El documento presenta el análisis del diseño de una estructura metálica para soportar un puente grúa móvil de 5 toneladas. Los objetivos son calcular las fuerzas en las columnas y zapatas, y verificar sus factores de falla. Se describen las características del puente grúa y se especifican las propiedades del acero ASTM A36 que compone la estructura. Luego, se realizan cálculos de áreas, volúmenes, masas y fuerzas en las columnas y zapatas, verificando que cumplen

1. Universidad Privada del Norte (UPN-LIMA),
Escuela de Ingeniería Industrial
Puente Grúa en Minera Alpamarca – Volcan.
AUTORES:
I. Barrientos Avendaño Jose Luis
II. Ortiz Rojas Carlos Jesús
III. Huamán suroeachin evelyn
DOCENTE:
Durand Porras Juan Carlos
LIMA – PERU.
2015

2. 2
CONTENIDO
1. RESUMEN / ABSTRACT 3
2. INTRODUCCIÓN 3
3. OBJETIVOS 3
3.1 OBJETIVO GENERAL 3
3.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS 3
4. PROPIEDADES FISICO, MECANICA Y QUIMICAS DEL ELEMENTO
ESTRUCUTRAL SELECCIONADO
4.1 CARACTERISTICAS GENERALES PUENTE GRUA 4
4.2 ESTRUCTURA 4
4.3 UBICACIÓN DEL PUENTE GRUA EN ESTUDIO 5
4.4 CARACTERÍSTIAS DEL PUENTE GRUA – MONORIEL 6
4.5 PROPIEDADES FISICAS, MECANICAS Y QUIMICAS 7
4.6 ESPECIFICACIONES DEL ACERO ASTM A36 8
5. PLANO PUENTE GRUA EN ESTUDIO 9
6. APLICACIÓN DE CALCULOS DIMENSIONAMIENTO Y
VERIFICACION 10
7. INTERPRETACION DE RESULTADOS 13
8. CONCLUSIONES 14
9. RECOMENDACIONES 14
10. ANEXOS 15-21
11. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS 22

3. 3
1. RESUMEN / ABSTRACT
Los Puentes-Grúa son máquinas para elevación y transporte de materiales, tanto en interior como
en exterior, de uso muy común tanto en almacenes industriales, como talleres. Básicamente se
trata de una estructura elevada formada por una o varias vigas metálicas, con un sistema de
desplazamiento de 4 ruedas sobre rieles laterales, movidos por uno o más motores eléctricos, con
un sistema elevador central mediante polipasto y gancho.
2. INTRODUCCIÓN
Los primeros aparatos de elevación y transporte de cargas fueron las palancas, rodillos y planos
inclinados estos a su vez requería de un gran número de personas para su utilización en la
construcción de sus obras. Las primeras grúas fueron inventadas en la antigua Grecia.
En 1890 se desarrollan las primeras grúas operadas eléctricamente, lo hicieron con tres motores
un motor independiente para el movimiento del carro, otro para el puente y el último para el
sistema de levantamiento, logrando en un principio, conseguir bajas velocidades y capacidades
muy limitadas. Por sus propias necesidades y naturaleza, las industrias acereras a nivel mundial,
en conjuntos con los fabricantes y diseñadores de grúas han hecho posible que este se haya
tenido un progreso significativo durante los últimos años.
3. OBJETIVOS
3.1) Objetivo General
 Analizar el diseño de una estructura metálica que resiste el peso de un puente grúa
móvil de 5 toneladas.
3.2) Objetivos Específicos
 Calcular la fuerza ejercida en las columnas de la estructura y verificar su factor de
falla.
 Calcular la fuerza ejercida en las zapatas de las columnas y verificar su factor de
falla.
 Calcular las superficies y consumo de pintura.

