anÁlisis de esfuerzos y deformaciones en las vigas de una estructura

INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR TECSUP

DEPARTAMENTO DE MANTENIMIENTO DE MAQUINARIA DE PLANTA

PROGRAMA DE FORMACIÓN REGULAR

“ANÁLISIS DE ESFUERZOS Y DEFORMACIONES EN LAS VIGAS DE UNA ESTRUCTURA PARA

LEVANTAR CARGAS Y POSTERIOR REDISEÑO”

EVIDENCIA

INTEGRANTES

Alvarado Nuñez, Julio Alejandro C13 - 4 - A

Artica Santos, Fernando Victor C13 - 4 - A

Inga García, Mario Manuel C13 - 4 - A

Rosales Espinoza, Fredy Erikson C13 - 4 - A

Profesor. Zevallos Chávez, Héctor Augurio

LIMA - PERÚ

2012 – II

“ANÁLISIS DE ESFUERZOS Y DEFORMACIONES EN LAS VIGAS DE UNA

ESTRUCTURA PARA LEVANTAR CARGAS Y POSTERIOR REDISEÑO”

2

A nuestras familias

quienes dan realmente el

significado a todo esto.



3

TABLA DE CONTENIDO

Pág.

RESUMEN 5

CAPÍTULO 1. GENERALIDADES 6

1.1 INTRODUCCIÓN 7

1.2 OBJETIVOS 8

1.3 ANTECEDENTES 9

1.4 ALCANCE 9

CAPÍTULO 2. ANÁLISIS POR CÁLCULO MANUAL 10

2.1 DESCRIPCIÓN 11

2.2 DCL DEL MECANISMO 12

2.3 ANÁLISIS DEL MECANSIMO 13

2.4 ANÁLISIS DE LA VIGA HORIZONTAL 15

2.5 ANÁLISIS DE LA VIGA INCLINADA 19

CAPÍTULO 3. ANÁLISIS POR SOFTWARE CAE 23

3.1 TIPOS DE PERFILES A UTILIZAR 24

3.2 SIMULACIÓN DE LA VIGA HORIZONTAL EN “L” DE 2X2X1/8 25



3.5 SIMULACIÓN DE LA VIGA HORIZONTAL EN “H” W6 X 15 35

3.6 SIMULACION DE LA VIGA INCLINADA EN “L” 2X2X1/8 39

3.7 SIMULACION DE LA VIGA INCLINADA EN “L” 4X4X1/2 42

3.8 SIMULACION DE LA VIGA INCLINADA EN “H” W6 X 15 45



4

CAPÍTULO 4. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 48

4.1CONCLUSIONES 49

4.2 RECOMENDACIONES 50

4.3 BIBLIOGRAFÍA 51

CAPÍTULO 5. ANEXOS 52



5

RESUMEN

En el presente trabajo se pone en aplicación los conocimientos adquiridos previamente, durante losciclos anteriores, tales como Resistencia de Materiales, Tecnología de Materiales, Matemática,Física entre otros; para realizar el diseño de las vigas en una estructura para levantar cargas.

El proceso del diseño puede variar según el criterio técnico de la persona que tenga a cargo estetrabajo, no obstante, existen procedimientos básicos que se deben seguir para asegurar un trabajode calidad.

Para esto, se hará empleo de una nueva herramienta que nos ayudará en el proceso de modeladode la estructura: el software de simulación CAE proporcionado por Autodesk Inventor Professional.

Los programas de simulación son una herramienta útil para predecir el comportamiento de unelemento sometido a diferentes tipos de esfuerzo. Ahora bien, puede que luego de realizar elanálisis mediante el programa los valores obtenidos no resulten idénticos a los valores quepodamos obtener realizando los mismos pasos pero de forma manual, puesto que no entran enconsideración, durante la evaluación con el programa, muchos de los factores que normalmenteafectan a un elemento al momento de incorporarlo al lugar en el que desempeñará su función. Sinembargo, contra todo esto, los trabajos de simulación nos ahorran un tiempo valioso de análisis.

