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INTRODUCCIÓN

En el mundo civil e industrial existen multitud de elementos(estáticos y en movimiento) desempeñando una misiónestructural o resistente que pasan desapercibidos entre lacotidianidad y la costumbre. Las formas de trabajar, heredandométodos y formatos antiguos (de siempre) hacen ignorar laimportancia que puede tener el estudio de todo este tipo deelementos.

Cuando mencionamos la importancia de llevar a cabo un cálculoestructural o un análisis de resistencia de una pieza sometidaa unas condiciones de trabajo conocidas, estamos planteandotres aspectos fundamentales:

Un aspecto INFORMATIVO: en el que queremos conocer losestados tensionales de nuestro elemento, así como lasdeformaciones originadas en el mismo.

Un aspecto VALIDADOR: En el que queremos confirmar que elelemento en cuestión está capacitado para llevar a cabo untrabajo concreto.

Un aspecto de OPTIMIZACION: Vinculado al proceso de diseño,en el que se dimensionan los elementos en función de lassolicitaciones, se trata de un procedimiento iterativo:

diseño - análisis - rediseño – análisis -validación.

Estos tres aspectos pueden interactuar en función de lasnecesidades planteadas en cada caso.

Área Tecnológica

diseño - análisis - rediseño – análisis -validación.

Importancia del cálculoestructural y el análisisde resistencia de piezas

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Estructuras en edificación

La estructura es la parte de laedificación encargada degarantizar la estabilidad de laconstrucción, debiéndoseadaptar a la geometría globalde la misma.La importancia e implantacióndel cálculo de estructuras en elcampo de la construcción civilo industrial es un hecho. Laresponsabilidad de las mismasy la necesidad de visar proyectode ejecución garantizan estaimplantación. Unido esto a lasrevisiones llevadas a cabo porOrganismos de Control Técnico(obra civil) vinculados a losseguros decenales (los cualesafectan al aspecto estructural) hacen del análisis estructuralun a spec to a l t amen teconsolidado.

Estructuras diversas

Existen una gran cantidad deestructuras auxiliares, soportes,elementos portantes, torres,e s t r u c t u r a s p a r aalmacenamiento, estructuraspara apilamiento etc...que debenser objeto de análisis.

En los elementos estructuralessiempre se aplica el aspectovalidador, el análisis es unanecesidad para confirmar laaptitud de nuestro sistema enlas condiciones de trabajoprevistas y conforme a lanormativa aplicable en cadacaso.

En este campo, de naturalezadiversa, las construcciones sesiguen realizando en muchoscasos conforme a métodos,geometrías, materiales yespesores tradicionalmenteutilizados, pudiendo ,a veces,e x i s t i r n o r m a t i v a,especificaciones orecomendaciones que hayansido pasadas por alto. Esimportantedocumentarseconvenientemente acerca delproducto comercializado yadjuntar toda la informaciónrequerida , tanto en el diseñodel producto como en el estudioestructural del mismo. En estesentido la ,cada vez másimplantada, Prevención deRiesgos Laborales presentaexigencias concretas a lose lementos estructuralesauxiliares que se alojan en elinterior de las empresas(especialmente las estructurasde almacenamiento) y quepueden representar un riesgopara los trabajadores en casode sobrecarga, estas estructurasdeben estar convenientementedocumentadas en cuanto a sucapacidad portante.

Dos intereses encontrados(seguridad y economía)

Se puede afirmar que en loreferente a las estructuras, tantoen edificación como en las denaturaleza diversa , e lcondicionante principal es laseguridad. La estructura debequedar dimensionada de tal

modo que se obtenga uncoeficiente de seguridadapropiado a la responsabilidadde la misma y conforme a laNormativa aplicable en cadacaso.

Por otra parte, las exigenciasdel mercado, que obligan aminimizar el precio de venta ypor consiguiente los costes, yel continuo aumento de losprecios de las materias primas(en particular del acero), hacenque sea necesario minimizar elmaterial consumido en laelaboración de los elementosque conforman las estructuras para lograr una ventajacompetitiva.

