Foros de SóloIngeniería

- 14 Jun 2010, 01:18 #226422

Hola a todos, soy estudiante de ITI mecanica y estoy ya haciendo el PFC y, claro, ya salen las dudas a diestro y siniestro

Tengo una nave con puente grua y he calculado las acciones con la norma correspondiente a las vigas carril.
El cáculo lo estoy haciendo a mano todo lo que es posible. Uso el metal 3D para obtener las envolventes y luego, con los maximos compruebo a mano las secciones. Esto me va bien para axiles, cortantes y flectores pero cuando llego a la torsión...
Me refiero al tren de esfuerzos torsores que dice la norma, pues no se como comprobarlo pues no se obtener el modulo resistente correspondiente.

¿Alguien sabe como podria realizar esta comprobacion a mano?

Última edición por ing.tec.mec. el 17 Jun 2010, 16:36, editado 1 vez en total

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- 14 Jun 2010, 09:16 #226449

Hola a todos, soy estudiante de ITI mecanica y estoy ya haciendo el PFC y, claro, ya salen las dudas a diestro y siniestro

Tengo una nave con puente grua y he calculado las acciones con la norma correspondiente a las vigas carril.
El cáculo lo estoy haciendo a mano todo lo que es posible. Uso el metal 3D para obtener las envolventes y luego, con los maximos compruebo a mano las secciones. Esto me va bien para axiles, cortantes y flectores pero cuando llego a la torsión...
Me refiero al tren de esfuerzos torsores que dice la norma, pues no se como comprobarlo pues no se obtener el modulo resistente correspondiente.

¿Alguien sabe como podria realizar esta comprobacion a mano?

No tengo ni idea de puentes grúa, pero podría ayudarte si me dices qué tipo de perfil tienes (supongo que será una doble T), si está empotrado o articulado, las condiciones de carga, y esas cosas.

En cualquier caso, como el CTE DB Acero en el apartado 6.2.7 dedicado a torsión viene a decir que te apañes como puedas, te recomiendo mirar la NBE EA-95 Anejo 3.A3, donde viene un procedimiento simplificado para torsión no uniforme de piezas con sección I simétrica.

Obtenidas las tensiones se trataría de comprobar con el criterio de Von Mises.

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- 14 Jun 2010, 22:25 #226609

mmm creo que calculando los momentos de inercia de la seccion de la viga,aplicando steiner ,subdividiendo la seccion del perfil en secciones con momento de inercia conocido y trasladandolos por steiner al centro de la seccion y luego para calcular su respectivo momento resistente pues por la distancia,si no me equivoco(que podría darse el caso )

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- 14 Jun 2010, 22:50 #226614

La tensión producida por la torsión es el momento torsor entre el momento de inercia Io (No confundir con respecto a un eje) y multiplicado por la distancia a la fibra neutra (suele ser eje principlal de inercia o en éste caso eje polar)

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La vida es maravillosa, que bonita es la vida!
Quereis que cantemos una canción que habla sobre todas éstas cosas??Escuchadla

- 14 Jun 2010, 23:00 #226615

La tensión producida por la torsión es el momento torsor entre el momento de inercia Io (No confundir con respecto a un eje) y multiplicado por la distancia a la fibra neutra (suele ser eje principlal de inercia o en éste caso eje polar)

Eso no funciona en una doble T, en la que la torsión no es pura porque hay alabeo.

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- 15 Jun 2010, 01:01 #226623

En primer lugar, gracias por responder.

