Diseño estructural de un puente grúa de viga única, para soportar carga de 9 toneladas

Abstract

El presente trabajo de investigación se realizó con el objetivo principal de realizar el diseño estructural de un puente grúa de viga única de 9 toneladas de capacidad. Se aplicó la norma CMAA especificación 74 y así se cumplió con la demanda de este equipo a la empresa COPEINCA, en su planta sede Chicama. De esta manera, se obtuvieron las condiciones de operación, se realizaron los cálculos estructurales principales, mencionados al final del resumen, y se compararon estos resultados con lo obtenidos por simulación. Las condiciones iniciales de diseño fueron recopiladas mediante visitas de campo para tomar medidas y entrevistar a los operarios que trabajan en la zona donde se instalará el equipo, así como coordinaciones presenciales y vía virtual con los ingenieros encargados de planta. Así, los datos iniciales más importantes recopilados fueron la clasificación, que es de Clase A, la carga nominal de 9 ton, la luz de 9.6 m, el peso del trolley con tecle de 450 kg, la distancia entre columnas, que son 8.474 y 7.752 m, la altura de columnas de 6.6 m, materiales disponibles, que son perfiles estructurales de ASTM A36, y el modelo que es uno similar al existente en planta. Todos los datos y condiciones iniciales fueron procesados mediante cálculos estructural para obtener la fuerza cortante, momento y esfuerzo máximo, deflexión y factor de seguridad, así como verificar pandeo local y pandeo lateral torsionante, el esfuerzo por flexión local en alas, cálculo de soldadura y de unión empernada. Finalmente, todos los componentes calculados (viga principal, viga testera, viga carrilera y columnas) cumplieron con los requisitos de diseño, esencialmente el elemento más importante que es la viga principal, la cual quedó con las siguientes especificaciones: un perfil personalizado con W18x71 lb/ft de base, fuerza cortante máxima de 66.53 kN, momento máximo de 285.74 kN.m, esfuerzo máximo de 48.955 MPa (< 200 MPa por norma), deflexión de 4.442 mm (< 16 mm por norma), factor de seguridad de 4.085 (> 1.5 recomendado) y no sufre de pandeo local ni de pandeo lateral torsionante