Resumen En Resumen En el siguiente proyecto se realiza un análisis estructural de una esc escaler alera a en espi espira rall uti utiliza lizand ndo o el méto método do de elem elemen ento tos s fini finito tos, s, por por medio del software NX en su versión 8.5, 8.5, el proyect proyecto o manear maneara a el !olver !olver "#", "#", gene genera rand ndo o resu result ltad ados os de la simu simula laci ción ón de cargas cargas asig asignad nadas as a cada escalón, evaluando el comport comportami amient ento o de la la escale escalera ra en regi regime men n elas elasti tico co,, teni tenien endo do como como resultado unos factores de seguridad para diferentes zonas de concentradores de esfuerzos.
El desarrollo del proyecto constara de cinco pasos* el primero paso, es unir las piezas+ as+ el segundo paso es realizar un mallado - de la estructura+ el tercer paso es asignar material a la malla+ el cuarto paso es asignar las fuerzas y restricciones y el ltimo paso es generar la solución del sistema.
summary $n t%e followin following g proec proectt a structural analysis of a spiral staircase usin using g t%e t%e fini finite te elem element ent met% met%od od is carried out using t%e NX software in its version 8.5, t%e proect of maneuvering t%e !olver "#", generating generating simulation simulation results results of loads assigned to eac% step, Evaluating t%e &e%avior of t%e ladder in t%e elastic regi regim me, resu result ltin ing g in some some safe safetty factor factors s for differ different ent zones zones of stress stress concentrators. Figura 1: Estructura de escalera en espiral, archivo CAD a analizar.
1. Intro ntrodu ducc cciión 2. Mate Materi rial ales es y méto métodos dos El princ principa ipall pro& pro&le lema ma es eval evaluar uar la estructura de una escalera en espiral, para corro&orar su factor de seguridad y su nivel de carga má'i má'ima ma,, el cual cual de&e de&e sopo soport rtar ar un m(nimo de una persona promedio por esc escalón alón,, tenie eniend ndo o en cuen cuentta su dise)o y su estado actual de restricciones, asignando los materiales empleados en una escalera real.
!e realizó el dise)o de la estructura en el soft softwa ware re /uto /utode des0 s0 $nve $nvent ntor or 1#"2 como se muestra en la figura "+ se usaron tu&os de acero de sección circular, uno para el soporte vertical de la esca escale lera ra 3-$N 3-$N EN "#1" "#1"#41 #41 6ipe7 tama)o 3",9' 57, otro para el pasamanos pasamanos 3-$N EN "#1"#41 6ipe7 tama)o 32#,' :7, para los soportes
de los escalones se usó un perfil en ; 3-$N "#1:4
el perfil en ;, un tama)o del elemento de 4A4 para el tu&o de acero de sección circular del pasamanos, y un tama)o del elemento de 4A4 para el tu&o vertical de acero de sección circular.
3. Desarrollo del proyecto
Figura 2: Estructura de escalera en espiral, unión de piezas, cargas y restricciones.
3.1 =nión de las piezas !e de&e tener en cuenta, antes de realizar la simulación, la unta entre los escalones y la &ase central cil(ndrica de la escalera, se puede o&servar en la figura 1 la unión de las piezas en color amarillo, para esto se usó con el comando ad%erencia de superficie, y se seleccionó superficie con superficie.
Figura 3: Malla tetrahedrica 3D, tipo de elemento CTETRA !"
3.2 >allado en 6ara la malla se asignó un elemento de malla tetra%edrica -, para este caso el tipo de elemento ?;E;@/ 3:7, un tama)o del elemento de 4A4 para
Figura 4: Malla tetrahedrica 3D, tipo de elemento CTETRA !" en la parte in#erior de la estructura
4. Resultados 4.1 -esplazamiento nodal
Figura 5: Malla tetrahedrica 3D, tipo de elemento CTETRA !" en la parte superior de la estructura
3.3 /signar material para asignar el material a la malla tetra%edrica se activó el arc%ivo BE> y se seleccionó un acero /$!$C!teelC"##5.
Figura 6: Desplazamiento nodal
3.4 /signar las fuerzas y restricciones En las secciones de color azul de la figura 1 se pusieron restricciones fias, las cuales simularán el comportamiento real de la escalera en espiral, la cual siempre se encuentra empotrada al suelo y sueta al tec%o o a su viga principal, en las secciones de color roo la estructura soportara una carga de "###N por escalón, para simular el peso de una persona promedio por escalón.
Figura 7: Desplazamiento nodal, es#uerzo m$%imo nodo &'(&!
3.5 !olución del sistema 6ara ayar la solucion del analisis de la figura 1, se realizó una simulacion por BE> de la escalera en espiral con n' nastran en analisis estatico lineal "#", para Due el software posteriormente resolviera el sistema.
Figura 8: Modelo de#ormado, desplazamiento m$%imo de 3.!)& mm