Grua Torre t3

of 30/30
UNIVERSIDAD PRIVADA DEL NORTE INTRODUCCION El desarrollo de una grúa como un proyecto, permite la fácil comprensión de la ciencia en aspectos de la vida cotidiana como la construcción y el desarrollo de nuevas tecnologías, así como la comprensión del funcionamiento de elementos estructurales como la polea. Además de esto en cierto grado comprender que las grúas como todo invento surgieron de una necesidad que llenar, y cumplen una función básica. De esta forma además de simplemente reflejar su funcionamiento se puede ver su contexto histórico como un invento que ha ido evolucionando de una idea a muchos hechos como son la grúa torre o la grúa telescópica. Sin embargo creemos que muchas mejoras están por implementarse y muchos inventos están por descubrirse. Actualmente, el uso de las grúas torre en las grandes obras y construcciones de Ingeniería Civil está tan extendido que la mayoría de la población no repara ni en la complejidad que estas estructuras conlleva ni en las graves consecuencias que podría tener el fallo de las mismas. Página 1
  • date post

    27-Dec-2015
  • Category

    Documents

  • view

    32
  • download

    0

Embed Size (px)

Transcript of Grua Torre t3

UNIVERSIDAD PRIVADA DEL NORTE

UNIVERSIDAD PRIVADA DEL NORTE

INTRODUCCION

El desarrollo de una gra como un proyecto, permite la fcil comprensin de la ciencia en aspectos de la vida cotidiana como la construccin y el desarrollo de nuevas tecnologas, as como la comprensin del funcionamiento de elementos estructurales como la polea. Adems de esto en cierto grado comprender que las gras como todo invento surgieron de una necesidad que llenar, y cumplen una funcin bsica. De esta forma adems de simplemente reflejar su funcionamiento se puede ver su contexto histrico como un invento que ha ido evolucionando de una idea a muchos hechos como son la gra torre o la gra telescpica. Sin embargo creemos que muchas mejoras estn por implementarse y muchos inventos estn por descubrirse.Actualmente, el uso de las gras torre en las grandes obras y construcciones de Ingeniera Civil est tan extendido que la mayora de la poblacin no repara ni en la complejidad que estas estructuras conlleva ni en las graves consecuencias que podra tener el fallo de las mismas.

PROBLEMATICA:

Con el paso del tiempo, nuevas necesidades se crean en toda rea o mbito y una de esas reas es la industria de la construccin, a la velocidad vertiginosa que vamos creciendo, tambin se acelera los procesos de produccin y origina nuevos retos.

Las construcciones antiguas tambin requirieron y necesitaron una manera ms eficiente de acelerar procesos, es por esos que se empez creando nuevas herramientas, artefactos que de alguna manera u otra ayudaba.

Por ejemplo los primeros vestigios de uso de gras lo hicieron los griegos, con rampas y pinzas de hierro. Los romanos crearon el puntal de carga, luego eso dio origen a los trispastos que era una especie de gra antigua que consista de 3 poleas y tena una ventaja mecnica de 3:1

Y con la creacin de estas herramientas se fue dando una solucin al problema de cargas, levantamiento de cargas mayores con esfuerzos mucho menores, y as acelerando el proceso constructivo.

SOLUCION A LA PROBLEMTICA:

Con el avance de la ciencia y tecnologa, la gra ha ido evolucionando que hoy en da contamos con un sin nmero de tipos de gra, todas ellas muy eficaces.Todo ese avance ha sido sistemtico, es decir, poco a poco ha ido evolucionando. Y as hemos podido dar solucin al problema de levantamiento de cargas, por ejemplo en una obra de gran envergadura, si no hubiera gras el tiempo para terminarla sera mucho ms y el costo sera alto.

JUSTIFICACION

El prototipo de la gra que estamos realizando en grupo, se realiza por muchos motivos como el querer aprender y obtener la experiencia que puede servir en nuestro futuro profesional y que permite conocer de antemano materiales para la construccin de proyectos o maquetas.

Conocimientos tiles para estudiantes que deseen incursionar en verdaderos proyectos en un futuro, adems lo ms importante, la comprensin de fuerzas fsicas, la resistencia, tensiones y la potencia inciden en un mayor conocimiento de la construccin as como en el desarrollo de las habilidades en el campo de la ingeniera y la construccin.

