Memoria de Calculo_Civil
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Descripción: equipos mecanicos...
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SOLANO INGENIEROS
MEMORIA DE CÁLCULO
DOCUMENTO: SIC-PVR-MC-01-12-01-01
UNIDAD MINERA VIRGEN DEL ROSARIO
Fecha: Agosto 2012 Revisión : 1 Pág.: De -- a --
CONTRATISTAS S.A.C.
BASE DEL MOLINO DE BOLAS 8X8 1.0 1.000 00 BASE BASE PARA PARA MOLINO MOLINO DE BOLA BOLAS S 8x8 1.10 1.1000 ALCA ALCANC NCES ES La presente memoria de cálculo describe los criterios considerados en el diseño de la cimentación para el molino de bolas 8x8 a instalar en la zona de Molienda de la Planta Minera Virgen del Rosario El presente diseño se ha realizado tomando como base dos puntos principales que aseguran la no vibracion de las fundaciones de molinos : 1) Hacer que las cimentaciones tengan tengan la suficiente masa (La masa de la cimentación es usualmente hecha dos veces mayor que la masa movil o rotativa del molino) 2) Analizar la cimentación como un cuerpo rigido . Estos criterios fueron tomados tomados de un articulo del Eand Insight Magazine Magazine , publicado en enero del 2000, el cual pretende mostrar los aspectos considerados al realizar el análisis dinámico de todos las instalaciones de Molienda de la mina Antamina que recien habia sido construida. "Antamina Grinding Facility Analysis Mill Foundations" Insight Magazine, Volume 2 Issue1. 1.20 1.2000 DESC DESCRI RIPC PCII N DE LA LA ESTR ESTRUC UCTU TURA RA La cimentación para el molino será de concreto armado y las dimensiones serán tomadas de los datos del equipo según los planos e informacion proporcionada proporcionada por Virgen del Rosario. 1.300 METRADO DE PESOS PESOS Y VERIFICA VERIFICACION CION DE CONSIDICION CONSIDICION DE BORDE BORDE Metrado de pesos. Estos valores fueron tomados del plano de cargas estaticas proporcionados por Mufarech. (1/2) Peso del equipo + carga de bolas + pulpa - Feed Part - (1/2) Peso 35000 Kgf eso e equ po + carga carga e o as + pu pa - sc arge arge art 40000 Kgf 2000 Kgf - Peso del Piñón = 5500 Kgf - Peso de Reductor = 2500 Kgf - Peso del motor = 85000 Kgf
Se predimensiona la base del molino según esquema mostrado:
Predimensionamiento de la Cimentación del Molino En este pre-dimensioamiento del molino se dientifican 05 pedestales, de los cuales 02 de ellos son para sostener al molino y los demás para los complementos del molino como son: el motor, el reductor y los piñones.
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Dimensiones Generales en Planta - Cimentación del Molino Cálculo del Peso de la Cimentación : Área en Planta de la zapata Con el área en planta propuesta y asumiendo una hzap Volumen del concreto en zapata Volumen de Pedestal 01 de Molino (PD01) Volumen de Pedestal 02 de Molino (PD02) Volumen del concreto en Soporte Piñón (PD03) Volumen del concreto en Soporte del Reductor (PD04) o umen e e esta e apoyo e motor Volúmen Total Base = Peso de cimentación
=
= = = = = = = =
38.166 m2 1.500 m 57.249 m³ 3.553 m³ 3.553 m³ 3.484 m³ 3.656 m³ 3.462 m³ 74.957 m³
179897 Kgf
Calculo de Pesos Rotativos y No rotativos : Pesos Rotativos eso e equ po + carga e o as + pu pa - ee art eso e equ po + carga e o as + pu pa - sc arge art - Peso del Piñón = Peso Rotativo = Pesos No rotativos Motor e uctor Peso de Fundación Peso Rotativo
35000 40000 2000 77000
Kgf Kgf Kgf Kgf
2500 Kgf 5500 Kg 8000 Kgf
=
2.34
>
2
=>
Las dimensiones son adecuadas
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1.400 MODELAJE SAP V9. - La base fue modelada utilizando un programa computacional SAPV9, para modelar la zapata se utilizaron elementos Tipo Shell, con el ancho del predimensionamiento , a la cual se le colocaron resortes que idealizaran el comportamiento del suelo , tanto en sentido vertical como horizontal -Los pedestales de soporte se modelaron utilizando elementos Tipo Solid. -Las masas tanto del molino como del motor se colocaron en puntos a la altura correspondiente, los cuales se encuentran unidos a la estructuras con elementos frame, con una rigidez alta para evitar deformaciones.
