Estructuras

Departamento Mecánica de Estructuras






















Diseño y construcción de una viga

Grado Ingeniería Mecánica
Grupo 11
Héctor José Muñoz Díaz 100293082
Manuel Naranjo Robledo 100291698
Alejandro Pérez Pizarro 100291844

ÍNDICE1-Introducción y alternativas de diseño……………………….3

2- Proceso de fabricación……………………………………… 4

3- Momentos de inercia………………………………………… 8

4- Carga de rotura……………………………………………. 12

5- Peso………………………………………………………….. 13

6- Conclusiones……………………………………………….. 13

1.- Introducción
Para la realización de la práctica se plantea la necesidad de realizar el proyecto de diseño y fabricación de una viga conunas restricciones dadas, tales como el material o las dimensiones máximas, para proceder con un ensayo de flexión en cuatro puntos. En dicho ensayo se mide la carga que esta aguanta en relación a su peso para compararla con los valores obtenidos anteriormente de forma teórica.
Las restricciones geométricas dadas para la viga son las siguientes:
-Longitud Máxima 50cm:-Sección Máxima 4,5x 4,5 cm:





-Espesor Máximo por lámina: 1cm
Además de estas, se dispone que la viga debe estar hecha en madera de balsa de densidad 140 kg/m3.
Alternativas de diseño
Nuestra idea inicial era diseñar una viga trapezoidal y una doble T por lo que nuestros cuatro diseños iban enfocados en esta dirección. En cuanto a la viga de doble T, la elegimos porque es la vigaque consideramos más usual en las construcciones o por lo menos la que creemos que está más extendida en distintas aplicaciones. Además este tipo de vigas presenta un elevado momento de inercia (Teorema de Steiner) lo proporciona bajas tensiones y por tanto mayor resistencia a la rotura.
Entre las dos opciones que planteamos para dicho tipo de viga estaba la doble T compuesta por 3 partes en laque las tapas inferior y superior se separan por el alma central. Habíamos pensado en usar madera de 1 cm de espesor para toda la estructura, tanto las tapas como el alma.



Opción1 Opción 2
La otra variante consiste en un alma central de mayor longitud, lo cual nos permite tener mayorcantidad de fibras de canto (dirección en la que la madera presenta su mayor resistencia) y unas alas sujetas a unos refuerzos que dan consistencia a la viga. Dichas alas son de mayor tamaño en la parte inferior (1cm) que en la parte superior (0.8cm).
Finalmente escogimos el segundo modelo para comprobar si la resistencia del alma era mayor, además de por su aspecto innovador.
Por otro lado seencuentra la viga trapezoidal. Elegimos este tipo de viga pues su forma hace que la mayor parte de su masa se encuentre en la zona donde el momento flector es máximo y por tanto vamos a tener un elevado momento de inercia que permitirá a nuestra viga ser resistente.
Entre las opciones que manejábamos se encontraban una viga de mayor ancho (formada por varias láminas verticales de diferentesespesores) y por lo tanto un mayor volumen , y otra con la misma forma pero con una sección más estrecha, formada por una única madera de espesor 1 cm. Nos decantamos por la viga de mayor volumen ya que según nuestros cálculos esta iba a ser más resistente.




2.-Proceso de Fabricación:
Para la fabricación de las vigas una vez escogido el diseño se utilizaron los siguientes utensilios y materiales:Material
Dimensiones
Ejemplo

Madera de balsa
(tablilla)
100x10x1000


100x8x1000


100x4x1000

Herramientas
Utilidad

Cutter
corte

Cola Para Madera
Adhesivo

Clavos
Unión y refuerzo



Lija
Afinamiento y rebaje de dimensiones


Se procede a explicar la fabricación de las vigas por separado al tratarse de dos modelos diferentes. Como el largo de las vigas era...