4. 4
4. PROPIEDADES FISICO, MECANICA Y QUIMICAS DEL ELEMENTO
ESTRUCUTRAL.
4.1) CARACTERISTICAS GENERALES PUENTE GRUA
Una grúa es una máquina formada por un conjunto de mecanismos combinados entre sí en forma
armónica que recibe energía y la transforma en trabajo.
Las grúas pueden utilizarse en almacenes y en diversas líneas de producción como pueden ser en
fundición, en industrias de acero, cementera, azucarera, automotriz, minera, petrolera, etc. Así como
en plantas termoeléctricas, muelles y astilleros, sectores aduanales, plantas nucleares, talleres de
mantenimiento en donde se requiere manejar piezas de gran peso, cumpliendo con el requisito de
hacerlo con rapidez, eficiencia, precisión y seguridad.
4.2) ESTRUCTURA
La estructura principal de los puente grúa es, normalmente, bastante genérica para todos los tipos de
puente grúa. Se caracteriza porque en la gran mayoría de los casos contiene los siguientes elementos:
1) Polipasto o carro móvil principal
2) Viga principal de la grúa
3) Chapas de unión
4) Vigas testeras o testeros
5) Motor de traslación del puente
6) Mando de control cableado o radio control
7) Equipamiento eléctrico de la grúa
8) Equipamiento eléctrico del carro principal
a) Con interruptor de límite de izado
b) Con detector de carga

5. 5
9) Gancho de amortiguación
10) Montaje del raíl C
11) Fuente de alimentación eléctrica
4.3) UBICACIÓN DEL PUENTE GRUA EN ESTUDIO
El puente grúa en estudio pertenece al proyecto de INGENIERIA Y GERENCIA DE LA
CONSTRUCCION (ECM)-PROYECTO ALPAMARCA; se encuentra ubicado en la planta
concentradora de la COMPAÑÍA MINERA ALPAMARCA SAC. PROVINCIA DE YAULI
DEPARTAMENTO DE JUNIN

6. 6
4.4) CARACTERÍSTIAS DEL PUENTE GRUA - MONORIEL
Tipo de grúa ............................................................................ CXTD5t x 23.74m Hol:17.5SP
Luz .......................................................................................... 23.74 m
Carga de la grúa (SWL) ........................................................... 5 000 kg
Cantidad de polipastos PRINC ................................................. 1 ps
Luz del carro............................................................................ 2 000 mm
Uso de la grúa .......................................................................... Interior
Grupo de trabajo de la grúa ...................................................... CMAA D
Grupo de trabajo del puente ..................................................... FEM M6 (3m)
Velocidad de la grúa ................................................................ 32 m/min Continua
Coeficiente dinámico carga viva ............................................... 1.15
Coeficiente dinámico carga muerta ........................................... 1.10
Factor de empuje oblicuo ......................................................... 1.00
Aceleración de la grúa................................................................. 0.25 m/s²
Peso de la grúa (con polipasto) .................................................. 11 390 kg
Peso del puente de grúa (sin polipasto) ...................................... 10 520 kg
Peso del testero .......................................................................... 370 kg
Peso del motor de traslación ....................................................... 20 kg
Peso del tablero eléctrico del puente ........................................... 60 kg
Peso de la viga principal ............................................................. 3 690 kg
Peso de la plataforma de servicio de la grúa .............................. 1 420 kg
Tipo de viga principal (Welded Cajón) ...................................... 445/735/6/8/6/10-250
Tipo de plataforma de servicio ..................................................Loweredbottom 800 mm
Tipo de preparación de la superficie ......................................... SSPC-SP10
Tipo de barnizado .................................................................... A 76 μm, RAL1028
Polipasto eléctrico 1
Tipo de Carro ................................................................ Standard
Hoist load .................................................................... 5 000 kg
Recorrido de elevación ................................................ 17.5 m [máx. 20.0 m]
Tipo de polipasto ......................................................... CXT50410063P56FGD0S
Grupo de trabajo del polipasto ..................................... FEM M6 (3m)
Velocidad de elevación ............................................... 6/1 m/min 2 - velocidades
Peso del polipasto y del carro ........................................ 860 kg
Grupo de trabajo del carro ............................................. FEM M6 (3m)
Velocidad de del carro ................................................... 20 m/min Continua

7. 7
PROPIEDADES ELECTRICAS
Voltaje principal ...................................................................... 460 V /60 Hz
Tensión de control ................................................................... 115 V
Potencia nominal de la grúa ..................................................... 11.7 kW
Magnitud de los fusibles en el tablero de control del puente ...... 32 A
Máxima corriente de la grúa*) ................................................... 86.4 A
Corriente nominal de la grúa *).................................................. 22.4 A
Factor de potencia a la corriente de arranque ............................ 0.75
Factor de potencia a la corriente nominal .................................. 0.90
Caída de voltaje en alimentación del carro ................................<= 2.0 %
Caída de voltaje en alimentación de la grúa (conductor) ............ 2.2 % <= 4.0 %
4.5) PROPIEDADES FISICAS, MECANICAS Y QUIMICAS DEL ELEMENTO
ESTRUCTURAL SELECCIONADO:

8. 8
4.6) ESPECIFICACIONES DEL ACERO ASTM A36
El acero suave es el tipo más común de acero utilizado en la construcción, la manufactura y muchas
otras industrias. De los aceros al carbono, el acero ASTM A36 es una de las variedades más comunes
en parte debido a su bajo costo. Ofrece una excelente resistencia y fuerza para un acero bajo en
carbono y aleación. Aunque es propenso al óxido.
QUIMICA
Como todos los aceros, el A36 se compone predominantemente de hierro (98 a 99 por ciento). Sin
embargo, a diferencia de la mayoría de los aceros, tiene muy pocos elementos añadidos a él.
Contiene 0,18 por ciento de carbono, 0,2 por ciento de cobre y entre 0,8 y 0,9 por ciento de
manganeso para aumentar la fuerza y la resistencia. Tiene fósforo (0,04 por ciento máximo) e
impurezas de azufre (0,05 por ciento máximo) que pueden hacer el acero frágil si se añade en
cantidades demasiado grandes.
PROPIEDADES FÍSICAS
El acero A36 tiene una densidad o masa por unidad de volumen de 7,85 gramos (0,017 lb) por
centímetro cúbico o 0,284 libras (0,13 kg) por pulgada cúbica en medidas inglesas. Tiene un módulo
de elasticidad de 200 GPa o 29.000 ksi(199.948,01 MPa). También tiene un módulo de cizallamiento
de 79,3 GPa o 11.500 ksi (79.289,73 MPa).
PROPIEDADES MECÁNICAS
En términos de propiedades mecánicas, el acero A36 tiene una resistencia a la tensión o la cantidad
de presión necesaria para separar una barra de espesor establecido de 58.000 a 79.800 libras
(26.308,35 a 36.196,67 kg) por pulgada cuadrada. Tiene una resistencia de rendimiento de 36.300 psi
y un alargamiento del 20 por ciento.
APLICACIONES
Debido a que el ASTM A 36 tiene una composición química simple, es muy fácil de soldar, lo que lo
convierte en un material estructural atractivo en los oficios de construir donde puede ser encontrado
como un soporte temporal o permanente de material de revestimiento.
El ASTM A36 tiene una fuerza para ceder de 36.000 psi, y una capacidad de tensión de doblaje de
22.000 psi. Las propiedades del acero ASTM A36 permiten que se deforme rápidamente mientras se
incrementa la tensión más allá de su fuerza para ceder. Esta conductividad permite que los edificios
aguanten mucho más de los límites de una estructura en caso de emergencia, permitiendo que los
habitantes salgan de forma segura antes de que se colapse.
El ASTM A36 y otras aleaciones se pueden hacer en varias formas para la construcción de edificios.
Éstas incluyen tubos de acero; flancos anchos, o formas en W; vigas estándar estadounidenses con

9. 9
forma de I, o con forma en S; formas en T estructurales; canales, o formas en C; ángulos, o formas en
L; placas de acero; y barras de acero.
5. PLANO DEL PUENTE GRUA
FUENTE: Hoja de datos del fabricante KONECRANESLiftingBusinesses –Proyecto
ALPAMARCA

10. 10
6. APLICACIÓN DE CÁLCULOSEN EL
DIMENSIONAMIENTO Y VERIFICACION
 Calculo de áreas, volúmenes y masas
Vigas de puente grúa (02 unidades)
 A1= 0.445 x 0.01 = 0.00445 m2
 V1 = 0.00445 x 23.93 = 0.10649 m3
 A2 = (0.743 x 0.006)2 = 0.00892 m2
 V2 = 0.00892 x 23.93 = 0.21346 m3
 A3 = 0.680 x 0.02 = 0.01360 m2
 V3 = 0.01360 x 23.93 = 0.32545 m3
 VT = (0.10649 + 0.21336 + 0.32545) 2 = 1.2906 m3
 M = 1.2906 m3 x 7850 Kg/m3 = 10131.21 Kg.
 Según la hoja de datos del puente grua registra lo siguiente:
 Peso total del puente grua es 10520 Kg.
 Peso de pasarela en puente grua es 389 Kg
 Con estos datos seria:
 10520 - 389= 10 131 Kg (este peso es igual al calculado).

