La norma GB/T 22437.5-2010 es la parte 5 de la serie de normas sobre cargas y combinaciones de cargas en grúas. Establece las reglas de cálculo para la clasificación y combinación de cargas, específicamente adaptadas a las características de carga y condiciones de trabajo de los puentes grúa y las grúas pórtico. Al ser los tipos de grúa más utilizados en la industria, el cálculo de combinaciones de cargas en estos equipos resulta especialmente representativo. Este artículo ofrece una interpretación sistemática del contenido principal de la norma.

Alcance de la norma y particularidades de carga en puentes grúa y pórticos

La norma GB/T 22437.5-2010 se centra específicamente en el cálculo de cargas para puentes grúa y grúas pórtico. Las características estructurales de estos equipos determinan la singularidad de su análisis de cargas: la estructura de cajón formada por la viga principal y los testeros soporta principalmente esfuerzos de flexión en dirección vertical; el carro, al desplazarse sobre el carril, genera cargas locales sobre las ruedas; y durante la traslación del puente, las fuerzas de inercia horizontales y las fuerzas laterales por desviación ejercen cargas horizontales adicionales sobre los testeros y el carril. A diferencia de las grúas móviles y las grúas torre, la influencia de la carga de viento en puentes grúa y pórticos es relativamente menor (en uso interior no se considera la carga de viento; solo se calcula en grúas pórtico de exterior). Además, la carga de rueda del carro de elevación constituye una fuente importante de tensiones locales en la viga principal y requiere un cálculo específico.

Clasificación de cargas

Cargas principales (P) — incluyen el peso propio (masa de todos los componentes estructurales y accesorios: viga principal, testeros, estructura del carro, cabina del operador, pasarelas de equipo eléctrico, etc.), la carga de elevación (capacidad nominal + peso del spreader + peso de la parte suspendida del cable de acero) y las fuerzas de inercia debidas al peso propio (fuerzas de inercia horizontales durante el arranque y frenado del carro y del puente). El factor de carga dinámica de elevación φ₂ se toma entre 1,0 y 1,6 según la velocidad de elevación y el modo de accionamiento. El Coeficiente de Impacto por traslación φ₃ (carga de impacto al circular el puente y el carro sobre las juntas de carril) se toma entre 1,0 y 1,4.

Cargas adicionales (A) — incluyen la carga de viento (solo para grúas pórtico de exterior: presión de viento en condición de trabajo de 250 N/m²; para viento de tormenta, se considera un periodo de retorno de 50 años), la carga de temperatura (cuando la longitud supera los 80 m o la diferencia de temperatura entre fabricación e instalación supera los 20 °C, deben considerarse las tensiones debidas al telescopaje por temperatura) y la carga de nieve (en regiones con posibilidad de acumulación de nieve).

Cargas especiales (S) — incluyen cargas de instalación y desmontaje, cargas de impacto (fuerza de colisión del amortiguador), y cargas de prueba (1,25 veces la carga nominal en ensayo estático y 1,1 veces en ensayo dinámico). La fuerza de colisión del amortiguador en puentes grúa y pórticos se calcula con la energía cinética correspondiente al 85 %–100 % de la velocidad nominal del puente, multiplicada por un factor de carga dinámica de 1,0 a 1,5.

Combinaciones de cargas según condiciones de trabajo

La norma define tres combinaciones básicas de cargas para puentes grúa y grúas pórtico:

Condición A (funcionamiento normal sin viento) — P, se utiliza para la verificación de resistencia de la viga principal y los testeros en puentes grúa de interior sin carga de viento. Factor de seguridad n≥1,22 (respecto al Límite Elástico n=1,48; respecto a la Resistencia a la Tracción n=2,5). En esta condición también deben verificarse la rigidez estática vertical y la rigidez dinámica de la viga principal (la Flecha a plena carga no debe superar L/750; la frecuencia natural de la viga principal con el carro en el centro del vano debe ser ≥2 Hz).

