estudio resistencia materiales

1.
COMPAÑÍA MINERA ANTAMINA S.A.
TRANSPORTE DE RELAVES Y RECUPERACIÓN DE AGUA
Revisión : B
Proyecto CC‐008
MEMORIA DE CÁLCULO
“OREJA DE IZAJE RETROEXCAVAORA CAT 320D L
Rev. Fecha Por Revisó Aprobó Descripción
A 18 JUN 2011 RLLC CTR CMU Revisión para presentación
PROGRAMA DE EXPANSIÓN ANTAMINA
MEMORIA DE CÁLCULO
OREJA DE IZAJE RETROEXCAVADORA CAT 320D L

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INDICE GENERAL
1. INTRODUCCION………………………………………………………………………………….. 3
2. REGLAMENTOS Y NORMAS…………………………………………………………………….. 3
3. CARGAS DE DISEÑO PARA SOLDADURA…………..……………………..……….………...4
4. CONCLUCIONES ………………………………………………………….…..…… …………….8

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1. INTRODUCCION
Con el fin de manipular tubería de distintos diámetros en campo para efectos de instalación
se tendrá como apoyo el equipo:
 Excavadora marca CAT modelo 320D L
Este equipo cuenta con una oreja de izaje ubicada en la parte media superior del cucharón
la misma que se une al cuchaón mediante cordones de soldadura.
Al no conocer cuál es la capacidad de carga de la oreja de izaje indicada es que se
realizará un análisis tanto del material de fabricación así como del material de aporte.
En el presente documento se presenta el cálculo de los esfuerzos a los que están sometidos
los cordones de soldadura que unen la oreja de izaje con el cuerpo del cucharón, cabe
señalar que tanto la oreja de izaje como los cordones de soldadura son originales de fábrica.
Además se describen los criterios establecidos para la realización del cálculo
correspondiente, el que realizará en base a la norma AISC y el método LRDF.
2. REGLAMENTOS Y NORMAS
A menos que se especifique lo contrario los cordones de soldadura serán analizados
basándose en las partes aplicables de la última versión de los siguientes códigos, normas,
especificaciones y otras referencias.
 Norma NTE 020 – Cargas.
 Norma NTE 090 – Estructuras metálicas.
 ASTM - American Society for Testing Materials.
 AISC – LRFD
 AWS D1.1
 104- 08655-000-ESP-C-011 Fabricación de estructuras metálicas.

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Materiales
 Plancha ASTM A572 G50 (Oreja de izaje).
 Soldadura de aporte considerada (AWS E80XX).
3. CARGAS DE DISEÑO PARA SOLDADURA
Consideraciones:
 Long soldadura: 380 mm.
 Cateto: 12 mm.
 02 catetos paralelos de 380 mm c/u.
Los cálculos son de acuerdo a las cargas indicadas a continuación:
Cargas verticales
F= 1.2D+1.6L Donde:
Carga muerta (D) = para efectos del cálculo se considera cero.
Carga viva (L ) = 4419.9 Kg se considera una tubería Ø 48” x 12 mts de largo,
como máxima carga a izar.
Carga factorizada Fz = 1.2 (0) + 1.6 (4419.9)
Fz = 69,374.7 N

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Fig. 1 dimensiones generales
De acuerdo a la hoja de datos del material de fabricación de la oreja (ASTM A572 G50) este
posee buena soldabilidad recomendando el uso de electrodos desde AWS E70XX ,
AWS E80XX , AWS E90XX , AWS E100XX hasta AWS E110XX.
Para efectos del cálculo consideramos que los cordones son rectos además de que el
electrodo usado para el soldeo es el AWS E8018.
El Electrodo AWS E8018 posee una resistencia a la tracción de 750 – 850 N/mm2, además
el cateto de soldadura es de 12 mm. dispuesto alrededor del elemento sujeto a cálculo.
Asumimos que el agotamiento del cordón viene caracterizado por el estado tensional en el
plano de garganta suponiendo que la distribución de tensiones en dicho plano es constante
en el momento del fallo.
Para nuestro caso consideramos que existe un esfuerzo (F) (peso de la carga a izar) con
excentricidad de flexión (e) respecto del plano de la unión el que se transmite a través de un
par de cordones paralelos a la dirección del esfuerzo de dimensiones eficaces (a,L). Fig.1

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Para la configuración indicada (Cordones paralelos) el momento flector y el esfuerzo
cortante son repartidos entre todos los cordones de soldadura identificados, además de
contribuir estos al modulo resistente de la unión.
Tras abatir todos los planos de garganta sobre el plano de la unión se determinan las
características mecánicas de la sección resistente (Momento de inercia (Ig) , Modulo
resístente a flexión y área resistente a cortante) para proceder a calcular las tensiones n
originadas por el momento flector y las tensiones tangenciales t n y t a dependiendo de la
orientación del cordón.

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3.1 Modulo resistente a flexión
3.2 Tensiones en plano abatido
ƞmax (N/mm2) 70.82
ta (N/mm2) 10.73
tn (N/mm2) 0
Luego verificamos para las tensiones calculadas antes en el plano de garganta el criterio de
agotamiento :
W (mm3) 410,515.3
A (mm2) 6464.8

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CORDON ANALIZADO
Esfuerzo combinado σco 58.463
Esfuerzo último σu 750
Factor de seguridad FS 12.8286
4. CONCLUCIONES
 De acuerdo a los cálculos realizados se concluye que la oreja de izaje perteneciente a
la Excavadora modelo CAT 320D L se encuentra apta para poder realizar actividades
de izaje total o parcial de Tubos Ø 48” x 12 mts.
 Del análisis realizado a los cordones de soldadura existentes (a=9 mm) se determinó
que se encuentran aptos para soportar la fuerza aplicada sobre la oreja de izaje,
obteniéndose un Factor de seguridad de 12.82