En consecuencia, se puede decir que al utilizar ambos métodos para obtener los esfuerzos a loscuales se encuentra sometido un elemento aseguramos un diseño más confiable, por contar conmayor información y la posibilidad de poder comparar resultados, de esa manera seremos capacesde tomar mejores decisiones al momento de elegir, por ejemplo, el perfil y el material del cualestará compuesto nuestra viga.



6

CAPÍTULO 1

GENERALIDADES

1.1 INTRODUCCIÓN1.2 OBJETIVOS1.3 ANTECEDENTES1.4 ALCANCE



7

1.1 INTRODUCCIÓN

Hoy por hoy no cabe duda que uno de los aspectos más importantes dentro de la actividad laboral

es mantener la seguridad en el trabajo. Existen muchos factores que afectan la seguridad y como

posibles futuros diseñadores seremos directamente responsables de las consecuencias que un mal

diseño puede acarrear.

Uno de los aspectos más complicados del diseño seguro consiste en que el nivel de esfuerzo al que

está sometido un elemento debe ser seguro, bajo condiciones previsiblemente razonables. Esto

implica, por supuesto, que en realidad nada se rompa. También se puede comprometer la

seguridad si se permiten que los componentes se deformen demasiado, aun cuando nada se rompa.

Por lo tanto, el problema reside en determinar el estado de tensiones que se producen en el interior

de un elemento, a consecuencia de todas las acciones actuantes sobre él.

Habiendo conocido y analizado las tensiones y deformaciones, se procede a decidir si éstas son

admisibles y si la estructura está en buen estado de funcionamiento, siendo a veces suficiente la

propia experiencia y sentido común del analista para determinar esto.

No contando aún con esa experiencia que algún día alcanzaremos, haremos uso de las herramientas

que hasta el día de hoy conocemos. Tales como el cálculo manual y el uso de software informáticos

como el CAE para determinar las condiciones que tendremos que tener en cuenta para escoger el

perfil, las dimensiones y el material de nuestra viga.



8

1.2 OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

1. Seleccionar el perfil adecuado y el material del cual estarán compuestas las vigas de una

estructura para levantar cargas de forma que aseguren el correcto funcionamiento del

sistema.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

1. Realizar los cálculos necesarios para obtener los valores de los esfuerzos y deformaciones en

las vigas.

2. Comprobar mediante el uso del software CAE los resultados obtenidos manualmente.

3. Escoger un perfil normalizado para las vigas que cumpla con los requerimientos mínimos que

exige un diseño seguro.



9

1.3 ANTECEDENTES

Para el desarrollo del siguiente trabajo se tuvo que tomar en cuenta todas las ineficiencias que seencontraron en el diseño previo antes de dar alguna iniciativa de solución, por consiguiente,mencionaremos los puntos que se consideraron para realizar el desarrollo del trabajo.

En el diseño de las vigas no se identifica un criterio técnico el cual especifique que inicialmente

estas lograrán soportar la carga aplicada; por ello, se harán los ensayos respectivos hasta dar con las

medidas o perfil más adecuado.

Los puntos en donde se aplican las fuerzas no indican exactamente el lugar real donde estas se

ubican, según las medidas de la viga.

Finalmente, los parámetros que se tomarán en cuenta para el desarrollo de este proyecto estarán

basados en especificaciones técnicas y en las medidas estandarizadas según el fabricante.

1.4 ALCANCE

La realización de este proyecto incluirá mejoras en el rediseño de las vigas estructurales de un

sistema de levantamiento de cargas según los requerimientos tanto para una empresa así como

también para la adquisición de nuevos conocimientos.

Mediante la simulación que se utilizará en el diseño de la viga, existirá una confiabilidad de más del

95% debido a la exactitud de los valores y las fallas que existirán en cada viga rediseñada según

software CAE.

Las posibles soluciones que se implementarán en este proyecto, gracias en parte a la información

recolectada y a nuestro ya desarrollado criterio técnico, como escoger el perfil más adecuado y

seleccionar el tipo de material a usar, surgen básicamente de haber tenido la capacidad de poder

aplicar al desarrollo del problema un proceso de simulación, y así, haber obtenido un panorama

mucho más amplio de la situación que teníamos que tratar, tomando mejores decisiones y haciendo

del trabajo uno más completo y confiable. De ahí que estamos seguros de que la realización del

presente nos ha de servir de mucho en nuestro desarrollo profesional como técnicos.