OBJETIVOS

Clasificar y describir los tipos fuerza actuantes. Analizar los esfuerzos y su aplicacin en el proyecto. Describir distintas partes de nuestro proyecto

MARCO TEORICO

LA TORRE GRUA

Conceptos Preliminares

Breve Historia de la Gra :A travs de la historia, el ser humano se ha visto en la necesidad de crear elementos que le permitan trabajar y vivir de forma ms cmoda. Esta necesidad lo ha llevado a desarrollar una serie de herramientas, equipos y maquinarias acorde con sus requerimientos, siendo, el principal objetivo, lograr que estos elementos sean cada vez ms perfectos, simples, tiles, poli funcionales y accesibles.

Todo esto ha demandado realizar una constante bsqueda de nuevos materiales, modelos y tcnicas de trabajo. Bsqueda que se ha traducido en un desarrollo tecnolgico que cuyo ritmo de crecimiento permanece hasta nuestros das. La industria de la construccin no ha sido la excepcin a este proceso de cambios. Hoy en da se cuenta con una amplia gama de elementos auxiliares, que facilitan la labor de quienes desempean cada una de las etapas constructivas. Ello ha venido a automatizar la mayora de las tareas constructivas, mediante mquinas que hacen posible que el proceso de construccin sea ms rpido, fcil, seguro, de mayor calidad y de menor costo, mejorndose considerablemente la productividad.

De forma especfica, en la edificacin en altura ha sido especialmente fructfero el desarrollo de las gras. Ellas han debido sufrir modificaciones para responder eficientemente a las exigencias de altura y capacidad que demanda el sector de la construccin. Las primeras gras fueron inventadas en la antigua Grecia y eran accionadas por hombres o animales. Estas gras eran utilizadas principalmente para la construccin de edificios altos. Posteriormente, fueron desarrollndose gras ms grandes utilizando poleas para permitir la elevacin de mayores pesos.

En la Alta Edad Media eran utilizadas en los puertos y astilleros para la estiba y construccin de los barcos. Algunas de ellas fueron construidas ancladas a torres de piedra para dar estabilidad adicional. Las primeras gras se construyeron de madera, pero desde la llegada de la revolucin industrial los materiales ms utilizados son el hierro fundido y el acero.

La primera energa mecnica fue proporcionada por mquinas de vapor en el siglo XVIII. Las gras modernas utilizan generalmente los motores de combustin interna o los sistemas de motor elctrico e hidrulicos para proporcionar fuerzas mucho mayores, aunque las gras manuales todava se utilizan en pequeos trabajos o donde es poco rentable disponer de energa. Existen muchos tipos de gras diferentes, cada una adaptada a un propsito especfico. Los tamaos se extienden desde las ms pequeas gras de horca, usadas en el interior de los talleres, las gras torres (sobre las que trata el presente escrito), usadas para construir edificios altos, hasta las gras flotantes, utilizadas para construir aparejos de aceite y para rescatar barcos encallados.

GRUAS EN LA ANTIGUA GRECIALos primeros vestigios del uso de las gras aparecen en la antigua Grecia alrededor del siglo IV, consisten en marcas de pinzas de hierro en los bloques de piedra de los templos. Estas marcas evidencian el propsito de elevacin, ya que estn realizadas en el centro de gravedad o en paredes equidistantes de un punto sobre el centro de gravedad de los bloques.