He mirado una pagina sobre torsion en secciones doble T, rectangulares, circulares...
http://ing.unne.edu.ar/pub/Capitulo05-A05.pdf
La cosa es que parece que se puede calcular. Y ahora vamos al caso. La viga carril tiene 6 metros de luz y el puente grua es de 12.5Tn. Esta formada por un IPE y una UPN sobre el ala superior de forma que son solidarias(seccion compuesta), lo que requiere calcular centros de gravedad, aplicar steiner, etc. Bueno pues la viga predimensionada es una IPE360+UPN260.
El poblema lo tengo con el torsor, el cual mete mucha tensión que luego en la formula de Von Mises va multiplicada por tres y claro no cumple ni pa tras. El calculo de la tension de comparacion incluye como tensiones normales la flexion esviada del UPN y la torsion. En la torsión he considerado la colaboración del carril de rodadura, que he supuesto un macizo de 40x60mm2.
Este cuadradillo tiene más inercia a torsión que toda la UPN y la cabeza de la IPE y he supuesto que , por compatibilidad de deformaciones, el cuadradillo asumirá más torsión que la UPN y la IPE. En concreto un 70%, pues la inercia del cuadradillo es el 70% de la total por lo que el 30% restante lo reparto entre la UPN y la IPE, tambien conforme a sus inercias.
Con todo ello, tengo 44 Mpa de tension por torsion en la UPN y 303 Mpa por flexion esviada, de los cuales 202 son por flexion horizontal. Vale, falla la flexion horizontal, meto una UPN 280 y me baja esta ultima a 238 Mpa, bien pero, curiosamente, la tension por torsion aumenta a 45 Mpa, y es que al tener más inercia asume más torsión. Un lío vamos, pero así así se sube de perfil y no se hasta cual UPN 300 es el maximo. Recuerdo que faltan por sumar las tensiones por cortante y por esfuerzos locales
He pensado en poner un carril mas tocho para que absorba mas torsion pero, es que no se ni siquiera si puedo hacer lo que estoy haciendo ya asignandole torsion. Desde luego si no lo hago ya es que no cumple nada.

Los esfuerzos maximos mayorados:

Flector por carga vertical : 198 mkN
Flector por carga horizontal: 84 mkN
Torsor: 3.65 mkN

Os comento que en el apartado de la carga horizontal por marcha oblicua del puente grua tengo fuerzas de 36 kN en cada rueda y en sentidos opuestos. Lo digo por si os parece demasiado, haber si estoy metiendo la gamba

Muchas gracias por leeros la parrafada

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- 15 Jun 2010, 08:33 #226636

La tensión producida por la torsión es el momento torsor entre el momento de inercia Io (No confundir con respecto a un eje) y multiplicado por la distancia a la fibra neutra (suele ser eje principlal de inercia o en éste caso eje polar)

Eso no funciona en una doble T, en la que la torsión no es pura porque hay alabeo.

A ver, vamos a lo básico.

Torsión uniforme significa que el torsor sólo genera tensiones tangenciales y no genera tensiones normales. Las hipótesis de torsión uniforme son:
- Ley de torsores constante (se asume gradualmente variable) a lo largo de la pieza.
- Alabeo libre (= extremos ahorquillados, con deformación longitudinal libre)
- Secciones cerradas constantes a lo largo de la pieza de sección maciza, cajón, circulares, coronas, etc...

En general hay una mezcla de torsión uniforme y torsión no uniforme.

En un perfil abierto tipo doble T sin rigidizadores y con extremos ahorquillados la torsión es casi toda no uniforme y genera:
- Tensiones tangenciales, porque hay un par de fuerzas iguales y de sentido contrario en las alas de modo que F x (h-e) = Torsor
- Y además, tensiones normales porque aparecen un par de momentos iguales y de sentido contrario en las alas (los llamados bimomentos).

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- 15 Jun 2010, 09:33 #226662

La tensión producida por la torsión es el momento torsor entre el momento de inercia Io (No confundir con respecto a un eje) y multiplicado por la distancia a la fibra neutra (suele ser eje principlal de inercia o en éste caso eje polar)

Eso no funciona en una doble T, en la que la torsión no es pura porque hay alabeo.

A ver, vamos a lo básico.

Torsión uniforme significa que el torsor sólo genera tensiones tangenciales y no genera tensiones normales. Las hipótesis de torsión uniforme son:
- Ley de torsores constante (se asume gradualmente variable) a lo largo de la pieza.
- Alabeo libre (= extremos ahorquillados, con deformación longitudinal libre)
- Secciones cerradas constantes a lo largo de la pieza de sección maciza, cajón, circulares, coronas, etc...

En general hay una mezcla de torsión uniforme y torsión no uniforme.

En un perfil abierto tipo doble T sin rigidizadores y con extremos ahorquillados la torsión es casi toda no uniforme y genera:
- Tensiones tangenciales, porque hay un par de fuerzas iguales y de sentido contrario en las alas de modo que F x (h-e) = Torsor
- Y además, tensiones normales porque aparecen un par de momentos iguales y de sentido contrario en las alas (los llamados bimomentos).

Insisto en consultar la NBE EA 95, Anejo 3.A3, página 191, que hay incluso un dibujito con su bimomento dibujadito y toda la componenda que tan bien ha explicado mendinho.

