miércoles, 2 de diciembre de 2009

Introducción a la modelación 3D de estructuras de acero


En estas líneas haré una comparación entre las ventajas de la modelación 3D de estructuras de acero y el empleo manual de fórmulas.

Es importante el uso de software para el modelamiento y cálculo de nuestros proyectos, a manera de introducción, y para motivación de los lectores, colocaré un sencillo ejemplo del cálculo de la deflexión máxima en una viga W27x178 apoyada en dos puntos que distan 40 ft, con una carga concentrada de 5000 lb en el centro, así podemos hacer la comparación del resultado del software de simulación, y el elaborado manualmente.
Sabiendo que el módulo de elasticidad del acero es E= 29,86x10^6 psi, y que I=6990 in^4

Manualmente, para el caso de esta viga, empleamos la fórmula de la deflexión:


Ymáx = (P*L^3) / 48*(E*I)


Ymáx = {(5000 lb)*(480in)^3 } / { 48*(29,86x10^6 lb/in^2) *(6990 in^4)}

Ymáx = 0.055 in {1.40 mm}

Ahora, visualizaremos en la siguiente gráfica el análisis del software, el cual muestra que la deflexión en el punto 20 ft es de 1.4 mm (se empleó el código AISC 360). Se obtuvo el mismo resultado, lo cual nos indica el grado de exactitud en el desarrollo de su análisis.  


 

El software de análisis posee un modelador de ambiente gráfico, lo cual hace más fácil el trabajo, y nos ahorra elaborar el modelo en otro software y luego importarlo, por ejemplo si esta elaborado en  AutoCad, bueno, eso depende del usuario y del modelo, para las personas diestras en AutoCad solo necesitan importar el archivo dxf al entorno inicial del proyecto. El software trabaja en conjunto con otras herramientas para analizar la resistencia conexiones de acero, uniones soldadas, entre otras cosas.

Observamos en la siguiente gráfica como el software nos detalla los esfuerzos (N/mm2) en la sección transversal que escogimos (color amarillo), la parte sometida compresión (color rojo), y la parte sometida a tracción (color azul). En cualquier punto podemos obtener información. Nos ofrece distintos tipos de resultados gráficos: de momentos, esfuerzos de corte, animación de deflexiones, etc.
 


Los avances en las metodologías de simulación y la gran disponibilidad de software que actualmente existe en el mercado (Sap2000, Rapid3D, Ram Advance, StaadPro, entre los mejores –con el último, se analizó el ejemplo anterior-), han hecho posible que esta técnica sea una de las herramientas más ampliamente usadas en el análisis de ingeniería en las más importantes empresas, y por profesionales independientes.

A través de la simulación, se puede estudiar el efecto de cambios internos y externos del sistema, al hacer modificaciones en el modelo y observando los efectos de estas alteraciones antes de su fabricación o ensayo.

Un análisis detallado del modelo que se está simulando puede llevarnos a un mejor entendimiento de la situación, y por consiguiente a sugerir estrategias que mejoren la operación y eficiencia del sistema. Nos ayuda a comprender sistemas complejos, brindándonos un valioso y profundo conocimiento acerca de cuáles variables son más importantes que otras en el modelo y cómo ellas interactúan entre sí.

La técnica de simulación puede emplearse para experimentar con nuevas situaciones, sobre las cuales se tiene poca o ninguna información. A través de esta experimentación se puede anticipar mejor a los posibles resultados no previstos.

Más adelante seguiré profundizando sobre el tema y mostrándoles la versatilidad de estas herramientas.

1 comentario:

  1. GRACIAS POR TUS CONSEJOS, EL PROGRAMA DE BENTLEY ES EL MEJOR....MUY BIEN !

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