SC LinStatic 0.005227 0 0.00238 0 0.002113 0
379 SC LinStatic 0.000746 0 0.003552 0 0.000821 0
380 SC LinStatic 0.002862 0 0.00499 0 0.001308 0
381 SC LinStatic 0.000454 0 0.001212 0 0.000846 0
392 SC LinStatic 0.028382 0 0.015653 0 0.000009527 0
393 SC LinStatic 0.02882 0 0.016591 0 0.000517 0
394 SC LinStatic 0.028677 0 0.016832 0 0.000718 0
395 SC LinStatic 0.028603 0 0.017413 0 0.000023 0
396 SC LinStatic 0.025842 0 0.013217 0 0.000947 0
397 SC LinStatic 0.026158 0 0.016159 0 0.000587 0
398 SC LinStatic 0.026056 0 0.019119 0 0.000954 0
399 SC LinStatic 0.021077 0 0.011214 0 0.001049 0
400 SC LinStatic 0.021367 0 0.015762 0 0.001286 0
401 SC LinStatic 0.02126 0 0.020336 0 0.001064 0
433 SC LinStatic 0.028677 0 0.016832 0 0.000718 0
434 SC LinStatic 0.02882 0 0.016591 0 0.000517 0
435 SC LinStatic 0.028382 0 0.015653 0 0.000009527 0
436 SC LinStatic 0.026158 0 0.016159 0 0.000587 0
437 SC LinStatic 0.025842 0 0.013217 0 0.000947 0
438 SC LinStatic 0.021367 0 0.015762 0 0.001286 0
439 SC LinStatic 0.021077 0 0.011214 0 0.001049 0
440 SC LinStatic 0.028603 0 0.017413 0 0.000023 0
441 SC LinStatic 0.026056 0 0.019119 0 0.000954 0
442 SC LinStatic 0.02126 0 0.020336 0 0.001064 0
446 SC LinStatic 0.026657 0 0.017195 0 0.00073 0
448 SC LinStatic 0.024193 0 0.019359 0 0.001161 0
449 SC LinStatic 0.025698 0 0.030007 0 0.001747 0
450 SC LinStatic 0.020085 0 0.025998 0 0.001802 0
451 SC LinStatic 0.014332 0 0.022441 0 0.001726 0
452 SC LinStatic 0.021618 0 0.03874 0 0.001945 0
453 SC LinStatic 0.015108 0 0.034379 0 0.002096 0
454 SC LinStatic 0.008537 0 0.030076 0 0.001958 0
455 SC LinStatic 0.016365 0 0.047542 0 0.002185 0
456 SC LinStatic 0.009777 0 0.04323 0 0.001883 0
457 SC LinStatic 0.003236 0 0.038847 0 0.002172 0
458 SC LinStatic 0.010608 0 0.055296 0 0.00151 0
459 SC LinStatic 0.004744 0 0.051633 0 0.002043 0
460 SC LinStatic 0.000961 0 0.047669 0 0.001581 0
461 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 1.294E16 0
464 SC LinStatic 0.000425 0 0.063033 0 0.00083 0
465 SC LinStatic 0.000616 0 0.058565 0 0.000992 0
479 SC LinStatic 0.004744 0 0.051633 0 0.002043 0
480 SC LinStatic 0.010608 0 0.055296 0 0.00151 0
481 SC LinStatic 0.009777 0 0.04323 0 0.001883 0
482 SC LinStatic 0.016365 0 0.047542 0 0.002185 0
483 SC LinStatic 0.015108 0 0.034379 0 0.002096 0
484 SC LinStatic 0.021618 0 0.03874 0 0.001945 0
485 SC LinStatic 0.020085 0 0.025998 0 0.001802 0
486 SC LinStatic 0.025698 0 0.030007 0 0.001747 0
487 SC LinStatic 0.024193 0 0.019359 0 0.001161 0
488 SC LinStatic 0.000961 0 0.047669 0 0.001581 0
489 SC LinStatic 0.003236 0 0.038847 0 0.002172 0
490 SC LinStatic 0.008537 0 0.030076 0 0.001958 0
491 SC LinStatic 0.014332 0 0.022441 0 0.001726 0
492 SC LinStatic 0.026657 0 0.017195 0 0.00073 0
502 SC LinStatic 0.001207 0 0 0 0.000028 0
503 SC LinStatic 0.000742 0 0.000632 0 0.000035 0
504 SC LinStatic 0.000402 0 0.00049 0 0.000377 0
505 SC LinStatic 0.000376 0 0 0 7.288E07 0
506 SC LinStatic 0.000276 0 0.000254 0 3.271E07 0
507 SC LinStatic 0.000427 0 0.000403 0 0.000156 0
508 SC LinStatic 0.000093 0 0 0 0.000002197 0
509 SC LinStatic 0.000143 0 0.000042 0 0.00004 0
510 SC LinStatic 0.000221 0 0.000064 0 0.000005302 0
511 SC LinStatic 0 0 0 0 3.264E17 0
512 SC LinStatic
8.352E
17 0 0.000002068 0 6.345E18 0
513 SC LinStatic
9.594E
17 0 0.000041 0 1.263E17 0
514 SC LinStatic 0.000093 0 0 0 0.000002197 0
515 SC LinStatic 0.000143 0 0.000042 0 0.00004 0
516
SC
LinStatic
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8/4/2019 MEMORIA DE CLCULO GANCHOS SEGURIDAD
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