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- 15 Jun 2010, 17:17 #226752

Mendinho, estoy de acuerdo con eso, es lo que ponen los libros pero en mi caso particular no tengo una doble T trabajando a torsion sino una UPN+cabeza de IPE, el resto no lo considero trabajando a torsión. A lo mejor me equivoco. A mi entender, para considerar toda la sección tendria que calcular el momento provocado por el descentramiento de la carga horizontal respecto al centro de esfuerzos cortantes, que ya seria bastante mayor. Quizas sea esto lo que se hace. Perdona si digo algun sin sentido.
Y gracias por las respuestas.

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- 15 Jun 2010, 18:26 #226768

Mendinho, estoy de acuerdo con eso, es lo que ponen los libros pero en mi caso particular no tengo una doble T trabajando a torsion sino una UPN+cabeza de IPE.

¿Entiendo que tienes una T invertida y un carril en U?. La torsión sigue siendo fundamentalmente no uniforme porque los esfuerzos de frenado transversales van a torsionar el perfil fuera del centro de esfuerzos cortantes de todas maneras y el alabeo está impedido.

Si lo que quieres es ser muy fino al calcular tu sección medio IPE + carril UPN vas a tener que calcular inercias de alabeo, momentos estáticos y demás.... No sé hasta que punto opinan los metaleros que merece la pena ponerse tan fino y singular para una viga-carril. ¿No sería mejor poner un IPE entero y ya está?

Última edición por mendinho el 15 Jun 2010, 18:36, editado 8 veces en total

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- 15 Jun 2010, 18:28 #226769

A lo mejor soy un poco bruto pero antes de calcular inercias de alabeo y rollos raros que llevan su tiempo haría un número gordo

carril UPN+viga medio de IPE -> Aprox. sección doble T conservadora

y a repartir el torsor entre las alas.

Ya decía Maslow: Si tu única herramienta es un martillo tenderás a ver cada problema como si fuera un clavo".

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- 15 Jun 2010, 22:45 #226822

¿Entiendo que tienes una T invertida y un carril en U?. La torsión sigue siendo fundamentalmente no uniforme porque los esfuerzos de frenado transversales van a torsionar el perfil fuera del centro de esfuerzos cortantes de todas maneras y el alabeo está impedido.

Yo he entendido más o menos lo mismo, pero en el sexto mensaje de este hilo dice que tiene un IPE y un UPN enteros. Vamos que cuando dice lo que pongo en negrita...

Mendinho, estoy de acuerdo con eso, es lo que ponen los libros pero en mi caso particular no tengo una doble T trabajando a torsion sino una UPN+cabeza de IPE, el resto no lo considero trabajando a torsión.

... creo que se refiere a que aún teniendo todo el IPE (que es lo lógico constructivamente) para el cálculo considera la mitad, porque el resto no torsiona. Sinceramente, yo no lo entiendo.

Digo lo que yo haría:

- Definir los puntos de la sección en que vamos a comprobar las tensiones. Yo elegiría dos: (1) el centro del alma del UPN, que coincide con el centro del ala del IPE. Y (2) el ala del UPN.
- Tensiones en (1). Normales, debidas a flexión en el eje fuerte. Tangenciales debidas al torsor de rotación, al bimomento y al cortante.
- Tensiones en (2). Normales debidas a flexión en el eje fuerte, en el débil, y al bimomento. Tangenciales debidas al torsor de rotación.

Viéndolo ahora, yo casi que solo calcularía en (2), pero bueno...

Como ha dicho mendinho, pues es una faena, porque hay que sacar inercias, hay que sacar momentos estáticos... Tengo que decir que yo no he calculado una pieza a torsión no uniforme en mi vida. Y una sección compuesta ya ni de lejos. Sé lo que es, sé más o menos como funciona la cosa en cuanto a esfuerzos, y punto. Cuando tenga un rato me animo y calculo la pieza, aunque sea por probar. Lo que pasa es que tendré un rato cuando acabe exámenes...

Saludos

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- 16 Jun 2010, 07:31 #226842

Si lo que quieres es ser muy fino al calcular tu sección medio IPE + carril UPN vas a tener que calcular inercias de alabeo, momentos estáticos y demás.... No sé hasta que punto opinan los metaleros que merece la pena ponerse tan fino y singular para una viga-carril. ¿No sería mejor poner un IPE entero y ya está?