La introduccin del torno y la polea pronto conduce a un reemplazo extenso de rampas como los medios principales del movimiento vertical. Durante los siguientes doscientos aos, los edificios griegos contemplan un manejo de los pesos ms livianos pues la nueva tcnica de elevacin permiti la carga de muchas piedras ms pequeas (por ser ms prctico) que pocas piedras ms grandes, contrastando con el perodo arcaico y su tendencia a los tamaos de bloque cada vez mayores. As, por ejemplo, la prctica de erigir grandes columnas monolticas fue abandonada prcticamente para luego usar varias ruedas que conforman cada una de ellas. Aunque las circunstancias exactas del cambio de la rampa a la tecnologa de la gra siguen siendo confusas, se ha considerado que las condiciones sociales y polticas voltiles de Grecia hicieron, para los profesionales de la construccin, ms convenientes el empleo de los equipos pequeos que de los instrumentos grandes controlados por manos inexpertas. De este modo, se prefiri la gra a la rampa, pues esta ltima, que haba sido habitual en las sociedades autocrticas de Egipto y Asiria, requera mucho trabajo. Alrededor del siglo IV, los tamaos de bloque en los templos griegos comenzaron, de nuevo, a parecerse a sus precursores arcaicos, este hecho pareca indicar que se deba haber encontrado la forma de usar una polea compuesta sofisticada en las obras griegas ms avanzadas del momento.GRAS EN LA ANTIGUA ROMA.

El apogeo de la gra en pocas antiguas lleg antes del Imperio Romano, cuando se increment el trabajo de construccin en edificios que alcanzaron dimensiones enormes. Los romanos adoptaron la gra griega y la desarrollaron. La gra romana ms simple, el Trispastos, consisti en una horca de una sola viga, un torno, una cuerda, y un bloque que contena tres poleas. Teniendo as una ventaja mecnica de 3:1, se ha calculado que un solo hombre que trabajaba con el torno podra levantar 150 kilogramos (3 poleas x 50 kg = 150), cuando 50 kilogramos representan el esfuerzo mximo que un hombre puede ejercer durante un perodo de tiempo largo.

Figura 1. Reconstruccin de un Polyspastos romano de 10,5m de altura. Tipos ms pesados de gra ofrecieron cinco poleas (Pentaspastos) o, en el caso ms grande, un sistema de tres por cinco poleas (Polyspastos) con dos, tres o cuatro mstiles, dependiendo de la carga mxima. El Polyspastos (ver figura 1), cuando era operado por cuatro hombres en ambos lados del torno, poda levantar hasta 3000 kg (3 cuerdas x 5 poleas x 4 hombres x 50 kilogramos = 3000 kg). En caso de que el torno fuera sustituido por un acoplamiento, la carga mxima incluso se dobl a 6000 kg con solamente la mitad del equipo, puesto que el acoplamiento posee una ventaja mecnica superior debido a su dimetro ms grande. Esto signific que, con respecto a la construccin de las pirmides egipcias, donde eran necesarios cerca de 50 hombres para mover un bloque de piedra de 2,5 toneladas por encima de la rampa (50 kg por personas), la capacidad de elevacin del Polyspastos romano demostr ser 60 veces ms alta (3000 kg por persona).

Sin embargo, los edificios romanos ofrecen numerosos bloques de piedra mucho ms pesados que sos, lo que indica que la capacidad de elevacin total de los romanos iba mucho ms all que la de cualquier gra sola. En el templo de Jpiter en Baalbek, los bloques pesan hasta 60 tn cada uno, y las cornisas de la esquina incluso hasta 100 tn, todas levantadas a una altura de 19 metros sobre la tierra. En Roma, el bloque capital de la columna Trajana pesa 53,3 tn que tuvieron que ser levantadas a una altura de 34 m.

Se asume que los ingenieros romanos lograron la elevacin de estos pesos extraordinarios por dos medios: primero, segn lo sugerido por Hern, una torre de elevacin fue instalada y cuatro mstiles fueron arreglados en la forma de un cuadriltero con los lados paralelos (no muy diferente a una torre, pero con la columna en el medio de la estructura). En segundo lugar, una multiplicidad de cabrestantes (que, aunque tienen un cociente de palanca ms bajo que los acoplamientos, se poda instalar en mayor nmero, hacindolo funcionar por ms hombres o animales) fue colocada en la tierra alrededor de la torre. La capacidad de elevacin mxima de un solo cabrestante se puede establecer por el nmero de agujeros del hierro en el monolito. En el caso de los bloques del arquitrabe de Baalbek, que pesan entre 55 y 60 t, ocho agujeros sugieren un peso de 7,5 tn. La elevacin de tales pesos pesados es una accin concentrada que requiri una gran cantidad de coordinacin entre los grupos de trabajo que aplicaban la fuerza a los cabrestantes.

GRAS MEDIEVALES.

