Escuela Universitaria Politécnica

Grado en Ing. Electrónica Industrial y Automática

PROYECTO GRÚA PLUMA PÓRTICO P3

Asignatura: Tecnologías de fabricación

Diego Cabaleiro Sabín

Proyecto Grúa Pluma Pórtico P3 Grado en Ing. Electrónica Industrial y Automática   

1  

ÍNDICE GENERAL

1 MEMORIA ........................................................................................................ 2

1.1 Objeto ........................................................................................................ 2

1.2 Características técnicas de la grúa ............................................................ 2

1.3 Cálculos de la potencia de los motores ...................................................... 2

1.3.1 Motor de elevación .............................................................................. 2

1.3.2 Motor de translación y motor de giro de pluma ................................... 3

1.4 Cálculo de la viga ....................................................................................... 3

1.5 Cálculo del pilar ......................................................................................... 6

1.6 Cálculo de la cimentación ........................................................................ 10

1.7 Cálculo de la placa de asiento ................................................................. 13

1.8 Cálculo de los tornillos de anclaje ............................................................ 14

 

2 PLANOS ......................................................................................................

2.1 Plano de situación .................................................................................

2.2 Plano de emplazamiento ........................................................................

2.3 Plano modelo 3D ...................................................................................

2.4 Plano vistas de la grúa ...........................................................................

2.5 Plano de la cimentación/placa/tornillos ..................................................

 

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1 MEMORIA

1.1 Objeto

El presente proyecto es el diseño de una grúa pórtico P3 modelo AXR32H1041 capaz de elevar embarcaciones de hasta 5000 kg.

La grúa será instalada en la parcela x de la zona costera de Oza en el ayuntamiento de La Coruña.

1.2 Características técnicas de la grúa

Carga máxima: 5000 kg

Polipasto 500 kg

Sección aprox. carga 9 m2

Brazo útil: 5 m

Recorrido del gancho: 10 m

Altura del gancho al suelo: 6 m

Velocidad de elevación: 6 / 2 m/min

Velocidad de translación: 20 / 5 m/min

Velocidad de giro de pluma: 0 / 0,84 rpm

 

 

1.3 Cálculos de la potencia de los motores

1.3.1 Motor de elevación

Carga = 5000 kg

Velocidad = 6 / 2 m/min

Coeficiente mayoración cargas ≥ 1,25

Coeficiente minoración resistencias ≥ 1,5

5000 1,25 6250 62500

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62500 6

160

6250

Considerando un rendimiento (η) del 80% por pérdidas del polipasto obtenemos la potencia consumida por este motor:

ó 62500,80

,

1.3.2 Motor de translación y motor de giro de pluma

Para estos motores consideramos un 20% más de potencia que el de elevación, por lo tanto:

ó 1,20 7812,5

1.4 Cálculo de la viga

Vamos a utilizar un perfil doble T y para calcularlo tenemos que tener en cuenta los momentos debidos a la carga y al peso propio de la viga. Escogemos un perfil de las siguientes dimensiones:

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El momento debido a la carga es:

5000 1,25 500 6750

6750 5

El momento debido al peso propio de la viga es:

5,75 3,50 3,35 5,51 1,67

1,67 10 7,85 131

2

131 5,72

,

El momento total es:

33750 2128,10 ≅

Siguiendo la ecuación fundamental de la tensión:

Resistencia característica del acero (σ) = 2600 kg/cm2

Coeficiente de seguridad = 1,8

σ1,8

35880 1001

26001,8

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Para la viga elegida calculamos su módulo de flexión:

6

350 575 335 5516 350

≅ 3043

Por lo tanto nos valen las dimensiones de este perfil ya que 3043 cm3 ≥ 2692 cm3.

A continuación se va analizar la deformación, para ello utilizamos la siguiente ecuación:

3

Módulo de elasticidad del acero (E) = 2,1·106 kg/cm2

La flecha máxima es:

300

5 1001

300,

El momento de inercia para el perfil elegido es:

12

350 575 335 551

12≅ 87485

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6  

Ahora calculamos la flecha debida a la carga y al propio peso de la viga:

6750 500

3 2,1 10 / 874851,53

131 / 5,7 5708 2,1 10 / 87485

0,094

Entonces:

1,53 0,094

1,62

, ,

Por lo tanto es correcto.

1.5 Cálculo del pilar

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El viento provoca un efecto de flexión y de torsión sobre el pilar.

Superficie de la carga = 9 m2

Presión de viento = 89 kg/m2 (Consultada en el mapa de cargas de viento para la zona donde se va a montar la grúa; zona eólica Y, expuesta, para una altura de hasta 9 metros).

