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Calculadora de Capacidad de Carga de Andamios
La calculadora de diseño de miembros de andamio de SkyCiv Quick Design permite a los ingenieros diseñar andamios según los estándares AISC 360-16, BS ES 12811-1:2003, y AS / NZS 1576. La calculadora de capacidad de peso de andamios proporciona múltiples capacidades de diseño tanto para tubos como para abrazaderas de andamios. La herramienta de diseño proporciona resultados de utilización de andamios que se calculan y detallan en un informe profesional, permitiendo a los ingenieros verificar cada resultado y comprender los pasos de cálculo detrás de ellos. Usando el icono de la bandera en la parte superior izquierda de la calculadora , los siguientes estándares están disponibles en nuestro software de diseño de andamios:
Estados Unidos – AISC 360-16.
Normas Australianas – AS / NZS 1576 Requisitos Generales para Andamios.
Europa/Reino Unido – BS ES 12811-1:2003 Equipos de Trabajos Temporales – Andamios.
La calculadora de capacidad de carga del andamio requiere la geometría y el material del miembro del andamio, los datos del acoplamiento, las cargas de diseño (flexión, el cortante, axial y torsión) así como los factores de longitud efectiva. La calculadora puede ayudar a los ingenieros a calcular la capacidad de carga del andamio para obtener resultados que incluyen la compresión axial, capacidad de corte y capacidad de momento. La calculadora admite varios tipos de acoplamientos, incluidos acoplamientos de ángulo recto, acoplamientos paralelos, acoplamientos giratorios y acoplamientos tipo manguito de fricción
Acerca de la calculadora de capacidad de carga de andamios
¿Qué son los andamios de tubos y abrazaderas?
El andamio de tubos y abrazaderas es un tipo común de sistema de andamio que consta de abrazaderas y tubos de acero o aluminio (también conocido como acopladores o accesorios) para unir los tubos. Los andamios de tubos y acopladores son comunes en la industria de la construcción, donde se requieren estructuras temporales económicas y confiables para facilitar una construcción eficiente.
¿Qué es una abrazadera para andamios?
En andamios, un acoplador se refiere a un accesorio que se utiliza para conectar dos miembros del andamio. Los acoplamientos vienen en diferentes tipos y opciones.
Las abrazaderas en ángulo recto se utilizan para conectar tubos de andamios horizontales y verticales y las abrazaderas giratorias se utilizan para conectar los refuerzos a la estructura. Se pueden utilizar abrazaderas de extremo a extremo, como acopladores de manguito o acopladores de pasador de unión, para extender un tramo recto de andamio. Un gato de tornillo (también conocido como pata ajustable) se puede utilizar como base inicial para andamios con una altura ajustable para garantizar que se pueda lograr un andamio nivelado incluso en superficies irregulares.
El tubo de andamio estándar tiene un 48.3 mm (1.900 pulgada) diámetro exterior (DE) y la mayoría de las abrazaderas están diseñadas para este tamaño estándar.
¿Qué acoplamientos están disponibles en la calculadora de capacidad de carga de andamios?
En la calculadora de capacidad de peso de andamios, las conexiones incluidas dependen de la norma de diseño a la que se hace referencia y de lo que se incluye en las disposiciones de esa norma de diseño.
La BS EN 12811-1:2003 El anexo C proporciona valores característicos de las resistencias para los siguientes acopladores:
- Acoplador en ángulo recto
- Acoplador de manga tipo fricción
- Acoplador giratorio
- Acoplador paralelo
Estos acopladores se dividen en acopladores clase A y clase B con la resistencia característica dada para cada uno con respecto a los tipos de carga que puede soportar. Un factor de seguridad parcial de 1.5 luego se utiliza para tener en cuenta la variabilidad de la acción de la carga y un factor de seguridad parcial de 1.1 se utiliza para la variabilidad de la resistencia. Por ejemplo, un acoplador en ángulo recto Clase A tiene una resistencia al deslizamiento característica de 10.0 kN. Entonces podemos determinar un límite de carga de trabajo de 10 / (1.1 * 1.5) = 6.1 kN para acopladores en ángulo recto Clase A que resisten una fuerza de deslizamiento.
