Resistencia de Materiales. Estructura. Tema 2. Estática del Sólido Rígido. Práctica de Laboratorio. Estructuras de barras planas.

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Veronica Río de la Fuente
hace 6 años
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1 Resistencia de Materiales. Estructura Tema 2. Estática del Sólido Rígido Práctica de Laboratorio. Estructuras de barras planas. En esta práctica se van a aplicar los conocimientos adquiridos en el Tema 2 sobre las Estructuras planas de barras Las estructuras planas de barras deben cumplir 2 requisitos básicos: el eje longitudinal de todas las barras que la conforman deben pertenecer a un mismo plano y todas las cargas también deben estar contenidas en él. En esta asignatura hemos incluido una nueva condición: las cargas deben estar aplicadas exclusivamente en los nudos. Si se cumple esta última condición, podemos considerarla como una estructura de barras articuladas-articuladas que trabajan únicamente a axil y por lo tanto, pueden ser calculadas con alguno de los métodos vistos en clase. Si no se cumple la tercera condición, no significa que no puedan considerarse como estructuras planas de barras, sino que no pueden ser calculadas exclusivamente con los conocimientos adquiridos en esta asignatura. En el tema 2 se han desarrollado dos métodos para obtener los esfuerzos axiles que aparecen en la estructura. El primero de ellos es el Método de Ritter y se utiliza principalmente cuando se desea conocer la solicitación en una barra concreta. El segundo método es el método de los nudos y se aplica cuando se desea conocer los esfuerzos en todas las barras. En las páginas siguientes se incluyen 10 de los diseños más habituales empleados. En el argot de la profesión, 5 de ellos se denominan celosías (del 1 al 5) y los otros 5 cerchas (del 6 al 0). No son los únicos diseños posibles aunque sí de los más utilizados.

4 El objetivo de la práctica a desarrollar es comprobar que el alumno ha adquirido los conocimientos y competencias necesarios para poder calcular este tipo de estructuras. Como trabajo previo (y absolutamente necesario), cada alumno deberá calcular los esfuerzos en una de ellas con anterioridad a la realización de la práctica. La valoración positiva de la misma y la inclusión de esta valoración en la nota de la asignatura, estará condicionada a que se obtengan los esfuerzos en las barras correctamente. Los cálculos realizados se entregarán al profesor de laboratorio al comienzo de la práctica. La forma y esquema de esta entrega se incluye en este documento. El procedimiento para elegir el diseño y la posición de la carga será a través de los códigos incluidos en la Figura 1 y el número de DNI o documento identificativo utilizado en la realización de la matricula. [1]. La segunda cifra determinará el tipo de estructura de barras planas que se debe tomar. Coincidiendo dicha cifra con la enumeración expuesta en cada modelo. [2]. La tercera cifra determinará el ángulo α señalado en la representación gráfica de cada estructura. Dicha ángulo será: 30 si la tercera cifra de nuestro documento es 0,1 ó si la tercera cifra de nuestro documento es 3,4,5 ó si la tercera cifra de nuestro documento es 7,8 ó 9. [3]. La cuarta cifra determinará la posición de una carga P vertical que se aplicará a uno de los nudos denominados con una letra. De tal forma que si la cifra es: 1, la carga se posicionará en A. 2, la carga se posicionará en B. 3, la carga se posicionará en C. 4, la carga se posicionará en D. 5, la carga se posicionará en E. 6, la carga se posicionará en A. 7, la carga se posicionará en B. 8, la carga se posicionará en C. 9, la carga se posicionará en D. 0, la carga se posicionará en E. [4]. La quita cifra distinta de cero determinará la longitud L señalada en la representación gráfica de cada estructura. Dicha longitud estará expresada en metros.

