############################################### MEMORIA DE CÁLCULO PLATAFORMA FILTROS ############################################### .. tabularcolumns:: | p{65pt} | p{150pt} | p{65pt} | p{45pt} | p{45pt} | .. table:: Tabla de versiones +------------+------------------------------------------+----------+----------+--------+ | Release | Descripción | Fecha | Elaboró | Aprobó | +============+==========================================+==========+==========+========+ | 0.1 | Se envió para revisión del cliente | 01/08/22 | DG | | +------------+------------------------------------------+----------+----------+--------+ ************************* OBJETIVO Y ALCANCE ************************* Objetivo *********** Se requiere modificar la altura de la estructura de los filtros de forma que se consiga el espacio necesario para la instalación de los nuevos equipos. Alcance ********* - Se elabora memoria de cálculo para verificar la capacidad de carga de la estructura modificada. - Se especifican los cambios requeridos para soportar las nuevas condiciones de carga. - Se elabora planos de fabricación. ************************* DOCUMENTOS DE REFERENCIA ************************* Los siguientes documentos, suministrados por EL CLIENTE, fueron usados como base para realizar el cargue de información en el programa de cálculo y el desarrollo del análisis.   Planos ********* - 5800-000-0004–REVL–OXY Media Filter System Levantamiento de información ******************************* - Scouting Filtros NAP Sección DG-DG (junio 21 de 2021) comprimido - Scouting Filtros NAP Sección DJ-DJ (junio 21 de 2021) comprimido - Filtros F30751_52_53_54 (comprimido) Códigos de diseño ******************** - NSR 10: Norma Colombiana de sismos que nos indica el factor de aceleración de sismo correspondiente a la ubicación de la línea para aplicar en la línea. *********** CÁLCULOS *********** Se obtienen las medidas de la plataforma y el tipo de perfil del que está conformada, con estos datos procedemos a realizar los cálculos para determinar si al realizar la expansión de la plataforma no se compromete su seguridad e integridad. En los cálculos nos enfocamos en las columnas de la plataforma debido a que son los elementos que recibirán las modificaciones (Aumento de longitud). Para ello obtenemos los datos de las vigas de la plataforma por parte del cliente y las propiedades del material del libro de mecánica de materiales de Beer and Johnston. .. figure:: images/fig_1_Propiedades_perfil.png :width: 8cm :align: center :alt: Geometría :figclass: align-center Tabla 1. Propiedades geométricas del Perfil .. figure:: images/fig_2_Propiedades_aceroA36.png :width: 6cm :align: center :alt: Geometría :figclass: align-center Tabla 2. Propiedades del Acero A36 Luego mostramos las cargas aplicadas en la plataforma para ello nos basamos en la NSR 10 que nos indica que la plataforma debe soportar al menos 100kg por cada metro cuadrado, además se incluye el peso de la plataforma siendo estas las cargas a las que están sometidas las columnas. .. figure:: images/fig_3_FuerzaAplicadaViga.png :width: 8cm :align: center :alt: Geometría :figclass: align-center Tabla 3. Fuerzas Aplicadas en la Viga De esta manera obtenemos que la columna esta sometida a las siguientes cargas: .. figure:: images/fig_4_DiagCuerpoLibreViga.png :width: 16cm :align: center :alt: Geometría :figclass: align-center Ilustración 1. Diagrama de Cuerpo Libre de la Viga Con las cargas obtenidas y las propiedades de la viga se distribuye la carga en 8 vigas y se determinan las reacciones de cada columna. .. figure:: images/fig_5_ReaccionesColumnas.png :width: 6cm :align: center :alt: Geometría :figclass: align-center Tabla 4. Reacciones en las columnas Con estas reacciones se procede a obtener el estado de esfuerzos en la columna y de esta forma comparar con el esfuerzo de fluencia del material, de esta forma obtenemos si la columna soporta al aumento de la altitud. .. figure:: images/fig_6_EsfuerzosColumnas.png :width: 8cm :align: center :alt: Geometría :figclass: align-center Tabla 5. Esfuerzos en la Columna Con estos resultados obtenemos que la viga continúa soportando las cargas aplicadas obteniendo un factor de seguridad de 1.16. Una de las primeras preocupaciones ante el aumento de altura en la estructura es el pandeo de las vigas para ello se emplea la fórmula de Euler para el pandeo mediante la cual determinamos la carga necesaria para el pandeo de la viga. .. figure:: images/fig_7_PandeoColumna.png :width: 6cm :align: center :alt: Geometría :figclass: align-center Tabla 6. Pandeo de la Columna Con esta carga la comparamos con la carga aplicada en la estructura y podemos decir que la carga de prueba es menor a la carga necesaria para el pandeo de las columnas. Luego procedemos a realizar los cálculos de la deflexión de las vigas ante las fuerzas aplicadas, determinamos si la estructura continúa cumpliendo los requerimientos de seguridad según la norma NSR 10. .. figure:: images/fig_8_DeflexionColumna.png :width: 6cm :align: center :alt: Geometría :figclass: align-center Tabla 7. Deflexión de la columna Como podemos ver en la tabla se determina que la deriva (Deformación Horizontal) de la viga consta de 11 cm, pero la norma NSR 10 nos indica que esta deformación no debe superar el 1% de la longitud de la viga; siendo esta distancia de 3.1 cm. Esto se comprueba mediante una simulación realizada por elementos finitos, en el cual se simulan las cargas a las que está sometida la plataforma y de esta manera obtenemos la deformación de la plataforma. .. figure:: images/fig_9_DeformacionPlataforma.png :width: 16cm :align: center :alt: Geometría :figclass: align-center Ilustración 2. Simulación de la Plataforma Al realizar la simulación vemos que la plataforma tiene una máxima deformación de 6cm que es menor a lo predicho en el modelo, lo que nos indica que estamos en el lado conservador. Debido a esto se propone emplear un cambio en la estructura al reforzar la conexión entre la plataforma y las columnas al emplear una viga con el fin de aumentar la rigidez de la plataforma. .. figure:: images/fig_10_Tensores_refuerzo.png :width: 16cm :align: center :alt: Geometría :figclass: align-center Ilustración 3. Propuesta de Plataforma Se realiza una simulación con elementos finitos para comprobar si al realizar este refuerzo efectivamente se disminuye la deformación horizontal de la plataforma. En esta simulación se emplean las mismas cargas obtenidas anteriormente en los cálculos y se ubica un perfil en C de 4in x 4.5 como viga de refuerzo en los marcos. .. figure:: images/fig_11_DeformacionPlataformaReforzada.png :width: 16cm :align: center :alt: Geometría :figclass: align-center Ilustración 4. simulación de la Plataforma con Refuerzo Al realizar la simulación obtenemos que al emplear el refuerzo en la plataforma se disminuye la deformación horizontal de la plataforma hasta 1cm lo que permite que la deriva no supere lo indicado en la NSR 10. Además se verifica que la estructura soporte las cargas aplicadas. .. figure:: images/fig_12_Factor_Seguridad.png :width: 16cm :align: center :alt: Geometría :figclass: align-center Ilustración 5. Factor de seguridad en la plataforma con refuerzo. Con la simulación obtenemos que la plataforma continua soportando las cargas aplicadas.