La gra de acoplamientos fue reintroducida en una escala grande despus de que la tecnologa hubiera cado en desuso en Europa occidental con el fallecimiento del Imperio Romano Occidental.

La referencia ms cercana a un acoplamiento reaparece en la literatura archivada en Francia cerca del 1225, seguido por una pintura iluminada en un manuscrito probablemente tambin de origen francs con fecha de 1240.

Figura 2. Reconstruccin de una gra medieval de prtico.En la navegacin, las aplicaciones ms cercanas de las gras de puerto se documentan para Utrecht en 1244, Amberes en 1263, Brujas en 1288 y Hamburgo en 1291, mientras que en Inglaterra el acoplamiento no se registra antes de 1331.

Generalmente, el transporte vertical era ms seguro y ms barato hecho por las gras (ver figura 2) que por otros mtodos comunes para la poca. Las reas de puertos, minas, y, particularmente, los edificios (en donde la gra de acoplamientos desempe un papel importante en la construccin de las catedrales gticas altas) eran las principales zonas de funcionamiento.

ANTECEDENTES HISTRICOS DE LA GRA TORRE.

Las gras se han ido optimizando dando origen, finalmente, a una mquina de funcionamiento electromecnico que es capaz de levantar y trasladar materiales tales como hormign, madera, acero, paneles, etc. mediante un gancho suspendido de un brazo horizontal giratorio, como cualquier gra pluma, pero con la diferencia de que adems est provista de una torre vertical, sobre la cual se monta la pluma de la gra, permitiendo que pueda ser utilizable a diferentes alturas, ya que consiente la adicin de tramos a la torre, segn se requiera, viniendo a solucionar el principal limitante de las gras.

Esta nueva mquina es la que hoy se conoce como gra torre, la que desde sus primeras apariciones, vino a revolucionar por completo las tcnicas de construccin existentes, logrando consolidarse como un elemento imprescindible no slo en la industria de la construccin, sino que tambin en otras actividades como son servicios portuarios y construccin naval.

Las primeras gras torre se fabricaron en Europa, en la dcada de los 50. El sector de la construccin, en ese entonces, tuvo que buscar nuevas herramientas para hacer frente a la reconstruccin que tuvo que llevarse a cabo despus de la Segunda Guerra Mundial.

Figura3. Antecedente de la gra torre.

Los primeros elevadores parecidos a las gras fueron realizados a partir de una torre con pilote y el brazo constituido por una plataforma fija (ver figura 3). Slo a principios de los aos 60 se comenzaron a construir gras torre con rotacin en alto.

Las gras torre han evolucionado bastante desde entonces, ya que el propsito fundamental ha sido crear diseos cada vez ms verstiles, de mayor rendimiento y de mayor fiabilidad, resolviendo especficamente problemas concretos de aplicacin. Este hecho ha llevado a la creacin de distintos tipos de gras torre acordes a las condiciones y exigencias del lugar mismo donde trabajar la misma (accesibilidad, tipo de terreno, espacio, tiempo, etc.). Por otro lado, las constantes exigencias de tamao y capacidad, han demandado tambin la creacin de avanzados sistemas de seguridad, control y manejo.

Un gran avance en las gras torre, ha sido el diseo independiente de conjuntos o mdulos, reemplazando la concepcin de una gra como unidad. Esto permite combinar los distintos elementos de la gra, de acuerdo con las condiciones de trabajo brindando adems, la posibilidad de modificar caractersticas iniciales, de forma sencilla, en cualquier momento y con una mnima inversin.

DESCRIPCIN DE LA GRA TORRE.

La gra torre es un aparato de elevacin de funcionamiento discontinuo, destinado a elevar y distribuir las cargas mediante un gancho suspendido de un cable, desplazndose por un carro a lo largo de una pluma.

Es orientable y su soporte giratorio se monta sobre la parte superior de una torre vertical, cuya parte inferior se une a la base de la gra. Suele ser de instalacin temporal, y est concebida para soportar frecuentes montajes y desmontajes, as como traslados entre distintos emplazamientos. Se utiliza sobretodo en las obras de construccin.