Escogemos un perfil de las siguientes dimensiones:

A continuación se indican los cálculos por el efecto de flexión provocado por el viento sobre la viga, carga y pilar:

Sobre la viga:

0,575 5,70 89 292

292 5,72

832

Sobre la carga:

9 89 801

801 5 4005

Sobre el pilar:

0,750 7,775 0,5 89 259,49

259,49 7,7752

≅ 1009

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El momento total por efecto de flexión provocado por el viento es de:

832 4005 1009 5846

El momento total por el efecto de flexión es de:

ó 35880 5846

A continuación se indican los cálculos por el efecto de torsión provocado por el viento:

Debido a la viga:

292 5,72 ≅ 832

Debido a la carga:

801 5 4005

El momento total por el efecto de torsión es de:

ó 832 4005

A continuación se analiza la compresión:

ó 6250 500 131 5,70 ≅

Para proceder con los cálculos necesitamos los valores estáticos; son los siguientes:

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6475 73,464

128354,79

3275 73,432 75

3422,79

475 73,4

4186,49

3275 73,432

256709,57

1675 73,416 75

6845,59

128354,79186,49

26,23

Se tiene que cumplir para el perfil elegido que:

σ1,8

ó 2 ó ó

Resistencia característica del acero (σ) = 2600 kg/cm2

Coeficiente de seguridad = 1,8

Analizamos el tipo de deformación que sufre la viga y calculamos la esbeltez para obtener el valor del coeficiente w:

2 2 777,526,23

59,28 → → 1,21

Ahora se substituyen todos los valores en la ecuación para ver si se cumple:

2600 /1,8

41726003422,79

24837006845,59

7497 1,21186,49

, ,

Por lo tanto es correcto.

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1.6 Cálculo de la cimentación

Resistencia terreno (σterreno) = 1 kg/cm2

Para empezar calculamos la excentricidad (e):

∑∑

La suma de todos los momentos (M) ya la hemos calculado anteriormente:

41726

La suma de todas las cargas (P) en la que no se tiene en cuenta el coeficiente de

mayoración es la siguiente:

ó

131 5,70 746,7

7 77,75 0,08 7,85 1073,76

ó 3,75 3,75 1,5 2400

50625

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5000 500 746,7 1073,76 50625 ≅ 57946

Por lo tanto la excentricidad (e) queda:

∑∑

4172657946

,

La excentricidad queda fuera del tercio central de la zapata:

Al salir del tercio central:

á 23

Y se tiene que cumplir que:

8

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37502

720 1155

Comprobamos que se cumple la condición:

8

37508

468,75

,

Se cumple.

Ahora calculamos σmax y comprobamos que es menor que la σterreno:

á 2 57946

3 115,5 375,

,

Es correcto.

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1.7 Cálculo de la placa de asiento

La carga es descentrada.

Para calcular las dimensiones de la placa de asiento y posteriormente las de los tornillos de anclaje necesitamos previamente los siguientes coeficientes:

Coeficiente de trabajo en el núcleo de la rosca del tornillo (σan) :

σ2600kg/cm

1,81444,44 /

Coeficiente de trabajo del tornillo de anclaje en la espiga (σa):σ 0,75 σ 0,75 1444,44 / 1083,33 /

Coeficiente de trabajo en el hormigón (σh):

σ250kg/cm

1,8138,89 /

Coeficientes α, k1 y k2:

15

15 σσ

15

15 1083,33 / 138,89 /

0,658

2

1 3 σ

2

0,658 10,6583 138,89

0,028

1

1 3

1

10,6583

1,281

La longitud de la placa se calcula con la siguiente expresión:

41 1

82

Nota: La distancia de los tornillos al extremo de la placa (d) será de 10 cm.

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0,028 579464

1 18

0,028 579462 72 10

Para que la placa sea cuadrada se tiene que cumplir que:

Calculamos el valor que cumpla las dos condiciones anteriores:53,5

La placa de asiento circular equivalente es:

√2 53,5 √2 ≅ 76  

El diámetro de la placa de asiento como mínimo tiene que ser:

76 10 10 96  

Por lo tanto establecemos como diámetro de la placa de asiento:

|  

1.8 Cálculo de los tornillos de anclaje

Número de tornillos: 16

Coeficiente de trabajo admisible adherencia tornillo-hormigón: 10 kg/cm2

Primero se tiene que calcular el esfuerzo de tracción total (T):

1

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57946 1,28172

1002 10

1001 25190,28

Por lo tanto es esfuerzo de tracción sobre cada tornillo (T´) es de:

´4

25190,284

6297,57

La sección necesaria para cada tornillo (A) es:

´σ

6297,571444,44 /

4,36

Por lo tanto el diámetro de cada tornillo (DT) es:

4 4 4,362,36 → 24 → ,

Finalmente la longitud de cada tornillo (LT) es:

´ 6297,572,4 10 /

≅ ,

, ,

Es correcto.