Modulo resistente y perfiles IPN
Frecuentemente nos encontraremos con problemas en los que se nos pide determinar si una estructura fabricada con un material determinado es capaz de soportar un sistema de fuerzas dado. Pues bien, para ello debemos calcular reacciones, determinar las leyes de esfuerzo y buscar cual el punto más solicitado de la estructura. Una vez identificado, y en caso de que no haya contribución de la normal en dicho punto, calcularemos la tensión mediante la siguiente expresión:
Y como sabemos que el valor de la tensión máxima se encuentra en la periferia, es decir donde la variable cota y es mayor, podemos caracterizar cada sección por su modulo resistente o módulo de resistencia, que se define como el cociente entre inercia y distancia máxima:
Ya que no hemos de inventar la rueda cada día, existe una larga serie de perfiles normalizados que proporcionan sin necesidad de hacer cálculos el valor de este módulo. Según su geometría existen perfiles IPN, IPE, HEB etc.
Practiquémoslo con un ejercicio. Sea la siguiente viga, para la que queremos determinar si el material es capaz de soportar este sistemas de fuerzas si tiene una resistencia de 200 MPa y se requiere un coeficiente de seguridad 8:
Tras realizar algunos cálculos previos que se detallan en la solución, se llega a que el máximo valor que toma el momento es de 2 kN.m. Ahora haciendo algunos cálculos más:
Donde Wx es el modulo resistente, que según los datos del enunciado debe ser mayor que 80 cm3. Ahora si entramos en una tabla de perfiles, como por ejemplo la que podemos consultar en:
Podemos tomar el perfil que tiene un modulo inmediatamente superior, es decir el de 81,9 cm3 correspondiente al IPN-140.
Evidentemente podemos elegir cualquiera por encima de 80 cm3 pero somos ingenieros y escogemos la que tenga menor superficie, pues tendrá también menos material y por lo tanto será la más económica 🙂
Os dejo el ejercicio completo en el siguiente link o también podéis descargarlo en la sección de recursos y archivos junto a otros ejercicios que hemos ido haciendo anteriormente. Le he añadido algún apartado más, como el cálculo de reacciones mediante el principio de los trabajos virtuales para que sea más completo.
Solución ejercicio modulo resistente y perfiles IPN.
Bueno estamos ya en plenas vacaciones, qué mejor momento para aprender estructuras de una forma tranquila y relajada y sin exámenes a la vista?
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IngMario
Ingeniero de Minas y profesor de mecánica de estructuras. Interesado en compartir temas de ciencia y tecnología.
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Buenos días, mira, te hago una consulta, tengo 2 UPN 16, enfrentados (no espalda con espalda), algo así [ ] y unidos arriba y abajo con planchuela de 41,5cm de largo, cual sería el módulo resistente del conjunto??
Yo saqué de tablas el Jxx, y lo desplace según Steiner (d=18,91cm), y multiplique x2 para el total, luego dividí por el ymax que seria 8cm (la mitad del UPN16) y me da algo de 2375cm3, es correcto?
Gracias!
Hola Ignacio,
Creo que te refieres al modulo en la dirección y, verdad? En ese caso y sin tener en cuenta la planchuela de la que no me das el espesor, yo lo haría siguiendo el planteamiento que tu mismo indicas, pero según entiendo yo la orientación de la sección, la distancia de Steiner debería ser 6,5-1,84=4,66 cm. Teniendo en cuenta los siguientes datos que se obtienen de las tablas, yo lo haría así:
b= 6,5 cm
Iyo (respecto a sus ejes)= 85,30 cm4
Area= 24 cm2
Distancia al centro de gravedad= 1,84 cm
Iy= 2.(Iyo+A.(b-c)^2)= 2.(85,30+24.(6,5-1,84)^2)=1212,94 cm4
Wy=Iy/xmax= 1212,94/6,5= 186,6 cm3
Si ves algo raro dímelo pero en principio creo debería ser así
Saludos y gracias por seguir el blog.
Osea, la fuerza está en dirección y, la sección resistente cabe en x.