Este tipo de gra est constituido esencialmente por una torre metlica, con un brazo horizontal giratorio, y los motores de orientacin, elevacin y distribucin o traslacin de la carga. (ver figura 4)

La torre puede empotrarse en el suelo, inmovilizada sin ruedas (como es el caso del modelo objeto de estudio del presente proyecto) o bien desplazarse sobre vas rectas o curvas. Las operaciones de montaje deben ser realizadas por personal especializado. Asimismo las operaciones de mantenimiento y conservacin se realizarn de acuerdo con las normas dadas por el fabricante.

Figura 4. Componentes de la gra torre.COMPONENTES DE LA GRA TORRE.

MSTIL O TORRE.

El mstil o torre consiste en una estructura de celosa metlica de seccin normalmente cuadrada, cuya principal misin es dotar a la gra de altura suficiente. Normalmente est formada por mdulos de celosa que facilitan el transporte de la gra. Para el montaje se unirn estos mdulos, mediante tornillos, llegando todos unidos a la altura proyectada. Su forma y dimensin vara segn las caractersticas necesarias de peso y altura.

Figura 5. Segmento superior de la torre.

En la parte superior del mstil se sita la zona giratoria que aporta a la gra un movimiento de 360 horizontales. Tambin segn el modelo puede disponer de una cabina para su manejo por parte de un operario. (ver figura 5).Para el acceso de operarios dispondr de una escala metlica fijada a la estructura.

FLECHA O PLUMA.

La flecha es una estructura de celosa metlica de seccin normalmente triangular, cuya principal misin es dotar a la gra del radio o alcance necesario (ver figura 6). Su forma y dimensin vara segn las caractersticas necesarias de peso y longitud. Tambin se le suele llamar pluma.

Al igual que el mstil suele tener una estructura modular para facilitar su transporte. Para desplazarse el personal especializado durante los trabajos de montaje, revisin y mantenimiento a lo largo de la flecha dispondr de un elemento longitudinal, cable fiador, al que se pueda sujetar el mosquetn del cinturn de seguridad.

Figura 6. Flecha o pluma.

CONTRAFLECHA.

La longitud de la contraflecha (ver figura 7) oscila entre el 30 y el 35 % de la longitud de la pluma. Al final de la contraflecha se colocan los contrapesos. Esta unido al mstil en la zona opuesta a la unin con la flecha. Posee una base robusta formada por varios perfiles metlicos y encima de ellos existe una especie de pasarela para facilitar el paso del personal desde el mstil hasta los contrapesos. Las secciones de los perfiles dependern de los contrapesos que se van a colocar.

Figura 7. Contraflecha

CONTRAPESO.

Se conoce como contrapeso a las estructuras de hormign prefabricado que se colocan en la contraflecha (ver figura 7) para estabilizar el peso y la inercia que se produce en la flecha gra. Deben estabilizar la gra tanto en reposo como en funcionamiento.

Tanto estos bloques como los que forman el lastre deben de llevar identificado su peso de forma legible e indeleble.

LASTRE.

El lastre puede estar formado por una zapata enterrada o bien por varias piezas de hormign prefabricado en la base de la gra (ver figura 8).

Su misin es estabilizar la gra frente al peso propio, al peso que pueda trasladar y a las condiciones ambientales adversas (viento).

Figura 8. Lastre.

CARRO DE PLUMA.

Otro de los componentes de la gra torre es el carro de pluma. Consiste en un carro que se mueve a lo largo de la flecha a travs de unos carriles. (Ver figura 9). Este movimiento da la maniobrabilidad necesaria en la gra. Es metlico, de forma que soporte el peso a levantar.

Figura 9. Carro.

CABLE DE ELEVACIN Y RGANO DE APREHENSIN O GANCHO.

El cable de elevacin es una de las partes ms delicadas de la gra y, para que d un rendimiento adecuado, es preciso que sea usado y mantenido correctamente.

Debe estar perfectamente tensado y se realiza un seguimiento peridico para que, durante su enrollamiento en el tambor no se entrecruce, ya que dara lugar a aplastamientos.

El gancho est provisto de un dispositivo que permite la fcil entrada de cables de las eslingas y estrobos, y de forma automtica los retenga impidiendo su salida si no se acta manualmente, tal y como se puede observar en la figura 10.