5 [5]. La quinta cifra distinta de cero determinará el valor de la carga P vertical que se aplicará a uno de los nudos denominados con una letra. Dicho valor estará expresada en KN. En la siguiente figura se puede ver un ejemplo que determina la cercha concreta que se deberá calcular X Se toma la estructura tipo 9. Cercha Polonceau Doble. α=30 La carga se posicionará en el punto C. L=5m y P=5KN. La estructura que se debería calcular es la siguiente:

6 El procedimiento para el cálculo de los esfuerzos en barras será el siguiente. En primer lugar se obtendrán las reacciones en ambos apoyos. Por el método de Ritter se calcularán los esfuerzos en 3 de las barras situadas en el centro de la estructura. Por el método de los nudos (y empezando por el apoyo de la izquierda para terminar por el apoyo de la derecha) se calcularán los esfuerzos en todas las barras expresados en N o KN. Utilizar los valores intermedios obtenidos por el método de Ritter para asegurarse que no se ha cometido ningún error en las primeras barras. Anotar los resultados de todas las barras respetando el orden numérico establecido en cada estructura. La presentación de los datos procedentes de los anteriores cálculos se ajustará al modelo expuesto a continuación.

7 Resistencia de Materiales. Estructura Tema 2. Estática del Sólido Rígido Práctica de Laboratorio. Estructuras de barras planas. Alumno: D.N.I.: Especialidad: Grupo Laboratorio: Profesor que impartió la práctica: Esquema de la estructura plana de barras que le ha correspondido al alumno en función del D.N.I. o pasaporte:

8 Resultados correspondientes al cálculo de las reacciones: Apoyo Izquierdo Derecho Valor de la reacción vertical Resultados correspondientes al cálculo por el método de Ritter: Número de Barra Valor del esfuerzo Tipo (C / T) Resultados correspondientes al cálculo por el método de los nudos (especificar el esfuerzo en número con dos decimales)(no incluir fracciones o raíces cuadradas sino el valor literal): Número de Barra Valor del esfuerzo (KN) Tipo (C / T)

9 Incluir a continuación un esquema de la estructura donde se respetará lo siguiente: Dibujar en rojo las barras trabajando a tracción y en azul las barras trabajando a compresión Remarcar de todas las barras del cordón superior la que posee mayor esfuerzo. Remarcar de todas las barras del cordón inferior la que posee mayor esfuerzo. Remarcar de todas las barras diagonales la que posee mayor esfuerzo. Remarcar de todas los montantesel que posee mayor esfuerzo.

10 Complemento a la práctica de laboratorio. Como complemento de la práctica, se va a desarrollar durante la práctica un ejemplo de comprobación experimental de los resultados que se obtienen con estos métodos. Para ello se calcularán los esfuerzos en las barras de una estructura y se comprobarán experimentalmente mediante un modelo a escala reducida y unas células de carga. La estructura utilizada es una cercha tipo Warren formada por barras articuladas entre sí y con el exterior. La longitud total del cordón inferior es 3L y la del cordón superior es 2L. Todas las barras diagonales se encuentran a 45 de la horizontal. En el nudo B se aplica una carga de valor P. Figura 2.- Celosía tipo Warren a estudiar Los valores genéricos para la reacción izquierda y para la barra que mayor esfuerzo de tracción y compresión presentan, aparecen en la tabla siguiente. También aparece el valor numérico cuando la carga P = 10 N. P 10,0 N Reacción en A 2P/ Máximo axil de tracción (Barra BC) P Máximo axil de compresión (Barra EF) 4P/ Tabla 1. Esfuerzos en las barras de la celosía de la figura 1 Para la comprobación experimental se ha montado un modelo a escala reducida de esta celosía y se han dispuesto 3 células de carga para poder leer los valores anteriores. La figura 3 muestra una imagen de este montaje:

mostrará un modelo real de celosía que existe en el laboratorio y que

11 Figura 3. Modelo a escala reducida para comprobar los resultados Por último, se mostrará un modelo real de celosía que existe en el laboratorio y que se utiliza para estudiar este tipo de estructuras bajo premisas de comportamiento mucho más reales. Figura 4. Modelo real de celosía

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