Me parece que no me explique bien la disposición de los perfiles, debería pasarte un esquema, te dejo mi mail cualquier cosa (iezin.ignacio@gmail.com).
La sup de la planchuela la desprecia ya que la realmente resistente son los perfiles.
Si estamos hablando de inercias no to tendría porque haber ninguna fuerza, pero si es así, no nos estamos entendiendo. Si quieres puedes enviárme un esquema del problema a info@elrincondelingeniero.com y en cuanto tenga un rato le hecho un vistazo.
Saludos
Si coloco dos perfiles IPN aumenta la tension admisible tambien?
Hola Martín,
La de la estructura sí pero como es obvio la del material no.
Gracias por leer el blog!
Un saludo!
hola. una pregunta. que el martes rindo parcial.
me dan una estructura con dos apoyos, es una chapa circular de diametro 5 cm y longitud 600 cm . con una carga a 200 cm de uno de los apoyos. me pide la fuerza ultima para la cual la estructura alcanza el limite ultimo por flexion. como lo resuelvo? gracias. muy bueno este blog
Hola Valentin,
Perdona por tardar en responderte pero por algún motivo tu comentario se coló como spam y lo acabo de ver ahora. Espero que pudieras resolverlo y te saliera bien el parcial.
Saludos,
Mario
Hola, mi consulta es comosaber que tensión admisible tomar para cada caso.
Sds
Hola,
tengo un problema a la hora de calcular un modulo resistente de un bastidor con dos perfiles unidos del tipo C.
Si calculo el momento de inercia de cada perfil por separado no tengo problemay lo se calcular, primero calculo el barricentro de lo tres rectangulos que forman mi perfil en c, luego calculo el momento de inercia y despues el modulo resistente.
pero cuando quiero calcular el modulo resistente del conjunto de los dos perfiles en c puestos uno sobre otro no me da el resultado de los problemas que tengo resueltos (vienenel resultado final, pero no los pasos hasta llegar a el)
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Podrias echarme una mano?
Saludos
Hola.
Estoy haciendo un muro de cerramiento de una parcela con perfiles IPN 140 y tengo una gran duda en cuanto a la carga que le podría colocar a este muro en la parte superior ya que quiero hacer una decoración colocando jardineras encima de dicho muro y para ello quiero soldar unos perfiles de doble T y/o ángulos para formar una base mayor en la parte superior ya que el muro de cerramiento solo tiene 14cm de ancho en total, entre viga y viga el cerramiento se hace con ladrillo tosco de 10. Puedo aportar más información y fotografías de todo el proceso. He estado buscando información para ver como poder hacer el calculo de esta estructura e incluso he usado Cype para hacer al calculo pero no se si lo he hecho bien del todo. Les dejo un link a una carpeta de Dropbox https://www.dropbox.com/sh/conze876d3h2jpo/AACokeA3UPfT184oqydIOcfma?dl=0
donde voy a meter dibujos y quizás vídeos de lo que estoy haciendo por si me pueden ayudar. Es un proyecto particular y querría saber la carga máxima de peso admisible en la parte superior del muro.
Muchas gracias de antemano. Un saludo
Hola Javier!
Gracias por visitar el blog!
La info que indicas en dropbox tiene buena pinta. Te recomiendo que busques los servicios de algún profesional o de una consultora, pues los cálculos estructurales llevan su tiempo y no son nada triviales.
Mucha suerte con ese muro!
Hola, quería saber si me podrías decir como calcular el momento centrífugo (Ixy) para un perfil IPN. Gracias!
Hola María, al ser simétrica la sección este es igual a cero.
Un saludo!
hola buen dia .. como seleccionaria la viga correcta si en peso que soportara es de 5 toneladas .. ya que quisiera construir la estructura de una prensa .. que datos deberia tener y que formula deberia colocar.. en este caso ..
gracias.
Hola buenos dias;
tengo una pregunta;
Cual es la diferencia entre los perfiles HEA 200 Y IPE 200
Hola Shirley,
En el caso de las HEB, las alas resultan más anchas que un IPE. Además, las HEB son secciones casi cuadradas mientras que en las IPN el ratio base/altura varia más.
