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  • Ingeniera Industrial

    Departamento de Ingeniera Mecnica

    -PROYECTO FIN DE CARRERA- PARAMETRIZACIN Y ANLISIS ESTRUCTURAL DE MODELO DE ESCALERA MEDIANTE MTODO DE

    ELEMENTOS FINITOS

    Autor: Carlos Lpez Gmez

    Tutora: Carolina lvarez Caldas

    Fecha de defensa: 3 de Junio de 2014

  • PARAMETRIZACIN Y ANLISIS ESTRUCTURAL DE MODELO DE ESCALERA MEDIANTE MTODO DE ELEMENTOS FINITOS

    Agradecimientos

    En primer lugar quiero agradecer a todas las personas que me han ayudado a desarrollar esta etapa acadmica en la Universidad Carlos III de Madrid:

    A mi tutora de Proyecto, Carolina, por ser un apoyo no slo tcnico sino tambin anmico en la realizacin de este proyecto.

    A mi familia y muy en especial a mis padres y mi hermano, por darme la oportunidad y las fuerzas para completar esta etapa y estar siempre cuando los necesit.

    A mi novia, Silvia, por ser un apoyo en todos estos aos y animarme a cada paso.

    A mis compaeros de Universidad, perdonad que no os nombre a todos, por compartir todas las experiencias duras y estresantes y acabar convirtindolas en recuerdos que no cambiara por nada.

    Por ltimo, gracias a la Universidad Carlos III de Madrid como institucin por darme la oportunidad de formarme en esta titulacin.

    A todos vosotros, GRACIAS

    2 CARLOS LPEZ GMEZ

  • PARAMETRIZACIN Y ANLISIS ESTRUCTURAL DE MODELO DE ESCALERA MEDIANTE MTODO DE ELEMENTOS FINITOS

    ndice

    1 Introduccin............................................................................................................................................................ 7

    2 Motivacin .............................................................................................................................................................. 8

    3 Estructura del documento ...................................................................................................................................... 8

    4 Abstract .................................................................................................................................................................. 9

    5 Objetivo ................................................................................................................................................................ 10

    6 El Mtodo de Elementos Finitos ........................................................................................................................... 11

    6.1 Introduccin .................................................................................................................................................. 11

    6.2 Conceptos bsicos ......................................................................................................................................... 12

    7 Software empleado .............................................................................................................................................. 15

    7.1 Pro Engineer.................................................................................................................................................. 15

    7.2 ANSYS ............................................................................................................................................................ 15

    7.2.1 Comandos utilizados ............................................................................................................................. 16

    8 Creacin y anlisis del modelo .............................................................................................................................. 22

    8.1 Funcionamiento general ............................................................................................................................... 22

    8.2 Tipo de elemento .......................................................................................................................................... 24

    8.3 Creacin de la geometra .............................................................................................................................. 25

    8.3.1 Creacin de rellano ............................................................................................................................... 25

    8.3.2 Creacin de vigas inclinadas .................................................................................................................. 26

    8.3.3 Ensamblaje de zonas comunes.............................................................................................................. 27

    8.3.4 Creacin de tramos ............................................................................................................................... 28

    8.3.5 Creacin de pilares ................................................................................................................................ 29

    8.4 Simplificaciones del modelo.......................................................................................................................... 30

    8.4.1 Simplificaciones: Modelo de planos medios ......................................................................................... 30

    8.4.2 Simplificaciones: Placas de unin .......................................................................................................... 30

    8.4.3 Simplificaciones: Unin a las paredes del edificio ................................................................................. 31

    8.4.4 Simplificaciones: Unin a pilar .............................................................................................................. 31

    8.4.5 Simplificaciones: Aplicacin de las cargas ............................................................................................. 33

    8.5 Asignacin de constantes reales y material .................................................................................................. 34

    8.6 Mallado ......................................................................................................................................................... 34

    8.7 Clculo y aplicacin de cargas ....................................................................................................................... 35

    8.7.1 Zona de aplicacin ................................................................................................................................ 36

    8.7.2 Valores a aplicar .................................................................................................................................... 36

    3 CARLOS LPEZ GMEZ

  • PARAMETRIZACIN Y ANLISIS ESTRUCTURAL DE MODELO DE ESCALERA MEDIANTE MTODO DE ELEMENTOS FINITOS

    8.7.3 Comparacin con resistencia del material ............................................................................................ 41

    8.7.4 Aplicacin de restricciones .................................................................................................................... 43

    9 Obtencin de resultados y verificacin ................................................................................................................. 44

    9.1 Solucin a problema tensional I .................................................................................................................... 49

    9.2 Solucin a problema tensional II ................................................................................................................... 50

    9.3 Solucin a problema tensional III .................................................................................................................. 51

    9.4 Solucin a problema tensional IV .................................................................................................................. 65

    9.5 Solucin a problema tensional V ................................................................................................................... 67

    9.6 Verificaciones finales .................................................................................................................................... 68

    10 Conclusiones ..................................................................................................................................................... 70

    11 Aplicacin y futuros trabajos ............................................................................................................................ 71

    12 Presupuesto ...................................................................................................................................................... 72

    13 Bibliografa ........................................................................................................................................................ 73

    Anexo I: Perfiles utilizados ............................................................................................................................................ 74

    ndice de figuras

    Figura 1: Ejemplo de conjunto del modelo ..................................................................................................................... 7 Figura 2: Biela real y biela representada mediante MEF .............................................................................................. 11 Figura 3: Misma pieza con distinto tamao de mallado ............................................................................................... 12 Figura 4: Misma pieza distinto tipo de malla ................................................................................................................ 13 Figura 5: Tipo de elemento SHELL 63 ........................

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