Deflexión de Pórticos PDF

 

  UNIVERSIDAD POLITÉCNICA SALESIANA FACULTAD DE INGENIERÍAS  – ESCUELA DE MECÁNICA CAMPUS KENNEDY RESISTENCIA DE MATERIALES II

DEFLEXIÓN DE PÓRTICOS

FREDDY CABRERA SEXTO MECÁNICA 2013-03-18 QUITO  – ECUADOR

 

1. 1.   Introducción DEFLEXIONES Se entiende por deflexión aquella deformación que sufre un elemento por el efecto de las flexiones internas. Para determinar la deflexión se aplican las leyes que relacionan las fuerzas y desplazamientos utilizando dos tipos de métodos de cálculo: Métodos Geométricos: En estos métodos se utiliza la aplicación directa de ecuaciones de equilibrio. Métodos de Energía: En estos métodos las ecuaciones de equilibrio o de compatibilidad se reemplazan por un principio de energía y se combinan con las leyes constitutivas del material.

PÓRTICOS Los pórticos son estructuras planas querígidos. combinan elementos verticales (pilares) y horizontales (vigas) entramadas unidos mediante nudos • La unión rígida produce la flexión conjunta de ambos elementos frente a car gas

gravitatorias y horizontales, incrementando la rigidez y reduciendo la deformación. • Los materiales más habituales son acero y hormigón.   • La combinación de varios pórticos en planos perpendiculares constituye un sistema

entramado espacial (aumenta el monolitismo del conjunto y posibilita soluciones modulares)

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2. 2.   Índice 1. 

Introducción ______________________________________________________________ 2 

2. 

Índice ___________________________________________________________________ 3 

3. 

Objetivos ____________________________________ __________ ______________________________________________________ ____________________________ 4 

4. 

3.1.   3.1.

General ____________________________________ _______________________________________________________ ________________________________ _____________ 4 

3.2.   3.2.

Específicos _____________________________________ _______________________________________________________ ____________________________ __________ 4 4  

Marco teórico _________________________ ____________________________________________________ ____________________________________ _________ 4  4.1.   4.1.

Estructuras Reticuladas Planas Planas _____________________________________ _________________________________________________ ____________ 4 4  

4.2.   4.2.

Estructuras Metálicas______________________________________ _________________________________________________________ ___________________ 4 

4.3.   4.3.

Pórtico ____________________________________ _______________________________________________________ ________________________________ _____________ 5 5  

4.4.   4.4.

Tipos de Porticos ______________________________________ ________________________________________________________ ______________________ ____ 5  5 

4.4.1.  

Pórtico con apoyos articu articulados lados ______________________ _____________________________________________ __________________________________ ___________ 5 

4.4.2.  

Pórtico con apoyos empotrados _____________________ ____________________________________________ __________________________________ ___________ 5  

4.5.   4.5.

Esfuerzos___________________________________ ______________________________________________________ ________________________________ _____________ 7 

4.5.1.   4.5.2.  

Tensión ______________________ ____________________________________________ _____________________________________________ _______________________________ ________ 7  Compresión _______________________________________________________________________ 7 

5. 

Procedimiento ____________________________________________________________ 7  

6. 

Cálculos__________________________ ____________________________________________________ ________________________________________ ______________ 8  

7. 

8. 

6.1.   6.1.

Barra 8 = Canal 4____________________________________ 4______________________________________________________ _________________________ _______ 8 

6.2.   6.2.

Barra 17 = Canal 10 ____________________________________ ______________________________________________________ ______________________ ____ 8  8 

6.3.   6.3.

Barra 18 = Canal 7 _____________________________________ _______________________________________________________ ______________________ ____ 9  9 

6.4.   6.4.

Barra 24 = Canal 13 ____________________________________ ______________________________________________________ ______________________ ____ 9  9 

Conclusiones y Recomendaciones Recomendaciones ____________________________________________ 10  7.1.   7.1.

Conclusiones_______________________________________ _________________________________________________________ ________________________ ______ 10 10  

7.2.   7.2.

Recomendaciones _____________________________________ _______________________________________________________ _____________________ ___ 10  10  

Bibliografía ___________________________ ______________________________________________________ ___________________________________ ________ 10 

9.   Anexos __________________________ ____________________________________________________ _______________________________________ _____________ 11  9.1.   9.1.

Pórtico ____________________________________ _______________________________________________________ _______________________________ ____________ 11 11  

9.2.   9.2.

Grafica de deformación de barras ______________________________________ ______________________________________________ ________ 11 11  

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3. 3.   Objetivos 3.1.  General  Analizar, observar o bservar y en entender tender cómo se realiza la deformación d de e pór pórticos, ticos, mediante un laboratorio de resistencia de materiales, para obtener las deformaciones en cada una de las barras que conforman dicho pórtico. 3.2.  Específicos Determinar por medio de las fuerzas a calcular, que barras están a esfuerzos de tensión y compresión. Observar y analizar las curvas de desviación de cada una de las barras que analizamos en el laboratorio.

4. 4.   Marco teórico  

4.1.

Estructuras Estructur as Reticuladas Planas Se califica a una estructura plana de barras de reticulada, cuando estas barras confluyen en un mismo nodo empotradas entre sí formando un ángulo constructivo invariable, los movimientos de los nodos (desplazamientos y giros) pueden dar lugar a la aparición de momentos flectores, esfuerzos cortantes y esfuerzos axiles en las barras.