Modelamiento de la Cimentación del Molino
Modelación del suelo con simulación de Resortes 1.500 DETERMINACION DEL COEFICIENTE DE BALASTRO Y VERIFICACION POR RESONANCIA Para la determinacion de la constante de los resortes que simulan la interacción Estructura Terreno se tomo los siguientes datos correspondientes a las propiedades del terreno en esta zona. En el caudro siguiente, se muestra la relación entre la composición del suelo y la tensión admisible del terreno.
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Relación entre la composición del suelo y la tensión admisible del terreno Modulo de Reacción Vertical: Modulo de Reacción Horizontal: Coeficiente de Poisson Modulo de Elasticidad Sabemos que: E G 21 m Modulo de Corte
k= k= = E=
58860 25000 0.3 58860
KN/m KN/m
G=
22638
KN/m2
KN/m
Con estos valores y tomando como referencia "The elastic Half space Theory", para el calculo de una constante de resorte del suelo (k) que considere el efecto dinamico que produciría un equipo trabajando con una frecuencia independiente como es nuestro caso, se calcula la constante para cimentacion rectangular con estas consideraciones de la siguiente manera: Para el Modo de Vibración Horizontal (Direccion X) se tiene la siguiente expresión:
K X Kx =
394650
KN/m
=
=
22171 KN/m3
21 mGbXhX
BX LX
3
2.2171 Kg/cm
Para el Modo de Vibración Horizontal (Direccion Y ) se tiene la siguiente expresión: Ky =
434115
KN/m
=
K Y 21 mGbY hY BY L Y = 2.4388 Kg/cm3
24388 KN/m
3
Para el Modo de Vibración Vertical (Direccion Z ) se tiene la siguiente expresión: K Z
Kz =
G
b Z hZ
1 m 341115
Donde: Lx, By= Bx, Ly= L/B = 0.540 B/L = 1.852
BL
KN/m
=
19164 KN/m3
=
1.9164 Kg/cm3
De las propiedades geométricas del bloque de cimentación tenemos: 3.100 m 5.742 m 1.0 x= = 1.1 y = 2.5 z
Radio Equivalente, para modos de vibración X, Y, Z: r o = 2.380 m Coeficiente que incluye el efecto de para el modo X,Y: xy = 1.589 Coeficiente que incluye el efecto de para el modo Z: z = 1.265
r 0
h
XY
BL
h 1 0.552 m r 0
h h 1 0.61 m r Z
0
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Del Modelo SAP, el periodo de la cimentacion es: Testructura1 =
0.33
s
Testructura 2= 0.30 s En la dirección de la Rotacion del Molino
Verificación de Resonancia Debemos asegurar que el periodo de vibracion de la cimentacion, considerando las masas actuantes sea un periodo diferente y/o fuera del rango permitido según el periodo del Molino El periodo de la Cimentacion (según Modelo SAP V14) Testructura =
0.3
s
(k dinamico)
Según información 20.50 rev/minuto 2.15 El periodo del Molino es
T=
2π/w
=
2.93 s
Para evitar la resonancia se debe cumplir que Testructura < 0,8 Tmolino
ó
Testructura > 1,25 Tmolino Resonancia
Testructura=0.30
0 . 8T m o l i n o =
2.341 s
1 . 25 T m o l i n o =
3.6585 s
Por lo tanto con esta geometria no existiran problemas de resonancia