Condición B (funcionamiento con viento, exterior) — P+A, se utiliza para la verificación de resistencia de grúas pórtico de exterior en condición de trabajo, añadiendo la carga de viento en servicio. Factor de seguridad n≥1,22.

Condición C (tormenta, fuera de servicio) — P+viento de tormenta A, se utiliza para la verificación de resistencia de grúas pórtico de exterior en condición fuera de servicio (desplazadas a la posición de anclaje con la pinza de carril accionada). Factor de seguridad n≥1,10.

Para puentes grúa y grúas pórtico, la combinación de cargas más relevante es la Condición A: con el carro a plena carga en el centro del vano, la viga principal soporta la máxima tensión de flexión y la máxima Flecha; con el carro a plena carga en el extremo de la viga principal, esta soporta la máxima tensión cortante. En estas dos posiciones más desfavorables se verifican respectivamente la resistencia, la rigidez y la estabilidad de la viga principal.

Cálculo de la carga de rueda del carro de elevación

La norma hace especial hincapié en el método de cálculo de la carga de rueda del carro: P_w = (Q + G_t + G_h)/n, donde Q es la Capacidad Nominal, G_t es el peso propio del carro, G_h es el peso del Gancho con polea, y n es el Número de ruedas. La distribución de la carga por rueda debe considerar la posición del carro sobre el carril: cuando el carro se aproxima a un extremo, la distribución de la carga entre las cuatro ruedas se vuelve desigual, aumentando la carga en las ruedas del lado más cercano. La tensión de compresión local en el alma de la viga principal debida a la carga por rueda debe verificarse de forma independiente (la relación altura/espesor del alma debe cumplir los requisitos de estabilidad local). La norma recomienda disponer Rigidizadores longitudinales en el alma de la viga principal, en correspondencia con la posición del carril, para reforzar la capacidad frente a tensiones locales.

Grúa Pórtico Kelude: Soluciones Industriales para Elevación de Precisión

En el sector de la maquinaria pesada y la manipulación de materiales, la eficiencia y la seguridad son factores críticos. Kelude ofrece una gama de grúas pórtico diseñadas para optimizar los flujos de trabajo en entornos industriales exigentes. Nuestras soluciones se adaptan a las necesidades específicas de cada operación, garantizando un rendimiento fiable y una larga vida útil del equipo.

Cargas especiales en grúas pórtico

En comparación con los puentes grúa, las grúas pórtico están sujetas a cargas adicionales específicas: la carga de viento sobre los estabilizadores, que debido a su gran altura (que puede superar los 30 m), genera fuerzas horizontales y momentos flectores significativos en la unión entre el estabilizador y el pórtico. El momento de vuelco en los estabilizadores cuando el carro opera a plena carga en el extremo en voladizo. La fuerza lateral horizontal causada por la desviación durante la traslación del puente: cuando los dos extremos del puente no están sincronizados, la grúa se desvía sobre el carril, produciendo una fuerza horizontal perpendicular a la dirección del carril que actúa sobre la pestaña de rueda y el lateral del carril. La norma especifica que la fuerza lateral de desviación F_s se calcula como (1/8~1/10) P_w (donde P_w es la carga máxima por rueda del puente grúa). En el caso de grúas pórtico para exteriores, también debe considerarse la carga de viento que soportan la pinza de carril y el dispositivo de anclaje en condiciones de tormenta. Kelude Industrias Pesadas elabora el espectro de carga en el diseño estructural de puentes grúa y pórticos conforme a la norma ISO 4301, garantizando que la resistencia estructural cumpla los requisitos de todas las condiciones de operación.

Tabla comparativa de combinación de cargas: puente grúa y pórtico

La siguiente tabla comparativa recoge los parámetros esenciales de la combinación de cargas para puentes grúa y grúas pórtico, como referencia para el personal de selección y operación.

Preguntas frecuentes