Se realizó la verificación de la capacidad mecánica de racks fabricados en tuberías de 3»,4» y 6».
Se usó el software de cálculo mediante elementos finitos Salome Meca.
Se verificó la condición de carga generada por sismo y se revisaron las derivas correspondientes.
Se dan recomendaciones respecto a la capacidad máxima de los racks, con lo cual se recomienda la cantidad necesaria para soportar la carga de 37 toneladas.
Se modelaron los racks construidos con tuberías de 3», 4» y 6» respectivamente y se calcularon los factores de seguridad con respecto a la capacidad del material de los mismos.
Se determinó el factor de seguridad mínimos recomendado para el criterio de esfuerzos admisibles los tres tipos de racks analizados( N=2.5)
Se incluyo recomendación de número de racks de cada tipo para el almacenamiento de 37 toneladas de tuberías.
Se modeló la geometría de los racks en elementos 1D tipo viga. La información con la geometría de los racks fue suministrada por el cliente y es mostrada en las siguientes figuras.
El rack está sometido a las cargas indicadas en el numeral anterior. De manera explicita en la tabla siguiente se
presentan los Valores de estas cargas para cada uno de los modelos.
La estructura de los racks está clasificada por la norma NSR 10, Apendice 1 cómo una
de aquellas que se sale del alcance del reglamento. Sin embargo en ese mismo Apéndice
se dan las correspondientes recomendaciones sísmicas para su diseño.
De este modo al salir del alcance de NSR-10 se debe tener en cuenta un criterio de diseño
diferente y aplicar las recomendaciones de NSR-10.
Por lo anterior se realiza una aproximación con la verificación de dos criterios diferentes.
Por una parte se utiliza el criterio de esfuerzo admisible para realizar el análisis de la carga estática
y posteriormente se verifica el diseño para una carga lateral de sismo (según NSR-10).
En lo pertinente al criterio de esfuerzos se utiliza el criterio de factor de seguridad siguiente:
En el libro de Norton [2] páginas 20 y 21 se presentan criterios para la escogencia
de factores de seguridad que aquí se transcriben.
Fairly representative material test
data are available
3
Poorly representative material test
data are available
5+
Environmental conditions in
which it will be used
F2
Are identical to material test
conditions
1.3
Essentially room-ambient environment
2
Moderatelly challengin environment
3
Extremelly challengin environment
5+
Analitical models for
loading and stress
F3
Models have been tested against
experiments
1.3
Models accuratelly represent the system
2
Models approximatelly represent the
system
3
Models are crude approximations
5+
La escogencia de los factores involucra criterios subjetivos derivados de la
experiencia del diseñador y de la información recolectada. Aquí se escogieron los
factores de acuerdo con los siguientes criterios.
Para el factor F1 se escoge el valor de 2.5 teniendo en cuenta que el cliente utilizará materiales existentes
no necesariamente nuevos.
El factor F2 se escoge con valor de 2 (para un ambiente moderado) por que el cliente cuenta con estándares de
pintura y recubrimiento.
Finalmente para el Factor F3 se escoge con valor de 1.3 para ambos casos por realizarse modelamiento
con elementos finitos.
De este modo, se usa el máximo valor \(N_{ductile}\) = 2.5 con lo que el esfuerzo máximo objetivo será:
Esfuerzo máximo objetivo para el rack = 240Mpa/2.5= 96 \(Mpa\) (Por la incertidumbre en la resistencia del material se escoge la mas baja entre los materiales posibles).
Se incluye dentro del análisis el criterio de la carga de sismo horizontal equivalente, correspondiente a:
(Ecuación A.8.2-2 - NSR-10)
\[F_{p} = \frac{a_{x} g M_{p}}{frac{r_{o}}}\]
Con
\[r_{o} = 2\]
(Ecuación A.8.2-1 - NSR-10)
\[a_{i} = \frac{S_{a} h_{i}}{h_{eq}}\]
El factor
\[a_{x} = A_{a}\]
de la tabla del apendice A-4 para la región correspondiente.
Una vez realizado el cálculo de la estructura se debe cumplir que la deriva (desplazamiento horizontal del punto
mas alto del rack respecto al mas bajo sea menor del 1% (Tabla A-12-3 NSR-10). Es decir para niestro caso:
Se utilizó para la corrida de los modelos un equipo con procesador Corei7 de 8va generación,
32GB Ram, con tiempos de corrida promedio por modelo de 900s.