11. 11
 Columnas y cimentaciones
 A1 = 0.89 x 0.35 = 0.3115 m2
 V1 = 0.3115 x 0.016 = 0.00498 m3
 A2 = (0.253 x 0.0163)2 = 0.00825 m2
 A2 = 0.6454 x 0.0117 = 0.00755 m2
 AT 2 = 0.00825+0.00755 = 0.0158 m2
 A3 = 1.10 x 0.5 = 0.55 m2
 V3 = 0.55 x 6.68 = 3.674 m3
 A4 = 2.80 x 2.80 = 7.84 m2
 V4 = 7.84 x 0.90 = 7.056 m3
 VT = 3.674+7.056 = 10.73 m3
 DATOS
 Densidad especifica= 2400 Kg/m3
 Masa = volumen x densidad esp.
 M = 10.73m3 x 2400Kg/m3 = 25752 Kg

12. 12
DATOS:
Peso de estructura: 87 527.5 kg
Peso de puente grúa: 16 390 kg
Peso total: 103 917.5 kg
Número total de columnas: 22 columnas
Cargas distribuidas = peso total / número de columnas
C. distribuidas = 103 917.5 / 22 = 4723.52 Kg
Corte 1 (Tensión en la columna)
T columna= F/A
T columna = 4723.52 Kg / 0.0158 m2
T columna = 298 956.96 Kg / m2
Factor de seguridad
F.S. = 4570 Kg/ cm2 / 2989.57 Kg/cm2
F.S.= 1.53
F.S.>1 Entonces la estructura tiene una holgura de 0.53
4723.52 Kg.
Corte 1
Corte 2

13. 13
Corte 2 (Tensión en la zapata de concreto)
T zapata = 4723.52 Kg / 55 cm2
T zapata = 85.88 Kg / cm2
Factor de seguridad
F.S. = 210 Kg/ cm2 / 85.88 Kg/cm2
F.S.= 2.45
F.S.>1 Entonces la zapata de concreto tiene una holgura de 1.54
Calculo de tensión en la base de concreto
Vzapata = 10.73 m3
Densidad especifica de concreto = 2400 Kg/m3
M=10.73m3 x 2400 Kg/m3 = 25752 Kg.
Tbase concreto = (4723.52 Kg + 25752 Kg) / 7.84 m2
Tbase concreto = 30475.52/7.84
Tbase concreto = 3887.18 Kg / m2
7. INTERPRETACION DE RESULTADOS
 Se efectuó los cálculos de área, volúmenes y pesos,las cuales coordinan con los datos
de la hoja de especificación del puente grúa.
 Haciendo los cálculos de tensiones y factores de seguridad,estos valores están dentro de
especificación según lo estudiado.

14. 14
8. CONCLUSIONES
 Con el primer cálculo se demuestra que con las medidas y algunos datos adicionales
como por ejemplo densidad del acero ASTM A36 podemos calcular el valor exacto de
la masa de un equipo, en este caso del puente grúa.
 Con el segundo cálculo se demuestra la capacidad de cementación de las columnas del
puente grúa con el cálculo de volúmenes y el dato de la densidad especifica del
concreto.
 En el tercer cálculo demostramos los factores de seguridad positivos para la estabilidad
de la estructura en estudio.
 Todos los valores están dentro de especificación de diseño las cuales nos dan mayor
confiabilidad.
9. RECOMENDACIONES
 Implementar el Check - List de pre-uso donde debe estarresaltados los puntos más
críticos para operar la grúa.
 Incluir al plan de mantenimiento de equipos; para así alargar la vida útil del equipo.
 Realizar el cronograma de capacitaciones al personalque van a operar.
 Lo más importante documentar todos los trabajos realizados al puente grúa para tener
una gestión del cuidado y mantenimiento.

15. 15
ANEXOS
CLASIFICACION DE LOS ACEROS (según la ASTM)

16. 16
COMPOSICION QUIMICA Y PROPIEDADES MECANICAS DEL
ACERO ASTM A 36

17. 17
HOJA DE DATOS - GENERAL

18. 18

19. 19

20. 20
HOJA DE DATOS - CARACTERISTICAS

21. 21

22. 22
10. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
 2000 Mecánica de Materiales Hibbeler R.C.
 2010 Mecánica Vectorial para Ingenieros Beer, Johnston, Mazurek, Einsenberg.
 http://www.ehowenespanol.com/especificaciones-del-acero-a36-info_138559/
 2006 Mecánica de Materiales Beer Ferdinand P.
 Fuente: www.nrcmca.org/aboutconcrete/cips/cip36es.pdf