Figura 10. Gancho.

MOTORES.

La gra ms genrica est formada por cuatro motores elctricos que le permiten realizar los cuatro movimientos que se observan en la figura 11.

Motor de elevacin: permite el movimiento vertical de la carga.

Motor de distribucin: da el movimiento del carro a lo largo de la pluma

Motor de orientacin: permite el giro de 360, en el plano horizontal, de la estructura superior de la gra.

Motor de translacin: desplazamiento de la gra, en su conjunto, sobre carriles. Para realizar este movimiento es necesario que la gra este en reposo.

Figura 11. Movimientos de la gra.

CLASIFICACIN DE LAS GRAS TORRE.

Esta clasificacin est basada en la instruccin tcnica MIE-AEM-2. Dentro de los tipos aqu descritos pueden hacerse nuevas divisiones dependiendo de la capacidad de carga, la altura o la longitud de alcance de la flecha.

Gra Torre Fija o Estacionaria: Gra torre cuya base no posee medios de translacin o que poseyndolos no son utilizables en el emplazamiento, o aquellas en que la base es una fundacin o cualquier otro conjunto fijo.

Gra Torre Desplazable en Servicio: Es aquella cuya base est dotada de medios propios de traslacin sobre carriles u otros medios y cuya altura mxima de montaje es tal que sin ningn medio de anclaje adicional sea estable tanto en servicio, como fuera de servicio, para las solicitaciones a las que vaya a estar sometida.

Gra Torre Desmontable: Gra torre, concebida para su utilizacin en las obras de construccin u otras aplicaciones, diseada para soportar frecuentes montajes y desmontajes, as como traslados entre distintos emplazamientos.

Gra torre Auto Desplegable: Gra pluma orientable en la que la pluma se monta sobre la parte superior de una torre vertical orientable, donde su parte inferior se une a la base de la gra a travs de un soporte giratorio y que est provista de los accesorios necesarios para permitir un rpido plegado y desplegado de la torre y pluma (ver figura 12).

Gra Torre Auto Desplegable Monobloc: Gra auto desplegable cuya torre est constituida por un solo bloque y que no requiere elementos estructurales adicionales para su instalacin, pudiendo ir provista de ruedas para facilitar su desplazamiento.

Gra Torre Trepadora: Gra torre instalada sobre la estructura de una obra en curso de construccin y que se desplaza de abajo hacia arriba por sus propios medios al ritmo y medida que la construccin progresa (ver figura 13). Gra Ciudad (City Crane): Este tipo de gras (al cual corresponde la gra torre que se analiza en este proyecto) se est usando especialmente, para el trabajo de construccin en lugares ya edificados, como en la renovacin de edificios en las zonas antiguas de las ciudades, bloques cercanos entre s, restauracin de fachadas, enmaderado de edificios histricos. Se necesitan gras con una tecnologa capaz de resolver los problemas especficos de este tipo de construcciones y que, a modo de ejemplo, pueden ser: poco espacio entre el edificio y la calle con una acera muy pequea, calles muy estrechas, montajes a realizar en patios, huecos de ascensores o lado opuesto de la calle y ello con dificultades adicionales como que el trfico no pueda ser cerrado totalmente o durante muy poco tiempo, suelos de escasa capacidad para soportar cargas, etc.

Estas gras estn especialmente concebidas para que su montaje sea efectuado con un nmero de secuencias muy reducido y deben ofrecer las siguientes caractersticas bsicas:

* Base que ocupe un reducido espacio y que adems sea capaz de soportar las cargas por esquina a que han de estar sometidas. Estas bases normalmente tienen forma de cruz y deben ser fcilmente convertibles en carretn para instalar sobre va.

* Torres de seccin reducida y compacta para permitir su instalacin en huecos muy reducidos y para ahorrar espacio de transporte.

Figura 12. Gra torre auto desplegable

Figura 13. Gra torre trepadora.

BIBLIOGRAFA:

Rebollo Jiemnez, Francisco Julian, Verificacion Estructural de una Grua Torre, Ing. Tcnica, Industrial y mecnica,Universidad Carlos III de Madrid, Leganes 2010

Pgina 21