vigas curvas

UNIVERSIDAD DE ORIENTE
NÚCLEO DE ANZOÁTEGUI
ESCUELA DE INGENIERÍA Y CIENCIAS APLICADAS
DEPARTAMENTO DE MECÁNICA

"ESTUDIO DEL COMPORTAMIENTO DINÁMICO DE VIGAS
CURVAS PRETORSIONADAS USANDO EL MÉTODO DE LOS
ELEMENTOS FINITOS"

REALIZADO POR:

CARLOS A. LÓPEZ M.

TRABAJO DE GRADO PRESENTADO ANTE LA UNIVERSIDAD DE
ORIENTE COMO REQUISITO PARCIAL PARA OPTAR AL TÍTULO DE
INGENIEROMECÁNICO

PUERTO LA CRUZ, NOVIEMBRE DE 2004

UNIVERSIDAD DE ORIENTE
NÚCLEO DE ANZOÁTEGUI
ESCUELA DE INGENIERÍA Y CIENCIAS APLICADAS
DEPARTAMENTO DE MECÁNICA

"ESTUDIO DEL COMPORTAMIENTO DINÁMICO DE VIGAS
CURVAS PRETORSIONADAS USANDO EL MÉTODO DE LOS
ELEMENTOS FINITOS"

SUPERVISADO POR:

ING. GAETANO STERLACCI
ASESOR ACADÉMICO

JURADO CALIFICADOR:

ING. CARMEN GARCÍA

ING. FÉLIXPAYARES

PUERTO LA CRUZ, NOVIEMBRE DE 2004

RESOLUCION

De acuerdo al artículo 44 del reglamento de trabajo de grado “los trabajos de grado
son de exclusiva propiedad de la Universidad y solo podrán ser utilizados a otros fines con el
consentimiento del Consejo de Núcleo respectivo, quien lo participa al Consejo Universitario”

III

DEDICATORIA

• A Dios por siempre estar conmigo y sermi guía espiritual.
• A la Universidad de Oriente por darme la oportunidad de formarme, como profesional y
persona, muy especialmente a todos los profesores del departamento de Mecánica.
• A mis compañeros de estudio que cada hora y cada día compartimos nuestra amistad
dentro y fuera de clases.

Carlos A. López M.

IV

AGRADECIMIENTO

Quiero expresar mi agradecimiento a lassiguientes personas, sin cuya colaboración
hubiese sido imposible la realización de este trabajo.
• A mis padres y hermanos, quienes siempre me acompañaron y hoy celebran conmigo
este triunfo.
• A mis compañeros de estudio.
• A todos los profesores de la Escuela de Mecánica y en especial al Prof. Gaetano
Sterlacci por su asesoría.

Carlos A. López M.

V

RESUMEN

En el presente trabajo seestableció una metodología para el análisis dinámico de vigas
curvas pretorsionadas. Este estudio se realizó basándose en el método de elementos finitos y
utilizando la teoría de la elasticidad tridimensional para representar el comportamiento de las
vigas. La simulación del comportamiento dinámico de las vigas se realizó por medio de un
programa comercial que utiliza el método de los elementosfinitos. La investigación se dividió
en dos partes, en la primera, se compararon los modos de vibración de vigas rectas
pretorsionadas con análisis numéricos realizados en investigaciones previas. En la segunda
parte se encontraron los modos de vibración de vigas curvas pretorsionadas, analizándose
como variaban dichos modos de vibración con respecto a los cambios del ángulo de pretorsióntotal, así como del radio de curvatura de las vigas. De la aplicación del análisis modal se
encontraron los siguientes resultados: a) Las variaciones de la frecuencia natural respecto a
variaciones del ángulo de pretorsión para los primeros modos de vibración son menores a las
que se presentan en los modos de vibración superiores; b) La influencia del radio de curvatura
en los modos de vibraciónaumenta a medida que se disminuye la curvatura de la viga; c) Se
comprobó el fenómeno de acoplamiento entre distintos modos de vibración.

VI

INTRODUCCIÓN

La viga pretorsionada constituye un importante elemento estructural de ingeniería,
debido a su utilización en una amplia variedad de aplicaciones; así por ejemplo estructuras
como hélices de helicópteros, ventiladores, turbinas ysub-sistemas de estructuras más
complejas pueden ser modelados como vigas pretorsionadas. De igual manera vigas curvas
pretorsionadas son usadas de forma corriente en la construcción de puentes. Los ejemplos
anteriores permiten afirmar que el estudio de la respuesta dinámica de este componente
estructural bajo diversas condiciones, ayudaría a entender el comportamiento de ciertas
estructuras...