Viga de aluminio reforzada con perfil de acero

Hola. Hace poco ya pregunté al respecto de este tema, pero las respuestas aunque correctas eran teóricas, y a la hora de la verdad, que es la práctica, no consigo sacar la inercia conjunta, o para que nos entendamos, las propiedades de la viga equivalente tras el refuerzo. Alguien tiene por ahí un cálculo de flexión de viga, antes y después de ser reforzada? Para ver cómo cambia la flecha una vez reforzada.. Sé que hay que sacar el eje de la línea neutra y tal y tal.. pero no llego a buen puerto.. alguna ayudita??
 
Creo que quedamos en que no habia unión entre la seccion de aluminio y la de acero. Por tanto la rigidez sera la suma de la del acero Ea*Ia más la del aluminio Eal*Ial. Es la suma de las dos secciones. Sin tener que hallar la linea neutra del conjunto ni el momento de inercia del conjunto ni mucho menos el módulo de elasticidad medio o no sé como se podría llamar
 
Hola Daniel. Recuerdo perfectamente la conversación de nuestro anterior post. La cuestión es que tengo una hoja Excel por aquí que calcula exactamente lo que yo preguntaba, es decir, refuerzo de montantes/travesaños de Aluminio con perfiles de Acero en su interior. Está realizada por una empresa fachadista cuyo nombre no diré, no vaya a ser que tengas tú razón y les esté haciendo publicidad negativa. Pero la cuestión es que no tiene nada que ver los resultados que te da dependiendo de dónde coloques exactamente el perfil de refuerzo, más pegado al culo del montante, más centrado.. te pide como datos distancias a los centros de gravedad de los dos perfiles que se van a combinar.. Vamos, que no quiero llevarte la contraria pero la hoja parece bastante seria y a mí tb me parece que no puede ser lo mismo dónde se coloquen relativamente las dos secciones.. Tpco sé si dependerá de si la unión entre ambos perfiles es posible o no o en qué grado, pero evidentemente será algo más o menos estudiado ya que estos refuerzos se llevan haciendo bastante tiempo. Alguien que nos aclare finalmente cómo queda la cosa? Y Dani, agradezco tb tu aportación y de hecho no es que no la crea, si no que como ves tengo dudas razonables y me gustaría que desapareciesen enterándome bien de todo. Si quieres te puedo mandar la hoja Excel, Dani. Un saludo,
 
Si la hoja de cálculo es de acceso libre, puedes mencionar la fuente. No creo que pueda considerarse publicidad, positiva o negativa, sino una valiosa información.
 
Esa hoja de calculo parece que supone que hay una unión buena entre la sección de aluminio y la del acero. Es una viga mixta aluminio acero. Algo similar a las vigas mixtas de acero y hormigón en las que, en un calculo aproximado, se supone que la sección de hormigón es 10 o 7 veces menos que la del acero (Relación entre modulos de Young del acero y hormigón). En este caso es como si la sección de aluminio fuera 1/3 de la del acero. Se calcula el centro de gravedad del conjunto y luego el momento de inercia, modulo resistente etc. Todo eso es correcto pero ......
Ha de asegurarse que se transmite el esfuerzo rasante o cortante entre las dos secciones. En las vigas mixtas acero- hormigón se colocan unos elementos llamados conectores que son los que hacen que los dos materiales trabajen conjuntamente y no cada uno por separado.
En tu composiciión de secciones ese esfuerzo rasante o cortante ¿quien lo absorbe? ¿el rozamiento? Dependerá mucho del grado de ajuste de las dos secciones. Desde luego si el tubo de acero entra holgadamente dentro de la sección de aluminio el cálculo correcto sería el que indiqué en la contestación anterior.
Es posible que la empresa que mencionas haya hecho alguna prueba de carga y se basa en esos ensayos.
Un saludo y gracias por tu mensaje tan amable
 
Hola Daniel. No sé cómo se unirán el Acero y el Aluminio aún, pero me parece bastante lógico que para que se aseguren las propiedades finales o se consiga alguna mejora susceptible la unión deba cumplir algunas propiedades de transmisión de esfuerzos entre ambas secciones. Lo que sí estoy seguro es q para q se sumen las E*Is como tú me decías el otro día los centros de gravedad de las dos secciones deberían coincidir, es decir, que si ponemos un tubo de 120x60 reforzado con otro de 60x30 en el interior deberían ser, por así decirlo concéntricos (y ya sé que el ejemplo es fatal pq es imposible unir dos tubos separados en todo su perímetro, jeje, era para hacer el símil). Sigo investigando.

El ampliar el área de la sección más resistente por un factor igual al cociente entre los dos módulos de elasticidad se llama sección transformada (después se pasa a considerar los dos materiales con el módulo de elasticidad del menos resistente). Creo q el método obliga a que la ampliación de área se haga PARALELALMENTE a la línea neutra, y ahí radica un poco mi problema, cuando lo aplico en un refuerzo de secciones se me solapa el área ampliada del perfil de acero con la sección de aluminio y no sé lo que implica eso. Pero creo q voy por el buen camino, jeje. Un saludo
 
Pues creo que no . Las secciones de acero y aluminio no tiene que ser concentricas ni mucho menos.

Un pregunta de exámen de la asignatura de Resistencia de Materiales.

