Resistencia y estabilidad, aptitud al servicio, acciones en la edificación, cimientos, estructuras de acero, fábrica, madera
por
#215451
Buenas a todos chavales,

Se me plantea el siguiente problema,
Carga de impacto sobre losa de hormigón de 1,45 x 0,6 x 0,15 m3 biapoyada (1,45 m) por una masa de 60 kg a un metro de altura.

He encontrado una formula aproximada en los libros “Resistencia de materiales” de Berrocal o en el “manual del ingeniero civil” dicha formula es:
Sdin = Sest + raiz( Sest^2 + 2 x h x V^2) Donde:

Sdin = flecha dinámica
Sest = flecha estática
h = altura de caída libre
V = velocidad de la masa en el instante del choque

Una vez conocida esta Sdin, se calcula una fuerza equivalente de impacto tal que F = Keq x Sdin
donde Keq es la constante de rigidez de la viga biapoyada (48EI/L^3). Donde:

E = módulo de elasticidad del material de la viga (25000000000 Pa)
I = inercia de la sección de la viga (I = 6,75e-4 m)

Con estos datos sale una carga equivalente de impacto de ¡55Tn!

Este resultado lo he comparado con un estudio dinámico, resolviendo una ecuación del tipo Meq x X’’ + X x Keq = Peso eq
Saliendo un resultado mas fino, pero también muy grande ¡29Tn!. La diferencia entre los dos métodos está en que el método simplificado no tiene en cuenta la inercia de la viga, de tal forma que para una sección --> 0 el resultado es el mismo.

Para 0,1m me baja a 9,42Tn con el método exacto, resultado que me parece muy grande.

Alguien sabe en qué me estoy equivocando? o me puede indicar algún libro? No encuentro nada a cerca de impactos en hormigón, o mejor dicho, solo encuentro la formula anterior simplificada.

Gracias por vuestra ayuda chavales!!
por
#217681
JF Sebastian escribió:Puedes resolverlo mediante el uso del elemento COMBIN40 de ANSYS en una análisis transitorio no lineal.



Ya había pensado en realizar un análisis con elementos finitos con ansys, pero no tengo mucha idea con análisis dinámicos, sí con análisis estáticos.

Podrías pasarme algún ejemplo .pdf, o archivo .txt para ansys o algo que me sirva de guía?

Gracias
por
#248242
hola
tarde con el comentario pero soy nuevo en el foro.. por si a alguien le sirve

Primero las soluciones encontradas... quiere decir que si yo salto desde la mesa al piso es lo mismo que colocar unos 5 camiones cargados?, parece ilógico,
Segundo, la ecuación que nombras, no la conozco , pero debe tener algun error porque las unidades en el radical no son homogeneas (sumas m2 con m4/seg2)....

sin duda las cargas de impacto sorprenden, Yo las calculo haciendo un balance de energia potencial de la carga en reposo vs energia potencial elastica de la estructura deformada, asi llego a una ecuacion bastante sencilla (acepto que la estructura se comporta como un resorte, lo cual en el período elastico es cierto)

Fuerza de Impacto= peso+raiz( peso/g x k x V2) (en el caso que el impacto sea de cida libre sobre un plano horizontal)

donde:
g= gravedad en m/seg
peso en kg
k seria la constante del resorte en kg/m
V velocifdad en m/s


K la calculo en la practica con algun programa, por ejemplo el Cype cargando la losa con una carga puntual de 1 tonelada y veo la maxima deformación, 1000 kg/(deformacion en m) es k

lo bueno de este metodo que sirve para cualquier estructura, antes era dificil calcular k, pero ahora con los programas...

en el caso de esta losa, la fuerza equivalente me da aproximadamente poco mas de 3 toneladas.
espero les sirva.
Inge
por
#248279
Creo que el método de Ingenieris y de Pereca son el mismo salvo que a ingenieris le falta algo en la fórmula. En el prontuario de fórmulas Roark para impacto vertical también da la siguiente relación

DAF = di/d = Fi/F = 1+raiz[1+2(h/d)]

DAF = Factor de amplificación dinámico
di = deformación dinámica
d = deformación estática
Fi = carga dinámica
F = carga estática (m x g)
h = altura desde donde cae

Aquí tambien explican esta fórmula a partir de la página 5: http://prof.usb.ve/orlandop/pdf/mc2143/ ... a%2003.pdf

La fórmula es igual a la de Ortiz Berrocal que puso Pereca y es conservadora porque no se consideran pérdidas de energía en el impacto.
Si se supone que el impacto se produce a una velocidad razonablemente baja y que la masa que impacta es mucho menor que la masa dela estructura dicen que la estimación no está demasiado lejos de la realidad.
EL proceso es así:

F ----> Obtengo d con el programa
d ----> Obtengo Fi = DAF x F y di = DAF x d

Si os fijáis cuando h=0, DAF=2, que es el resultado teórico esperado. Cuando coloco una carga de repente, la carga estática equivalente es el doble que la colocación lenta de la carga.
por
#248384
hola.
en la ecuacion anterior que publique es solo una aproximacion, ya que no tuve en cuenta la variacion de energía potencial del peso respecto ala deformacion de la estructura, la ecuacion completa teniendo en cuenta esta deformacion, si el impacto es vertical, y sin tener en cuenta la masa de la estructura es:

Fuerza de Impacto= (P+RAIZ(P^2+4.P.k.h))/2

En caso que el impacto fuera horizontal , por ejemplo una roca que choca con un muro de contención, la ecuacion es similar a la anterior. pero por lo general la diferencia no es muy grande.

Lo que si cambia bastante el valor de la fuerza de impacto es es el valor de k, es decir si tengo una estructura muy deformable la carga de impacto sera menor....
en el caso del problema si la luz es solo 1.45 tal vez sea mejor una losa de 10 cm de espesor (desconozco la normativa de su país) .

un saludo a todos

Agrego otro comentarioLo que dije de saltar desde una mesa no es del todo correcto, ya que mi comprtamiento elasrico difiere mucho al de una roca, mas bien me comporto como un resorte muuuuuy deformable ( que espero se mantenga dentro del periodo elástico).
mas saludos
por
#248394
ingenieris escribió:Fuerza de Impacto= (P+RAIZ(P^2+4.P.k.h))/2


Ingenieris, creo que te baila un 2. Utilizando tu notación debería ser
Fuerza de Impacto= P+ RAIZ(P^2+ 2.P.k.h)

Con h=0, una carga instantánea debe ser equivalente al doble de una aplicada lentamente. Puedes revisar la referencia en PDF linkada en el post anterior.
por
#248409
hola mendinho
si tienes razon hay un error, escribi de mas... :oops:
(copie parte de un paso intermedio y otro del final)

si, tu notacion es correcta


Fuerza de Impacto= P+ RAIZ(P^2+ 2.P.k.h)

otra vez :oops:

saludos
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