10

CAPÍTULO 2

ANÁLISIS POR CÁLCULO MANUAL

2.1 DESCRIPCIÓN

2.2 DCL DEL MECANISMO

2.3 ANÁLISIS DEL MECANISMO

2.4 ANÁLISIS DE LA VIGA HORIZONTAL

2.5 ANÁLISIS DE LA VIGA INCLINADA



11

2.1 DESCRIPCIÓN

Situación:

Figura 1. Situación actual.



12

2.2 DCL DEL MECANISMO

Figura 2. DCL de toda la estructura.



13

2.3 ANÁLISIS DEL MECANISMO

2.3.1 ¿La viga se encuentra sometida a cargas de tracción, compresión, etc.?

Sí:

La viga horizontal (1) está sometida a flexión, debido a que es afectada por la carga que

levanta y por la reacción que ofrece la viga inclinada (2).

Mientras que la viga inclinada a 39, 98° está sometida a pandeo, ya que sobre la viga

inclinada se encuentra la viga horizontal quien junto al peso que levanta le ejerce una carga,

por lo que si se diera el caso la viga fallaría por pandeo.

2.3.2 ¿Por qué puede fallar la viga?

Como se mencionó anteriormente, la viga podría llegar a fallar por diferentes tipos de esfuerzo.

La horizontal fallará por flexión, mientras que la viga inclinada a un ángulo de 39,98° fallará por

pandeo, demostrándose esto en los cálculos manuales.

2.3.3 ¿Cuál debe ser el factor de seguridad de la estructura?

Para el análisis de una viga 2X2X1/8 en perfil L

El esfuerzo de diseño aplicado para este tipo de material viene a ser 258KPSI mientras que el

esfuerzo del material por tabla es 30043.5 PSI

Calculando el factor de seguridad:

N=0,116

Por lo que el esfuerzo aplicado es excesivo para el esfuerzo que soporta el material,

se decide rediseñar la viga.



14

Cálculo manual de los elementos de la estructura de probable falla

Figura 3. Distribución de las fuerzas a lo largo de la viga horizontal.

El peso de la viga por unidad de longitud es 2.54 Kg/m

AX + BX = 0

Ay + By = 1500 + 4, 91

1, 2*By= 2* 1500 + 4, 91* 1

By = 2495.91Kg

Ay = -991 Kg

2m

0,8mRB

RBy

RBx

RA

R Ay

R Ax

1500 Kg

4,91Kg

1m



15

2.4 ANÁLISIS DE LA VIGA HORIZONTAL

Figura 4. Corte 1; 0 ≤ x ≤ 1

V1 = -991 Kg

M1= -991*X Kg.m

Figura 5. Corte 2; 1 ≤ x ≤ 1,2

991Kg

V2

M2

X m

4,91 Kg

1m (X – 1) m

991 Kg

V1

M1

X m



16

V1 = - 4, 91 - 991 Kg

V2 = - 995, 91 Kg

M2= -(4, 91*(X – 1) + 991*X) Kg.m

M2=-995, 91 *X + 4, 91

Figura 6. Corte 3; 1,2 ≤ x ≤ 2

V3 = (2495, 91 – 991 - 4, 91) Kg

V3 = 1500 Kg

M3= (2495, 91*(X –1, 2) -991*X + 4, 91*(X-1)) Kg.m

M3 = 1500*X – 3000

991Kg

V3

M3

X m

4,91 Kg

1,2m (X – 1,2) m

2495,91 Kg



17

Realizando los diagramas de DFC y MFC:

Figura 7. Diagrama de Fuerza Cortante

Figura 8. Diagrama de Momento Flector



18

Donde la viga sufrirá una compresión provocada por un momento máximo de -

1200Kg.m, con lo que podemos calcular el esfuerzo de flexión y compararlo con el

esfuerzo de flexión del material.

≈ 794.6 KPSI



19

2.5 ANÁLISIS DE LA VIGA INCLINADA

Figura 9. Fuerzas que inciden sobre la viga inclinada originalmente

Girando imaginariamente:

Figura 10. Viga inclinadaanalizada como columna.