AS/NZS 1576.2 (Acopladores y accesorios) proporciona orientación sobre los criterios mínimos de prueba para los siguientes acopladores:
- Acoplador en ángulo recto
- Acoplador giratorio
- Acopladores de extremo a extremo (Es decir. Acopladores de manguito tipo fricción)
- Acoplador paralelo
- Acoplador de travesaño (putlog)
- Pala de travesaño (putlog)
- Acoplador de retención
- Pata ajustable / Placa base ajustable / Placa base giratoria ajustable
- Abrazadera de ala
- Rueda de pivote simple
- Rueda ajustable
Para obtener el límite de carga de trabajo (WLL) las fuerzas de prueba mínimas requeridas para cumplir la norma deben reducirse mediante un factor de seguridad. AS/NZS 1576.2 no especifica explícitamente el factor de seguridad, excepto para las patas ajustables / Placas base, en las que un factor de seguridad de 2.5 se utiliza y para acopladores de ángulo recto y acopladores giratorios para resistencia al deslizamiento en los que un factor de seguridad de 2 se utiliza. Hemos considerado un factor de seguridad de 2.0 para todos los acopladores, excepto las bases, que generalmente ofrecen límites de carga de trabajo similares a los de BS EN 12811-1:2003. Por ejemplo, un acoplador en ángulo recto tiene una fuerza de prueba de deslizamiento de 12.5 kN. Entonces podemos determinar un límite mínimo de carga de trabajo de 12.5/2 = 6.25 kN para acopladores en ángulo recto que resisten una fuerza de deslizamiento.
Cuando un fabricante realiza pruebas más allá de los requisitos de la norma, puede lograr un límite de carga de trabajo más alto para su producto. Por simplicidad simplemente nos hemos referido a los requisitos mínimos de la norma. Cuando se utiliza el software de diseño de andamios SkyCiv, la conexión personalizada puede permitir al usuario especificar límites de carga de trabajo específicos proporcionados por un fabricante para una conexión.
Acoplador en ángulo recto
Los acopladores en ángulo recto conectan tubos de andamios exactamente en un ángulo de 90 grados (de ahí el nombre) creando uniones estables. Los acopladores en ángulo recto se utilizan comúnmente para conectar miembros de andamios verticales y horizontales.
Acoplador giratorio
El acoplador giratorio es similar al acoplador en ángulo recto, pero permite girar en lugar de tener una unión fija de 90 grados. Esto permite que los tubos del andamio giren de forma independiente cuando sea necesario y se puede utilizar para conectar elementos de arriostramiento o disposiciones no rectangulares dentro de la estructura del andamio.
Acopladores de extremo a extremo
Los acopladores de extremo a extremo unen dos miembros del andamio en línea recta. Estos se pueden colocar externamente al tubo del andamio (acopladores de manguito tipo fricción, acopladores de manguito externos) o internamente en el tubo del andamio (acopladores de pasador de unión expansibles). Estas conexiones permiten la transferencia de momentos entre miembros y la transferencia de fuerzas de compresión, sin embargo no proporcionan resistencia a tracción. Cuando se requiere transferencia de tracción, se debe utilizar en su lugar una disposición empalmada.
Los acopladores de pasador de junta expansible funcionan encajando dentro del andamio y luego expandiéndose al ras contra el interior del tubo del andamio.
Los acopladores de manguito se colocan fuera de los tubos del andamio y se aprietan para que queden al ras contra el exterior del tubo del andamio.
Acoplador paralelo
El acoplador paralelo se utiliza para crear una conexión de empalme o de solape entre tubos de andamio conectándolos en paralelo. Este tipo de conexión se puede utilizar para transferir fuerzas axiales entre miembros del andamio.
Gato de tornillo
Un gato de tornillo tiene una rosca que permite una base ajustable para soportar miembros verticales del andamio en la base de la estructura del andamio. Ajustando el gato de tornillo, el equipo de construcción puede montar andamios nivelados incluso en superficies irregulares. Luego, el gato de tornillo soporta la estructura del andamio transfiriendo fuerzas de compresión y cortantes a la cimentación.
Capacidad de carga del andamio
El tubo de andamio estándar tiene un 48.3 mm (1.900 pulgada) diámetro exterior. Dado que sólo se fabrican unos pocos espesores de sección y calidades de acero, sólo hay unas pocas capacidades de carga posibles para los andamios. Dado que es difícil identificar visualmente el espesor de la sección y el grado de un tubo de andamio en el sitio, generalmente se recomienda ser conservador y utilizar la sección más delgada y de menor grado que estaría disponible en el sitio en los cálculos de diseño.
