Pandeo Torre Alta Tension

UNIVERSIDAD SIMON BOLIVAR
DEPARTAMENTO DE MECANICA









PROYECTO FINAL: TORRE DE ALTA TENSION









DESCRIPCION DEL PROYECTO
Para la elaboración del proyecto se procedió a modelar una torre de alta tensión en el programa computacional ANSYS con el fin de evaluar las cargas y esfuerzos que soporta para el posterior estudio de la falla por pandeo yfluencia. Dicha torre esta construida con 4 perfiles de acero estructural ASTM 36 (características mostradas en la tabla 1).
En el modelaje estructural se comenzó definiendo el problema como uno en 2 dimensiones y los elementos como barras ideales para luego especificar cada elemento a utilizar (diferentes perfiles con características y propiedades de la tabla 1) y establecer los nodos queconformaran la estructura a partir de un punto de referencia. La localización de dichos nodos se puede observar en la tabla 2 y figura 1.
Una vez ubicados todos los nodos, se procedió a colocar todos los elementos con sus respectivos perfiles para formar la torre (figura 2, tabla 3) y una vez estructurada colocar las cargas que soportara la estructura ( tabla 4) con la finalidad de observar ladeformación de la estructura, la cual se muestra de manera exagerada en la figura 3.
El ultimo paso fue resolver el problema estructurado y con las cargas, con lo cual el programa arrojo todos los resultados esperados como cargas en los nodos ( tabla 4 figura 4) , esfuerzos en los elementos (tabla 6 figura 5) y las reacciones en los soportes (tabla 5)
Para la realización de todos loscálculos se utilizaron las normas de diseño AISC:

σadm= ϵπ2ψλ21-0.5λλp2ψSy ; ψ=231253+3λλp8-1λλp38

Se trabajo con unidades de Newton (N) y metros (m).

Tabla 1 (según perfiles SIDOR)
PERFIL | AREA (cm2) | Ix (cm4) | E(Kgf/cm2) | Sx (cm3) |
120x12x120 | 27,5 | 368 | 2,1x10E6 | 42,7 |
120x10x120 | 23,28 | 313 | 2,1x10E6 | 36 |
100x10x100 | 19,20 | 177 |2,1x10E6 | 24,7 |
90x7x90 | 12,24 | 92.57 | 2,1x10E6 | 14,13 |

MODULO POASSON 0,3.
-Los perfiles 120x12x120 corresponden a las vigas principales en la sección AB
-Los perfiles 120x10x120 corresponden a las vigas en X de la sección AB
-Los perfiles 100x10x100 corresponden a las vigas que bordean la torre en la sección superior a B
-Los perfiles 90x7x90 corresponden a las vigas en X de lasección superior a B
Para validar los resultados obtenidos en ANSYS, se procedió a comprobar a con cálculos a mano (se encuentran en los anexos) y comparamos.











Análisis de resultados.
Luego de obtener los resultados que arroja el programa ANSYS, se observa que las vigas principales inferiores son las que reciben mayor esfuerzo, por lo que son mas propensas a fallar;este resultado es de esperarse teniendo en cuenta que estas vigas soportan todas las cargas superiores, además se observa que las cargas son mayores a medida que las vigas se separan de la línea central de la torre ( punto 0,0) lugar donde los esfuerzos son muy pequeños ya que no se produce mucho esfuerzo por flexión y las vigas principales absorben la mayor parte de las cargas axiales. Además sepuede observar que las vigas de la parte superior de la torre no presentan gran concentración de esfuerzo por lo cual nuestro análisis se enfocara principalmente en la sección B.
Como se observa en la grafica 4 el lado derecho de la torre se encuentra a tracción en el punto B, mientras que el lado izquierdo esta a compresión; esto se debe a la dirección de las cargas en los extremos de laparte superior de la torre, las cuales se encuentran a 250 grados (medidos desde el primer cuadrante) proporcionando una gran concentración de cargas axiales en el lado izquierdo, con lo cual estas vigas se comprimen, y por su parte las del lado derecho se expanden.
Según los resultados obtenidos, los esfuerzos en la sección b y sus vigas próximas soportan una carga muy grande, mediante...