3898,37Kg

RA

3898 37K



20

Analizando la columna. VER ANEXO 1

1. Determinación del factor de fijación de extremos, el tipo de conexión entre la columna ysus apoyos con la información dada.

La columna esta fija en ambos extremos donde K=0,65

2. Cálculo de la longitud efectiva, Le = KL.

Le = KL

Le= 0,65*1,56

Le=1,914m

3. Determinación del Rmin de giro según tabla de datos.

Rmin=0,398cm

4. Cálculo de la máxima razón de esbeltez.



21

5. Con el módulo de elasticidad E, y la resistencia a la fluencia Sy del material, se calcula laconstante de columna.

Cc=124,92

6. Comparando el valor de SR con Cc.

Si SR >Cc, la columna es larga. Use la fórmula de Euler para calcular la carga crítica depandeo.

Si SR<Cc, la columna es corta. Use la fórmula de Johnson para calcular la cargacrítica de pandeo.

Cc =



22

Luego de haber calculado la razón de esbeltez y la constante de la columna, se observaque el Cc<SRmáx

Se utilizará la fórmula de Johnson:

Pcr=7123Kg

Una vez que tenemos la carga permisible y la carga crítica calculamos el factor deseguridad de la columna:

N=1,82



23

CAPÍTULO 3

ANÁLISIS POR SOFTWARE CAE

3.1 TIPOS DE PERFILES A UTILIZAR3.2 SIMULACIÓN DE LA VIGA HORIZONTAL EN “L” DE 2X2X1/8 3.3 SIMULACION DE LA VIGA HORIZONTAL EN “L” DE 3X3X1/23.4 SIMULACIÓN DE LA VIGA HORIZONTAL EN “L” DE 4X4X1/2 3.5 SIMULACIÓN DE LA VIGA HORIZONTAL EN “H” W6 X 15 3.6 SIMULACION DE LA VIGA INCLINADA EN “L” 2X2X1/8 3.7 SIMULACION DE LA VIGA INCLINADA EN “L” 4X4X1/2 3.8 SIMULACION DE LA VIGA INCLINADA EN “H” W6 X 15



24

3.1 TIPOS DE PERFILES A UTILIZAR

Existen varias formas de perfiles que se pueden utilizar para una estructura metálica. Pero

citaremos los que normalmente existen en el mercado nacional y sea conveniente para el

proyecto.

PERFIL “L”

Estos perfiles angulares son de dos tipos: lados iguales y lados desiguales que son

utilizados en vigas y columnas mediante cordones de soldadura, remaches y pernos, que

se encuentra en el mercado, laminado en caliente desde (11/2 x 1 1/2 x 3/32) hasta (4 x 4 x

1/2) de espesor.

PERFIL “H” o “I”

Estos perfiles existen en gran variedad de dimensiones estandarizadas que son utilizados

para vigas y columnas en la construcción de edificios, puentes, etc. Este tipo de perfil tiene

limitación de su uso pues su costo es elevado al ser importado, de existir la necesidad se

los puede armar mediante placas y soldadura, también se podrá formar un “H” con perfiles

C, G, a través de soldadura.

Información del material Acero dulce:

Name Steel, Mild

General

Mass Density 0.28396 lbmass/in^3

Yield Strength 30043.5 psi

Ultimate Tensile Strength 50072.6 psi

Stress

Young's Modulus 31930.3 ksi

Poisson's Ratio 0.275 ul

Shear Modulus 0 ksi

Stress Thermal

Expansion Coefficient 0.0000216 ul/f

Thermal Conductivity 104.879 btu/( ft hr f )

Specific Heat 0.35613 btu/( lbmass f )



25

3.2 SIMULACIÓN DE UNA VIGA EN “L” DE 2X2X1/8

Reporte de análisis de fuerza:

Información de la viga:

Mass 10.9919 lbmass

Area 614.345 in^2

Volume 38.7092 in^3

Center of Gravity

x=0.530247 in

y=0.530246 inz=39.3701 in

Fuerza aplicadas:

Load Type Remote Force

Magnitude 3300.000 lbforce

Vector X -0.000 lbforce

Vector Y 3300.000 lbforce

Vector Z 0.000 lbforce

Remote Point X 0.530 in

Remote Point Y 0.000 in

Remote Point Z 78.740 in

Figura 11. Fuerzas que inciden sobre la viga horizontal en L de 2x2x1/8

Load Type RemoteForce


Vector X 0.000 lbforce

Vector Y -5491.002 lbforce







26

Resultados obtenidos:

Name Minimum Maximum

Volume 38.7092 in^3

Mass 10.9919 lbmass

Von Mises Stress 3.03559 ksi 260.593 ksi

1st Principal Stress -4.76936 ksi 191.403 ksi

3rd Principal Stress -260.674 ksi 7.72197 ksi

Displacement 0 in 18.2341 in

Safety Factor 0.115209 ul 9.89029 ul

El desplazamiento que se da una viga de 2x2x1/8 es de 18.2341 In (pulgadas) como máximo y a su

vez el factor de seguridad que requiere la viga para resistir flexión esta entre el rango de 0.115209

ul a 15 ul como máximo.

Figura 12. Gráfica de Von Mises Stress de la viga horizontal en L de 2x2x1/8



27

Figura 13. Gráfica de Desplazamiento de la viga horizontal en L de 2x2x1/8

Figura 14. Gráfica de Factor de Seguridad de la viga horizontal en L de 2x2x1/8



28

Luego de analizar con una viga de 2x2x1/8 in, se observa que la deformación es muy elevada debido

a la fuerza aplicada.

3.3 SIMULACION DE UNA VIGA EN “L” DE 3X3X1/2



Mass 61.7327 lbmass

Area 929.789 in^2

Volume 217.399 in^3

Center of Gravityx=0.926366 iny=0.926365 inz=39.3701 in

Fuerzas aplicadas:









Figura 15. Fuerzas queinciden sobre la vigahorizontal en L de 3x3x1/2











29



Volume 217.399 in^3

Mass 61.7327 lbmass





Safety Factor 0.962165 ul 15 ul


vez el rango de factor de seguridad que requiere la viga para resistir flexión es de 0.962165 ul a 15

ul como máximo.




30





31

Según el análisis a la viga 3x3x1/2 in, podemos observar que la deformación es de 1.384 in, sin

embargo para el diseño de nuestro proyecto este valor no es aceptable debido a que presenta una

flexión excesica, ya que se busca que la deformación sea menos de 1/2 in en el diseño estructural.

3.4 SIMULACIÓN DE UNA VIGA EN “L” DE 4X4X1/2


Información de la viga.

Mass 84.2285 lbmass

Area 1242.37 in^2

Volume 296.621 in^3


Fuerza aplicadas:

Figura 19. Fuerzas que inciden sobre la viga horizontal en L de 4x4x1/2

Load Type Remote Force










32



Volume 296.621 in^3

Mass 84.2285 lbmass







vez el rango factor de seguridad que requiere la viga para resistir flexión es de 1.77767 ul como

mínimo y 15 ul como máximo.




33

VER ANEXO 5





34

CONCLUSIÓN

El factor de seguridad cumple con lo requerido pero analizando la gráfica de deformación podemos

observar que la viga tiende a deformarse 0.552 in y esto no es aceptable para nuestro diseño

estructural.

Debido a que los resultados obtenidos, aún habiendo utilizando la máxima medida normalizada

según el fabricante en este caso ACEROS AREQUIPA, no son aceptables para los requerimientos de

nuestro diseño. Se considera proseguir con el proyecto buscando otras alternativas de solución. VER ANEXO 3

Con la gran variedad de diseños y formas de vigas en nuestro mercado peruano, seleccionamos y

realizamos un análisis de una viga perfil H, puesto que sus características técnicas indican que es

una viga que cuenta con mayor resistencia a esfuerzos. VER ANEXO 7



35

3.5 SIMULACIÓN DE LA VIGA HORIZONTAL EN “H” W6 X 15



Mass 99.5012 lbmass

Area 2762.04 in^2

Volume 350.405 in^3


Fuerza Aplicadas:









Figura 23. Fuerzas queinciden sobre la vigahorizontal en H, W6X15











36



Volume 350.405 in^3

Mass 99.5012 lbmass






El desplazamiento que se da una viga de W6 x 6 es de 0.0587213 In (pulgadas) como máximo y a su



Figura 24. Gráfica de Von Mises Stress de la viga horizontal en H, W6X15



37

Figura 25. Gráfica de Desplazamiento de la viga horizontal en H, W6X15

Figura 26. Gráfica de Factor de Seguridad de la viga horizontal en H, W6X15



38

CONCLUSIÓN

En el análisis podemos observar que con una viga de perfil H, la resistencia a la flexión es mayor. a

su vez la deformacion que causa las fuerzas aplicadas no afectan la estructura, ya que solo la

deforman 0.05872 in aproximadamente 1.491488 mm, pues si nos basamos a este análisis

consideramos que este tipo de perfil seria el correcto para nuestro proyecto.

Si realizamos una comparación entre los perfiles de vigas muy aparte de la resistencia de cada uno,

es muy importante indicar que existen otras diferencias que afectan la selección correcta, puesto

que el costo que existe en el mercado nacional hoy en día, indican que una viga con perfil H tiene

mayor costo que una viga con perfil L, pues si nos basamos que la asignación del proyecto fuera

para una empresa con poco presupuesto escogeríamos la viga perfil L de mayor dimensión según el

fabricante y según la norma ASTM36 - A36M.



39

3.6 SIMULACIÓN DE LA VIGA INCLINADA EN “L” 2X2X1/8



Mass 10.9919 lbmass

Area 614.345 in^2

Volume 38.7092 in^3


Fuerza aplicada:





Vector Z -4288.207 lbforce




Figura 27. Fuerzas queinciden sobre la vigainclinada en L de 2x2x1/8











40



Volume 38.7092 in^3

Mass 10.9919 lbmass





Safety Factor 0.633921 ul 4.52741 ul

Según la tabla podemos observar que el desplazamiento o deformación es de 3.75763 in( pulgadas)

y el factor de seguridad aplicado a la viga esta entre el rango de 0.633921 a 4.52741 ul.

Figura 28. Gráfica de Von Mises Stress de la viga inclinada en L de 2x2x1/8



41

Figura 29. Gráfica de Desplazamiento de la viga inclinada en L de 2x2x1/8

Figura 30. Gráfica de Factor de Seguridad de la viga inclinada en L de 2x2x1/8



42

Los valores encontrados en el análisis no son admisibles para nuestro diseño, por causa de

que la deformación es demasiado alta para que pueda soportar las cargas asignadas en el

diseño, por consiguiente analizaremos la misma viga con medidas más elevadas, pero que

se encuentren dentro de lo estándar.

3.7 SIMULACIÓN DE LA VIGA INCLINADA EN “L” 4X4X1/2



Mass 84.2285 lbmass

Area 1242.37 in^2

Volume 296.621 in^3


Fuerza aplicada:









Figura 31. Fuerzas que inciden sobre la viga inclinada en L de 4x4x1/2



43



Volume 296.621 in^3

Mass 84.2285 lbmass









Figura 32. Gráfica de Von Mises Stress de la viga inclinada en L de 4x4x1/2



44

Figura 33. Gráfica de Desplazamiento de la viga inclinada en L de 4x4x1/2

Figura 34. Gráfica de Factor de Seguridad de la viga inclinada en L de 4x4x1/2



45

Analizando las gráficas podemos observar que la deformación de 0.2405 in(pulgadas) no es muy alta

pero es aceptable, sin embargo podemos mejorar esta medida utilizando una viga de perfil "H" el

cual cuenta con mayor resistencia a la flexión.