=>
OK
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1.600 METRADO DE CARGAS CARGAS MUERTAS Se asumió datos de cargas según datos de Dendwood. Kgf Peso de Molino = 75000 Kgf Peso de Motor = 2500 Peso de Catalina = 2000 Kgf Kgf Peso del Reductor = 5500 CARGAS DINAMICAS Estas cargas fueron proporcionadas por Dendwood. eso e o no = Kgf 70000 eso e o no = Kgf 80000 Peso de Motor = 5000 Kgf Kgf Peso de Catalina = 4000 Kgf Peso del Reductor = 11000
(Cargas Estaticas)
(Cargas Dinámicas)
CARGAS DE SISMO Para el Cálculo de la fuerza Sismica se utilizo el Reglamento Nacional de Construcciones De acuerdo a los criterios de diseño del presente proyecto tenemos:
ZUCS W R
V
Z= U= S= R=
0.4 1.3 1.2 2.9
(Zona 3) (Categoría B - Edificación importante) (Suelo tipo S2) (Others Self Supporting Structures)
Además: C 2.5
Tp = 0.6 (Suelo tipo S2) Tx = 0.60 Cx = 2.50 Vx = 0.54 W
V = 0.54 W Por tanto la fuerza sismica será : (Fuerza simica horizontal) Para el caso de la fuerza sísmica vertical se considerta un coeficiente sísmico de 0.1 Donde: W: Es el peso al cual se aplica el coeficiente sísmico en el respectivo punto de aplicación. VERIFICACI N DE LA CIMENTACI N POR ESTABILIDAD La Estabilidad de la cimentacion se verificara analizando la resistencia al volteo del bloque de cimentación en las direcciones principales. Los pesos de la cimentacion y pedestales se ubican en el centro de gravedad de estos mismos, mientras que la fuerzas desestabilizantes se ubican en su altura actuante. Verificación por Volteo Se tiene el siguiente gráfico con los brazos respectivos, según el caso
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BRAZOS PARA EL CALCULO DE MOMENTOS EN LOS PEDESTALES
DIMENSIONES GLOBALES DE LA CIMNETACIÓN DEL MOLINO
Momentos Estabilizantes en X-X En el Sentido Longitudinal de la Cimentacion Cargas de Gravedad Pedestal 01 Molino Pedestal 02 Molino Pedestal de la Catalina Pedestal del Reductor Pedestal Motor Zapata Molino en PD1 Molino en PD2 Catalina Reductor Motor
= = = = = = = = = = =
Fuerza x Brazo 8528 Kgf 0.855 m x 8528 Kgf 4.887 m x 8361 Kgf 4.113 m x 8774 Kgf x 5.558 m 8310 Kgf 7.069 m x 137397 Kgf 3.943 m x 37500 Kgf 3.945 m x 37500 Kgf 3.945 m x 2000 Kgf 5.538 m x 5500 Kgf 5.538 m x 2500 Kgf 7.590 m x Momento Estabilizante Total =
=
Momento 7295 Kgf-m 41671 Kgf-m 34391 Kgf-m 48764 Kgf-m 58743 Kgf-m 541688 Kgf-m 147938 Kgf-m 147938 Kgf-m 11076 Kgf-m 30459 Kgf-m 18975 Kgf-m 898073 Kgf-m
=
Momento 28059 Kgf-m 28059 Kgf-m 11476 Kgf-m 11191 Kgf-m 6482 Kgf-m 541688 Kgf-m 195000 Kgf-m 9142 Kgf-m 28221 Kgf-m 12828 Kgf-m 245190 Kgf-m
= = = = = = = = = = =
Momentos Estabilizantes en Y-Y En el Sentido Transversal de la Cimentacion Cargas de Gravedad Pedestal 01 Molino Pedestal 02 Molino Pedestal de la Catalina Pedestal del Reductor Pedestal Motor Zapata Molino en Chumacera Catalina Reductor Motor