Pues vamos por partes:

1- entiendo que la solución adoptada es IPE + UPN (tumbada y soldada en cabeza), algo usual en estructuras hace un tiempo, cuando el acero era muy caro y la mano de obra muy barata. Hoy en día esta solución ha caido un poco en desuso, pero no por ello es mala del todo.
2- precisamente con esto se intentaba simplificar el cálculo de la carrilera. Suponiendo que los esfuerzos horizontales de frenado se absorben por la UPN y la parte superior de la IPE (supongo que de ahí la confusión cuando el compañero dice que tiene una simple T + UPN). Hay un libro de Serrano en donde se desarrolla el cálculo, imagino que lo tengáis, de todas formas cuando llegue a casa puedo subir el problema si lo necesitáis.
3- la experiencia dice que esta solución es más que efectiva en PG de dimensiones "normalitas", y que la torsión no influirá de manera significativa en su comportamiento (como no lo hace tampoco cuando disponemos perfiles en H, que es la solución más empleada hoy en día).
4- IPE para carrileras es una mala solución (salvo en polipastos de pequeñas dimensiones, donde además se suele utilizar IPN por que la inclinación de las alas se adapta bien a la de las ruedas de algunos fabricantes) por que dan problemas de flecha en el eje debil. Por eso se suele tender a perfiles en H y perfiles compuestos o armados.

P.D: en resumen, como dice el colega Mendinho, me parece innecesario el cálculo a torsión para este problema, de todas formas nunca está de más aprender, así que te puedes guíar por la antigua EA-95. Si quieres gastarte bastante más dinero puedes recurrir a los Eurocódigos --> EN 1993-6. Vigas carril (no está traducida al castellano y te resultará un poco más complicado adquirirla).

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La complejidad es un síntoma de falta de entendimiento

- 16 Jun 2010, 07:57 #226850

3- la experiencia dice que esta solución es más que efectiva en PG de dimensiones "normalitas", y que la torsión no influirá de manera significativa en su comportamiento (como no lo hace tampoco cuando disponemos perfiles en H, que es la solución más empleada hoy en día).

El que sabe, sabe. Hazle caso al metalero sabio que tenemos en ManuelFR.

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- 17 Jun 2010, 17:18 #227197

Me estoy enredando para aprender, claro está. Es un PFC y no me gustaria que me preguntaran que por que no he incluido los esfuerzos de torsion..... ehemmmm...¿por que no sabia hacerlo? uff mala cosa. Antes de tirar la toalla con este tema quiero pelearme un poco más. Además los pocos números que he hecho me indican que falla si tengo en cuenta la cortadura que incorpora el cortante, lo que no me deja muy tranquilo. De todas formas le he estado dando vueltas y leyendo en libros y, aunque no sea un perfil doble T normal sino compuesto, creo que me centraré sólo en la torsión no uniforme o alabeo que me produce el bimomento ese y ya se lo sumo a las tensiones principales. ¿Que os parece? Y ya que saco lo del alabeo, para que sirve la columna Ia de las tablas de perfiles que viene en cm6. Pone en la leyenda módulo de alabeo.

Os dejo el diseño de la sección que estoy calculando.

Es interesante lo que comentas de la menor mano de obra de los perfiles H, es evidente, pero en un perfil de ese tipo ¿sería el ala superior la que se llevaría la reacción horizontal? yo creo que trabajaría así si el ala superior está unida al pilar, ya que al tener tan poca inercia a torsion pues como que el ala inferior no se entera de mucho.

Bajo esta forma de trabajo comparando el ala superior de un HEB con la UPN tumbada tenemos:

Modulo resistente UPN 260= 371 cm3 a lo que habria que sumar la aportación del ala superior de la IPE, que tomando la mitad del modulo en el eje debil del IPE 360= 123/2=61.5cm3. Sumando los dos: 432.5 cm3

Modulo resistente ala superior HEB que llegue 432.5, pues lo multiplicamos por dos para obtener el modulo del perfil completo en el eje debil: 432.5 x 2= 865 cm3. Lo que equivale a tomar un HEB 500 (842cm3)

Pesos lineales:
IPE360+UPN260= 57.1+37.9= 95 kg/m·l
HEB 500= 187 kg/m·l (el doble)

Por otra parte desconozco el incremento de coste por mano de obra, por lo que no digo que sea más económico pero sí tiene un mejor aprovechamiento del material.

Os dejo la seccion que estoy calculando. Por cierto, gracias de nuevo por vuestro tiempo que me está siendo de gran ayuda y me está sirviendo para plantearme ciertas cuestiones que daba por claras.


http://img195.imageshack.us/img195/2651/dibujo10f.jpg

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