Cuando el tubo del andamio resiste solo fuerzas de tracción, podemos calcular la capacidad de carga del andamio mediante la siguiente fórmula:
nortet = unt * Fy * Fi
donde:
- At es el área del tubo del andamio
- Fy es el límite elástico del tubo del andamio
- φ es un factor de seguridad de reducción de resistencia
Ejemplo de capacidad de carga de andamio
Para 250 MPa límite elástico 48,3×3.2 mm CHS la capacidad según el estándar australiano es:
nortet = unt * Fy * Fi
nortet = 453.4 mm2 * 250 MPa * 0.9 = 102.01 kN
Tablas de capacidad de carga de andamios
Se pueden tomar otras resistencias a tracción de la tabla de capacidad de carga del andamio a continuación. Los valores se han adoptado basándose en la fórmula de capacidad de carga del andamio para las normas de diseño pertinentes.
| Estándar de diseño | Sección de | Resistencia a tracción de diseño |
|---|---|---|
| Australia | 48.3×3.2 (Grado 250) | 102.01 |
| Europa | 48.3×3.2 (Grado 250) | 96.86 |
| US | 1.900×0.120 (Grado A53) | 88.2 (19.82 kip) |
La fórmula de capacidad de carga del andamio para un miembro a compresión es diferente, ya que el miembro puede pandearse debido a las fuerzas de compresión. Podemos calcular la capacidad de peso del andamio para diferentes longitudes efectivas de miembros de andamio a compresión utilizando la calculadora de Quick Design y una ejecución por lotes.
| Estándar de diseño | Sección de | El (m) | |||||
| 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | ||
| Australia | 48.3×3.2 (Grado 250) | 102.01 kN | 86.67 kN | 44.2 kN | 21.26 kN | 12.24 kN | 7.93 kN |
| Europa | 48.3×3.2 (Grado 250) | 96.86 kN | 72.23 kN | 36.38 kN | 19.04 kN | 11.44 kN | 7.6 kN |
También podemos construir una tabla para el tamaño típico de andamio utilizado en los EE. UU. para diferentes tramos para obtener más ejemplos de capacidad de carga de andamios.
| Estándar | Tamaño | El (ft) | ||||
| 3 | 6 | 9 | 12 | 15 | ||
| US | 1.900×0.120 (A53) | 16.8 kip | 10.23 kip | 4.89 kip | 2.75 kip | 1.76 kip |
¿Qué parámetros de longitud efectiva se utilizan en la calculadora de capacidad de carga de andamios?
Los perfiles redondos HSS o CHS no son susceptibles al pandeo lateral-torsional (pandeo bajo flexión) sin embargo, pueden pandearse debido a fuerzas de compresión. El software de diseño de andamios SkyCiv toma una entrada para el factor de longitud efectiva que se utiliza en los cálculos de pandeo. Cuando se utiliza la integración SkyCiv S3D para el software de andamios, los factores de longitud efectiva se pueden generar automáticamente en función de las restricciones de los miembros en el modelo.
Está disponible una versión integrada de la calculadora para SkyCiv S3D para importar todos los miembros elegibles al módulo de diseño de andamios y ejecutar todas las comprobaciones de capacidad de carga de los andamios a la vez. La integración puede determinar automáticamente factores de longitud efectiva apropiados en función de las restricciones de los miembros en el modelo. Puede obtener más información sobre el uso de la integración en nuestro Tutorial de diseño de andamios en SkyCiv S3D.
¿Qué cargas deben considerarse para los andamios?
Los ingenieros que trabajen en sistemas de andamios deben diseñarlos para resistir varios tipos de cargas, estas cargas incluyen:
- Cargas muertas generalmente del peso del propio sistema de andamios.
- Cargas vivas generalmente de trabajadores y equipos utilizados en los andamios.
- Cargas de viento dependen de las condiciones locales y estándares.
- Cargas de nieve donde sea aplicable y dependiendo de las condiciones locales y estándares.
- Cargas sísmicas en áreas propensas a terremotos y dependiendo de las condiciones locales y estándares.
Una vez que las cargas hayan sido determinadas por un ingeniero estructural calificado, pueden aplicarse en la sección de cargas de diseño de la calculadora en forma de flexión, el cortante, y fuerza axial.
¿Cómo funciona un gato de tornillo para andamio?
Un gato de tornillo puede resistir las fuerzas de compresión y cortantes transferidas a través del andamio y luego transferir las fuerzas al suelo. Se utiliza una placa base para distribuir las fuerzas de compresión sobre un área de apoyo mayor y comúnmente se coloca un tablón de reparto debajo de la base para ganar área de apoyo adicional y, por lo tanto, aumentar la capacidad portante. Las bases a menudo tienen orificios para anclajes que se pueden instalar en un hormigón de limpieza o en una cimentación para ayudar a resistir las fuerzas cortantes y evitar el deslizamiento de la base del andamio.
La norma europea de andamios incluye una disposición para el diseño de gatos de tornillo en el Anexo B.
El estándar australiano AS 1576.2 Sección de 4.3 analiza el límite mínimo de carga de trabajo para gatos de tornillo ajustables de acero y aluminio.
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