= = = = = = = = = =
Fuerza x Brazo 8528 Kgf 3.290 m x 8528 Kgf 3.290 m x 8361 Kgf 1.373 m x 8774 Kgf 1.276 m x 8310 Kgf 0.780 m x 137397 Kgf 3.943 m x 75000 Kgf x 2.600 m 2000 Kgf 4.571 m x 5500 Kgf 5.131 m x 2500 Kgf 5.131 m x Momento Estabilizante Total =
= = = = = = = = = =
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Momentos de Volteo (+Z) En el sentido perpendicular al plano XY Cargas de Gravedad Pedestal 01 Molino Pedestal 02 Molino Pedestal de la Catalina Pedestal del Reductor Pedestal Motor Molino en Chumacera Catalina Reductor Motor
Fuerza x Brazo 8528 Kgf 0.651 m x 8528 Kgf 0.651 m x 8361 Kgf 0.749 m x 8774 Kgf 0.953 m x 8310 Kgf 0.820 m x 20172 Kgf 4.855 m x 1076 Kgf 4.437 m x 2959 Kgf 4.437 m x 1345 Kgf 4.437 m x Momento de Volteo Total =
= = = = = = = = =
= = = = = = = = = =
Momento 5552 Kgf-m 5552 Kgf-m 6265 Kgf-m 8365 Kgf-m 6814 Kgf-m 97937 Kgf-m 4774 Kgf-m 13127 Kgf-m 5967 Kgf-m 121805 Kgf-m
Factores de Seguridad contra el volteo en ambas direcciones Dichos factores de seguridad garantizan que la estructura se inestabilice con el vuelco. FSVX
FSVY
MomentoEst abilizante Total X X MomentoVol teo( Z)
MomentoEst abilizante Total Y Y MomentoVol teo( Z)
FSVx =
7.37
>
1.5 OK
FSVy =
2.01
>
1.5 OK
1.700 DISE O DE LOS ELEMENTOS ESTRUCTURALES 1.710 Diseño de Pedestales de Descanso de Molino Cálculo de fuerzas actuantes: - Cargas muertas (D) : Peso Propio = Peso Molino = - Cargas Dinamicas(L) : Fuerza dinámica horizontal Fuerza dinámica vertical - Cargas de sismo (S) : Debido a peso del pedestal Fuerza sísmica horizontal Debido al Peso del molino Fuerza sísmica horizontal Fuerza sísmica vertical
8528 Kgf 37500 Kgf = =
7000 Kgf 70000 Kgf
=
4587 Kgf
= =
( Aplicada a media altura del pedestal)
20172 Kgf 3750 Kgf (Considerando un coeficiente sísmico de 0.1).
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Distribución de Fuerzas en el Pedestal: Donde:
Combinacion de Carga Se tiene la siguiente carga mayorada como: DV = LV = QV =
Donde:
46028 70000 3750
P.P. =
8528
Kgf
P.M. =
37500
Kgf
F.D.V. =
70000
Kgf
F.S.V. =
3750
Kgf
F.D.H. =
7000
Kgf
F.S.Hm. =
20172
Kgf
F.S.Hp. =
4587
Kgf
COMB 1.25D L Q
Kgf Kgf Kgf
LH = QH =
7000 24760
Kgf Kgf
Pu = 148784.6 Kgf
Vu =
33510
Kgf
1.711 Diseño por Flexión
MU
hp FDH FSHmhp FSHp 2
En el sentido 01: En el sentido más débil Mu= 115230
Donde: h=
1.8 m
Kgf-m
Características Geométricas y Físicas: b= 210 cm a = 78 d= 74 cm
cm
f'c = 280 Kg/cm2 fy = 4200 Kg/cm2
Se tiene las siguientes expresiones: K U
MU
MU b
d 2 100
0.9f 'C
Por lo tanto usar: En el sentido 02: En el otro sentido Mu= 115230
Øf 'C bd 2 w1 0.59w
wU
1 1 40.59K U
(As min)
20.59
=>
Kgf-m
Características Geométricas y Físicas: b= a = 210 cm 78 cm d= 206 cm Ku= 0.014 w= 0.014 = 0.0009 min= 0.0024 As= 38.56 cm²