4.2.  Estructuras Metálicas Las estructuras metálicas constituyen un sistema constructivo muy recurrente a la hora de edificar. Si bien es cierto que una estructura completamente metálica tendría unos costes muy altos debidos al precio del acero, y que por ello en la mayoría de las edificaciones de obra civil se encuentra íntimamente ligado al hormigón, a la hora de realizar construcciones en el ámbito industrial es muy usado como elemento estructural principal. 4

 

4.3.  Pórtico El Pórtico es un sistema estructural constituido por barras rectas (vigas y pilares).

4.4.  Tipos de Porticos 4.4.1.  Pórtico con apoyos articulados

Este tipo de pórticos tienen la ventaja de que no transmiten momento flector a los apoyos, siendo las uniones con estas menos problemáticas. Su uso es frecuente en pórticos de sección variable, aunque de manera puntual puede ser usado en el resto de tipos.

4.4.2.  Pórtico con apoyos empotrados

Estos son normalmente los más usados, pues logran un mejor equilibrio frente a flexión por cargas horizontales aún a costa de sacrificar el momento flector nulo en los apoyos. 4.4.2.1.   Pórticos de luz media.

Indicado para todo tipo de luces, ofreciendo un óptimo equilibrio entre resistencia, facilidad de montaje y separación entre pilares. El dintel consta de dos vigas unidas en la cumbrera mediante soldadura o tornillería.

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4.4.2.2.   Pórticos curvados

Su construcción resulta más compleja debida a la curvatura en el dintel, pero resulta más agraciado y original en su diseño. Sus aplicaciones suelen ser de tipo arquitectónico. Poco usado industrial.

en

construcciones

de

tipo

4.4.2.3.   Pórticos mansard

Usado para salvar grandes luces y/o se requiera una altura de los aleros limitada. Se realiza uniendo vigas con una desviación determinada para lograr esa aparente curvatura.

4.4.2.4.   Pórticos de viga aligerada

De momento son poco usados debido a sus singularidades constructivas. Presentan las ventajas de uso de un perfil normal pero con menor peso, permitiendo el dimensionado de la estructura con menor cantidad de material.

4.4.2.5.   Pórticos de inercia variable

Comúnmente usados en estructuras bi/triarticuladas, estos pórticos tienen la ventaja de contar con mayor sección en las zonas requeridas como son sobre los aleros. Para el resto de zonas en las que no son necesarias tanta resistencia, la sección se reduce para ahorrar material y peso.

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4.5.  Esfuerzos 4.5.1.  Tensión

Tiende a alargar la longitud del cuerpo.

4.5.2.  Compresión

Tiende a comprimir o reducir, la longitud de cualquier cuerpo.

5. 5.   Procedimiento  

Conectar el circuito eléctrico.   Calibrar el programa.   Programar los sensores de las barras en el siguiente orden: Barra 8, Barra 17, Barra 18 y Barra 24.  

Seleccionar los canales.   Configurar los canales.   Colocamos en el pórtico un peso de 15kg.   Obtenemos el grafico de deformación en el programa.   Obtenemos la deformación unitaria.

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6. 6.   Cálculos 

   

 

De donde:   Deformación

Unitaria

  Fuerza    Área   Módulo de Elasticidad

6.1.  Barra 8 = Canal 4 Datos:

ε= 9,72. 

 A= 0,36    E= 2100000  

 S olució oluc ión: n:



   

 

                2100000





  7,35.kg

 

Compresión   Compresión

6.2.  Barra 17 = Canal 10 Datos:

ε= 2,82. 

 A= 0,36   

E= 2100000    S olució oluc ión: n:

8

 



   

 

                2100000





  0,0213

kg

 

Compresión  Compresión 

6.3.  Barra 18 = Canal 7 Datos:

ε= -5,02. 

 A= 0,36   

E= 2100000    S olució oluc ión: n:



   

 

                2100000





  -3,795

kg

 

Tensión   Tensión

6.4.  Barra 24 = Canal 13 ε= 1,9.    A= 0,36   

E= 2100000    S olució oluc ión: n:



   

 

               2100000





  9

 

  0,1436

kg

Compresión   Compresión

7. 7.   Conclusiones y Recomendaciones 7.1.  Conclusiones   Las barras del pórtico se deforman de acuerdo a la carga que le apliquemos, y como resultado de estas cargas obtenemos en las barras esfuerzos de tensión y compresión.   Las gráficas de deformación que obtuvimos después de la práctica, son espectros que dependen de la carga a la que esté sometida cada una de las barras.   De 4 barras estudiadas en el pórtico, con una carga de 15kg, 3 barras están a compresión y una barra a tensión. 7.2.  Recomendaciones as conexiones que hay entre los sensores y el ordenador.   Revisar llas   Colocar con mucho cuidado las cargas en el pórtico para evitar evitar el deterioro del mismo.

8. 8.   Bibliografía  

http://www.fauestructurasvfl.com.ar/e3/m_teorico/porticos2011.pdf   http://es.scribd.com/doc/50105975/DEFLEXIONES   http://ocw.uc3m.es/mecanica-de-medios-continuos-y-teoria-deestructuras/ingenieria-estructural/material-de-clase-1/apuntes/Capitulo_7.Estructuras_reticuladas.pdf   http://e-archivo.uc3m.es/bitstream/10016/12859/2/PFC_DanielMalloAlonso.pdf  

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9. 9.   Anexos 9.1.  Pórtico

9.2.  Grafica de deformación de barras

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