En medio de los dos aspectosanteriores, cobrará una especialimpor tanc ia e l cá lcu loestructural, como medio paraobtener una estructura lo máscompetitiva posible, dentro delos márgenes de seguridadadecuados, que garanticen elcorrecto comportamiento de lamisma ante las solicitacionesprevistas. Así pues el cálculo deestructuras se presenta comola forma más económica dedimensionar una estructura,especialmente cuando ésta esr e p e t i t i v a o m o d u l a r,repitiéndose las condiciones decontorno y cargas nominales(proceso de fabricación deestructuras modulares oelementos para estructurascuyas condiciones de trabajo seconocen).

La Estructura

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La fabricación

En la industria se elaboranpiezas que serán incorporadasa conjuntos más complejos,desarrollando una misiónespecífica. El diseño de estaspiezas puede obedecer aparámetros diversos tales comogeométricos, fabricabilidad,compatibilidad química oeconomía, pero en cualquiercaso, delante de todos estoscondicionantes estará lanecesidad de confirmar lacapacidad resistente delelemento en las condiciones detrabajo previstas, es decir laspiezas que se diseñan y fabrican,van a ser incorporadas a unconjunto o van a desempeñaren sí mismas una misión, quede alguna manera les va asuponer un estado tensionaldeterminable . El estudio deresistencia en estos casosperseguirá validar en primerlugar y en último términooptimizar la utilización delmaterial.

El diseño industrial

Una vez que vamos a desarrollarun diseño, el primer aspecto aconsiderar es el perfectoconocimiento de las condicionesde trabajo o utilización de laspiezas objeto del mismo asícomo las re s t r i cc ionesgeométricas. Dentro de estascondiciones de trabajo esimpor tante va lo ra r l a sexigencias que va a sufrir lapieza desde el punto de vistade su resistencia mecánica,saber bien qué solicitaciones va

a tener la pieza y configuraruna geometría que se adapte atodas las restricciones , quepresente garantías en surespuesta mecánica y que en sucaso tenga una estéticaadecuada.En el mundo industrial sepresenta pues el estudio deresistencia de piezas como unaparte fundamental en el procesode diseño.

Cálculo y diseño

Aunque hemos expuesto lanecesidad del cálculo dentro delproceso de diseño, como unaspecto previo al enfoqueconceptual de las piezas , larealidad es que es el desarrollodel diseño el que precede alcálculo en la implantacióndentro de la cultura industrial,es decir la implantación delcálculo estará vinculado a la deldiseño, siendo el diseño elprincipal demandante delcálculo.

La influencia de las nuevastecnologías de diseño y cálculo.

Hoy en día diseño y cálculocaminan de la mano, ladisponibilidad de programas dediseño avanzados 3d, cada vezm á s e x t e n d i d o s , h a nproporcionado una altaimplantación del diseño.

Una vez que se procede aldesarrollo de nuevos productospor parte de los departamentosde ingeniería de las empresas,surge la necesidad de validar eldiseño desde el punto de vistaresistente y la posteriorbúsqueda de la optimización derecursos. En este sentido laexistencia, también cada vezmás extendida, de programasinformáticos de cálculovinculados a los de diseñoavanzado han convertido losestudios de resistencia de piezasen un proceso ágil y dinámicoproporcionando unos resultadosmuy elocuentes acerca delcomportamiento de las mismas,p e rm i t i endo l a r áp i dalocalización de las zonas críticas.

¿Un coste, una inversión, unanecesidad?

El cálculo estructural y elanálisis de resistencia de piezases un campo de trabajo cadavez más demandado, latendencia de las normativas aexigir justificaciones de cálculoen todo tipo de elementosestructurales así como lasexigencias de calidad aplicadasal proceso de diseño de piezas(especialmente desde lasempresas clientes) hacen delcálculo una pura necesidad. Másallá de esta necesidad impuesta,en los departamentos deingeniería de desarrollo deproductos el cálculo sepresentará como la forma deobtener un diseño optimotambién desde el punto de vistaeconómico, desarrollandogeometrías más ajustadas a lasexigencias mecánicas

Las Piezas

Gustavo Casas ClementeÁrea de Ingeniería del productoCentro Tecnológico del Metal

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