3.8 SIMULACIÓN DE LA VIGA INCLINADA EN “H” W6 X 15



Mass 99.5014 lbmass

Area 2762.05 in^2

Volume 350.406 in^3

Center of Gravityx=0 iny=0 inz=39.3701 in

Fuerzas aplicadas:









Figura 35. Fuerzas que inciden sobre la viga inclinada en H, W6X15



46



Volume 350.406 in^3

Mass 99.5014 lbmass



3rd Principal Stress -2.68274 ksi -1.78789 ksi



La deformación que presenta esta viga con perfil H, es baja y a su vez es confiable debido a que casi

no llega a la deformación, ya que aproximadamente es 0.12267 mm, pero si detallamos

expecificando cada valor podemos apreciar que el factor de seguridad aplicado es muy elevado, ya

que varía desde 13.9142 a 15 ul.

Figura 36. Gráfica de Von Mises Stress de la viga inclinada en H, W6X15



47

Figura 37. Gráfica de Desplazamiento de la viga inclinada en H, W6X15

Figura 38. Gráfica de Factor de Seguridad de la viga inclinada en H, W6X15



48

CAPÍTULO 4

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

4.1 CONCLUSIONES

4.2 RECOMENDACIONES

4.3 BIBLIOGRAFÍA



49

4.1 CONCLUSIONES

El tipo de perfil empleado inicialmente, perfil L, no cumplió con las especificaciones que

demandaba el problema puesto que se deformaba excesivamente con la carga empleada y

por ende no quedaba garantizado su uso para el diseño de las vigas. Cabe resaltar que se

llegó a esta conclusión tras haber utilizado todas las medidas estandarizadas para este perfil.

El software de simulación CAE es utilizado, de manera muy general, para determinar los

valores de las dimensiones de nuestros elementos, variando estos hasta cumplir con las

exigencias del diseño propuesto. En nuestro caso, por contar con vigas con perfiles de

medidas normalizados, se hizo uso del software únicamente para comparar los valores de

esfuerzo a los cuales se encuentran sometidas nuestras vigas con los resultados obtenidos

tras analizar mediante cálculos manuales. Finalmente los valores obtenidos resultaron ser

similares.

El tipo de perfil que cumple con las exigencias y por ende más próximo a asegurar el correcto

funcionamiento del sistema es el perfil H para la viga que se encuentra en posición

horizontal ya que este tipo resulta ser muy resistente a los esfuerzos de flexión que se

generan en ese estado. Aun habiéndose utilizado para el análisis la medida normalizada más

pequeña que posee este tipo de perfil.



50

4.2 RECOMENDACIONES

Al seleccionar las dimensiones del perfil de la viga, según tablas normalizadas, se deben

trabajar únicamente con los datos brindados por esta ya que las medidas pueden variar

según el fabricante.

Se deben aprovechar las herramientas que tenemos hoy en día (software CAE), para buscar

soluciones a problemas similares con mayor eficiencia. Sin embargo, es imprescindible

contar con los conocimientos básicos para así poder analizar e interpretar correctamente los

datos obtenidos por el programa.



51

4.3 BIBLIOGRAFÍA

Robert L. Mott. (2004). Diseño de Elementos de Máquinas. U.S.A.: Pearson.

Robert W. Fitzgerald (1990). Mecánica de Materiales. México D.F.: Alfaomega.

Tecsup. (2010). Resistencia de Materiales. Lima.: Tecsup.

Tecsup. (2010). Matemática Aplicada. Lima.: Tecsup.



52

CAPÍTULO 5

ANEXOS



53

5.1 Anexo 1. Factor de fijación en los extremos para Columnas.



54

5.2 Anexo 2. Valores de Momento de Inercia para vigas en “L”.



55

5.3 Anexo 3. Dimensiones estandarizadas para vigas en “L”.



56

5.4 Anexo 4. Fórmula para calcular el desplazamiento máximo.



57

5.5 Anexo 5. Desplazamiento de una viga horizontal en “L” de 4x4x1/2

0,055m m

De donde el desplazamiento resultante es la diferencia entreambos resultados.

m ≈ 0,85pulg



58

5.6 Anexo 6. Desplazamiento de la viga horizontal en “H” de w6x6

0,0105m

0,0146m

De donde el desplazamiento resultante es la diferencia entreambos resultados.

m ≈ 0,16pulg



59

5.7 Anexo 7. Medidas normalizadas de vigas en “H”.

anÁlisis de esfuerzos y deformaciones en las vigas de una estructura

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