Espero haber respondido a tu pregunta.
Gracias por visitar el blog.
Un saludo!
Su ayuda por favor tengo una luz entre columnas de 16 metros a una altura de 4 metros el peso que debe soportar es de 1.200 kilos de ante mano mil gracias
Su ayuda por favor tengo una luz entre columnas de 16 metros a una altura de 4 metros el peso que debe soportar es de 1.200 kilos de ante mano mil gracias que ipe debo usar como viga
Hola Omar,
¿Sabes el tipo de sección y sus propuedades?
Hola una pregunta!! yo tengo un ejercicio con dos perfiles de acero unidos, uno doble T que se encuentra vertical, y arriba unido un perfil en u que se encuentra horizontal sobre el doble T, para calcular la tensión, como se debe hacer? calcular los modulos de resistencia de cada uno y el mayor compararlo con el momento?
Hola Sofía!
Gracias por formular esta interesante pregunta. La verdad es que cuando tienes dos perfiles laminados, se complica un poco más el problema. Por ejemplo el análisis de pandeo o las soldaduras. Te dejo un par de referencias que tal vez te puedan servir para tu trabajo:
http://www.uclm.es/area/ing_rural/trans_const/tema14.pdf
Gracias por vivitar el blog 🙂
Hola, necesito un favor. Quiero saber la medida del perfil IPN necesario para elevar una carga de hasta 6.000 kgs. . En realidad seran 2 perfiles de 2,30 mts de largo, y van unidos en el extremo y separados entre si 10 cm, Tambien iran unidos en el centro (1,15 m). El espacio entre ambos es para que un montacargas inserte las uñas para elevar este conjunto, donde contara con 2 carros que circularan dentro del perfil inferior, con cadenas para ajustarlas al eje de unas bobinas que pueden llegar a pesar hasta 6 t.
Como dichas bobinas son de distintas medidas, tanto en diametro como en ancho, el desplazamiento de dichos carros permitira tomarlas ajustadas al ancho de ellas y montarlas sobre una maquina que las desbobinara.
Espero que sirva mi explicacion.
Les agradexco la respuesta. Muchas gracias
Estoy maravillado de encontrar esta web. Quería daros las gracias por publicar esta genialidad. Sin duda he saboreado cada pedacito de ella. Os te tengo agregados para ver más cosas nuevas de este blog .
Hola que tal , queria preguntarte cuales son las formulas para calcula la sección de un perfil upn , o como calcular un viga de acero..
Hola Fabrisio,
En el siguiente enlace tienes todos los parámetros geométricos de las secciones UPN:
https://ingemecanica.com/tutoriales/objetos/perfiles/UPN.pdf
Entiendo que te refieres a esto. Si no escribe de nuevo.
Saludos,
Mario
Buenas! Gracias por el articulo, muy bien explicado. Creo que te falta la “m” en la equación Wx= 2Kn*m/25 MPa. En el ejemplo que pones en el link si que está correcto. Saludos.
Muchas gracias David, le voy a echar un vistazo y lo modifico. Un saludo!
Hola buenas noches..necesito ayuda para calcular las vigas doble a utilizar en un puente de acceso.. este puente tiene una luz( ancho del canal ) de 3 metros . y mi idea es hacer el puente con 2 bases de hormigón de 40×80 cm2 y en esta base descansar las vigas doble T,, el puente lo haré de 5×5 m2, es decir la luz será de 3 y en cada lado pasará la losa 1,5 metro.. es decir que los apoyos de las vigas serán 6 metros… estimo una distancia de 1 metro entre cada viga.. y este puente estará sometido al paso de vehículos livianos( 2500 kg como máximo), y de cuando en vez algún camión 3/4 con material para construir algo..espero puedan ayudarme , saludos y muchas gracias..
Buenas tardes, tengo dudas sobre dos valores de módulos elásticos de acuerdo a lo que me menciona el CIRSOC 303 (julio 2009):
en la sección C.3.1.2.1 Menciona los módulos Sc y Sf, definiendo al primero como el módulo elástico de la sección efectiva, referido a la fibra extrema comprimida con la tensión Fc; y al último, como el módulo resistente elástico de las sección total, no reducida, referido a la fibra extrema comprimida.