14
Ø
3/4''
Ku = w= = min = As = Asr =
0.040 0.04 0.0027 0.0024 37.30 cm² 39.90 cm²
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Según E-060, si se requiere, en casos donde As min sea mucho mayor que el actuante no es necesario colocar el minimo, alternativamente el refuerzo debera ser por lo menos un tercio mayor que el requerido por el Analisis (Cap 11, 5) Utilizamos: 5 Ø 3/4'' As= 12.85 cm² b= 78 cm d= 206 cm = 0.0008 w= 0.012 Mny= > 130%Mu = 99386 Kgf-m 149799 Kgf-m (As min)
Por lo tanto usar:
=>
5
Ø
3/4''
=>
OK
Asr = 14.25
1.712 Diseño por corte Vu= 33510 Kgf b= 210 cm d= 74 cm Sabemos:
VC 0.53 f 'C bd
Vc= 137818 Kgf > Vu = 33510 Kgf El concreto toma el corte ultimo actuante. 1.713 Diseño por Flexocompresión b= 78 cm h= 210 cm Pn = 2608313 Kg Pu= 148785 Kg Pn/Pu = > 0.057 0.02 => Analizar pedestal en flexocompresión
Como pedestal: Sabemos que:
Asmin 0.005 bh
As min= 81.90 cm nº = 34 Se tiene: De los cálculos anteriores se tiene:
(As min) (As min)
=> =
34 96.908
Ø =>
1.720 Diseño de la zapata Verificacion de Presiones Para esta verificación, se utilizo SAP V14, se utilizaron elementos sólidos para modelar los pedestales de apoyo y para modelar la zapata elementos SHELL, a los cuales se colocaron resortes para simular la reaccion del terreno con los siguientes coeficientes de Balasto: 1.721 Coeficiente de Balasto del Terreno Vertical k= 6 Kgf/cm3 Ashell prom = 2500 cm2
3/4'' OK
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kresorte= 1500000 Kgf/m
en cada resorte del modelo
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1.722 Coeficiente de Balasto del Terreno Horizontal (Direccion X) k= 6 Kgf/cm3 Ashell prom = 7500 cm2 kresorte= 4500000 Kgf/m en cada resorte del modelo 1.723 Coeficiente de Balasto del Terreno Horizontal (Direccion Y) k= 6 Kgf/cm3 Ashell prom = 7500 cm2 kresorte= 4500000 Kgf/m en cada resorte del modelo D+L F = 5485 Kg Area = 2500 cm2 sadmisible terreno 2.19 Kg/cm2 < D+L+QX/1.25 F = 6010 Kg Area = 2500 cm2 terreno 2.40
Kg/cm2
<
s
D+L+QY/1.25 F = 6562 Kg Area = 2500 cm2 terreno 2.62
Kg/cm2
<
s
2.20 Kg/cm2
admisiblex1.2
2.64 Kg/cm2
admisiblex1.2
2.64 Kg/cm2
1.724 Diseño por Flexion Según el ACI 318 en lo referido a estructuras de concreto de grandes dimensiones y peralte Recomienda un refuerzo minimo 3/4"@ 0,30 Considerando un ancho unitario, es decir: b = 1.00 m Ø = 3/4 pulg e = 0.30 m As = 9.501 cm² Verificaremos este refuerzo para los momentos producidos en la zapata, según el modelo en SAPV14 , en los elementos SHELL. (As min) => Ø @ 3/4'' 0.30 m En dos capas h = 1.50 m As = 9.50 cm² f'c = 280 Kg/cm2 fy = 4200 Kg/cm2 Para b= 1.0 m = 0.00063 w = 0.0095 d = 142 cm² Mn= Ok! 48006 Kgf-m > Mu max Mxx
Mu+ Max=
Y
X 31548
Kgf-m
Comb2
32487
Kgf-m
Comb1
Myy
Mu+ Max=
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