No entiendo la diferencia entre los dos y estoy necesitando calcularlos.
Desde ya muchas gracias
Saludos
Raúl
Hola Raúl, siento no poder ayudarte, no dispongo del libro que comentas 🙁
Estoy en lo mismo ahora, si encuentro algo te comento
Buenas,
me gustaría saber si la relación de W=I/ymax es también válida para el caso de torsión, es decir, si es válido cuando uso el momento de inercia de torsión y el módulo resistente de torsión.
Gracias.
Hola Manuel,
El módulo resistente a torsión es muy similar. Se define como el cociente de Wt=J/Rext, donde J es el módulo de torsión y Rext, el radio exterior.
Si quieres visita el siguiente enlace:
https://es.wikipedia.org/wiki/Momento_resistente
Saludos
cuando elijo un perfil “c” por el modulo resistente no lo puedo elegir porque por su momento de inercia debo elegir el inmediato superior. gracias
Hola que tal, tengo que colocar un IPN doble T como sosten de un muro que ronda los 3.000 kg, en una luz de 7.50m. Que dimension de IPN me recomienda?
hola no epodido saber algo no tengo estudios para esto nesesito contruir un puebte con 2 vigas IPE de 500 mm en 10 metros entre puntos de apollo nesesito saber cuantos kilos soportan
Buenas, que medida de perfil IPN debo usar para un puente grua, para una capacidad de elevacion de 3tn y una distancia entre apoyos o luz de 12mts?
Hola Fernando, depende de más información como la geometría de la grúa, normativa a aplicar, etc.
me hice una viga con perfiles doblado U de 150x50x2mm soldados espalda con espalda, dando un perfil I 150x4x100x2, no me convence el modulo de resistencia, lxx340cm4, lyy30cm4, me ayudan please
Prueba a ver en un prontuario como el siguiente:
https://www.fnb.upc.edu/mecanica/s11-pw/Prontuario%20-%20Perfiles%20Laminados.pdf
Buenas, tengo una duda que me ronda la cabeza respecto a este tema desde hace algun tiempo:
Si tenemos un perfil reforzado inferiormente para aumentar su resistencia a flexión positiva, Y ese perfil siempre estará sometido a flexión positiva, ¿ La Y máxima a la fibra más aleja desde el centro de gravedad, debe seguir siendo la mayor de los 2 valores puesto que no está en el centro exacto de la pieza, o podría ser la fibra mas alejada INFERIOR, puesto que, como digo, siempre va a trabajar a flexión positiva? Entiendo que en flexión positiva hay unos esfuerzos de compresión en la cara superior y tracción en la inferior, pero Hay mucha diferencia entre uno y otro valor .
Gracias de antemano
Buenos días Ing.,una consulta…. la unidad de Modulo resistente, da en una unidad elevada al cubo, la explicación de ello se refiere mas bien a una cuestión meramente matemática o tiene una explicación física?. Tengo esa duda.
Hola buenas tardes mi nombre es Ignacio y quiero saber si me pueden ayudar.estoy construyendo mi casa en ladrillo y mi idea es colocar techo de isopanel en dos tramos por lo que necesito una viga de hierro de soporte para unirlos . Dicha viga va a tener 12 mts de largo y quisiera saber qué viga debiera poner y o qué estructura debiera de armar para que se auto porte en 12 mts .
Gracias por tu comentario Ignacio. Siento no podes ayudarte, este es un blog de carácter académico no me atrevo a hacerte recomendaciones.
Hola Ingeniero
necesito su ayuda para saber si puedo usar un perfil IPN como espesor en una prensa mecanica y una matriz, el perfil esta completamente apoyado en toda su longitud y deberia udas un IPN de 160
¿que carga soporta por metro lineal? o en 2,50 mts de largo completamente apoyada?
Tendria que saber cuantos perfiles IPN (2 minimo),tendria que poner para soportar 500 Tn
Muchas gracias