En qué posición aguantan más dos perfiles IPE 200 ¿colcocando uno encima del otro o uno al lado del otro? Estan sin soldar
Respuesta aguantan lo mismo. El doble que uno solo

Siguiente pregunta ¿y si estan soldados?
Respuesta: Si están uno al lado del otro, aguantan el doble que uno solo. La soldadura de unión no trabaja
Si está uno encima del otro aguantan mucho mas que la suma de los dos. Aplicando el teorema de Steiner la inercia es la suma de las dos mas 2 veces el area de uno de ellos por la distancia entre c.d.g al cuadrado (10 cm). La soldadura que los une sí trabaja absorbiendo el esfuerzo rasantre que se produce
Así que seguimos en la misma. La cuestion fundamental es ¿estan unidos con algo que sea capaz de absorber ese esfuerzo rasante?
 
Jaja.. no, la pregunta no es ésa.. la pregunta es.. considerando que la unión es perfecta, y que no los unimos disponiéndolos uno al lado del otro, si no encima, vamos a decirlo así, cómo calculas lo que aguantan o su rigidez o como lo quieras llamar SI LOS PERFILES SON DE DISTINTO MATERIAL?

Y con concéntricos me refería a que la cantidad de área de sección por encima y debajo de la línea neutra fuese equivalente, lo que nos deja hacer una suma sencilla, utilicé el término concéntrico un poco alegremente..

Un saludo..
 

IGG

Novel
Yo estaría interesado en saber cómo se calculan estos montantes con refuerzo, ya que he cogido el manual de fachadas de wicona y no me sale (si me sale clavado el perfil de wicona sin refuerzo). No sé qué estoy haciendo mal. Os explico como estoy haciendo:

Cojo el perfil de acero y lo estiro en dirección al eje respecto del que estoy calculando la inercia hasta que me sale un area de la seccion de tubular 3 veces mayor al original (ya que la relación entre resistencia de aluminio y acero es 3). Lo estiro paralelamente para que el eje neutro siga en su sitio original. Según lo que pone en este documento es lo que entiendo que hay que hacer...

Un saludo,

IGG
 
Hay que tener claro si hay transmision de esfuerzos cortantes entre los dos perfiles. Si no hay transmision de esfuerzos cortantes haz caso a Daniel Narro pues el comportamiento es similar al de una ballesta. Si estuviesen solidamente unidos habria que tener en cuenta la distancia entre los centros de gravedad para aplicar luego Steiner y obtener la inercia conjunta referida a la del perfil de aluminio en la forma Ieq = Ia + Es*Is/Ea
Con ese momento de inercia ponderado referido al aluminio puedes aplicarlo a un programa de calculo especificando como rigidez del material Ea y como inercia Ieq
El resultado es totalmente identico si se hace al reves, es decir Ieq2 = Is + Ea*Ia/Es y luego tomar Es y Ieq2
 
Ha de quedar claro que en este caso de la unión acero-aluminio aparecen tensiones muy peligrosas sobre todo por la diferencia de coeficiente de dilatación.
Y es prácticamente muy complicado a descargar el peso que viene por los travesaños en el refuerzo (considerando que el refuerzo de hecho es el elemento resistente), esto en el caso de los vidrios grandes y que pesan mas de 300 Kg/hoja.
Y que complicado es descargar a la estructura del edifico las reacciones en los anclajes cuando el material exterior es decorativo…
A corto plazo esto conduce a desplazamientos y deformaciones incluso visibles por aplicarse a perfiles largos (supongo que este caso es de más de 5 m.)
A largo plazo hace que los dos materiales trabajen independientemente, como el aluminio es el que suporta el peso y la carga de viento acabara rápidamente fatigado.
Y esto se nota por el ruido que hace la fachada a cada golpe de viento.
El peligro viene de la imposibilidad de conectar estos dos metales, los tornillos se quedaran flojos en cuestión de meses.
La solución es de conectar directamente el vidrio con el refuerzo y con el perfil estructural de acero y que el aluminio quede como elemento ornamental, esto es caro y feo, siendo muy difícil en conectar los montantes con los travesaños.

Consulta con los gamistas de acero que saben mucho de este asunto y tienen varias soluciones.
 

IGG

Novel
Muchas gracias JF, porque por fin he obtenido lo que el catálogo indicaba. El problema es que no le veo la lógica "teórica" a esa forma de cálculo. Según el documento que adjunté ayer, la relación de tensión y área entre la superficie deformada y la original es n (la relación de los módulos de elasticidad), pero de ahí a que los momentos de inercia también se relacionen mediante n, me parece un salto que no consigo entender.

Gracias a ti también El Peregrino, porque planteas una cuestión más allá del cálculo. Entiendo de tu post, que al final no es en absoluto aconsejable trabajar con aluminio reforzado de acero (si me equivoco por favor dimelo). Sin embargo, de verdad es tan imposible reforzar bien un montante de aluminio con acero?
 
De nada:):):)

Si quieres aportar algo de inercia a un perfil existente (25-40% por encima de la que ya tiene), y si el perfil en si descarga sin problema alguna las cargas de peso, no digo que no sea posible, yo mismo lo aconsejo por ser económicamente viable.
Si la altura del montante entre los anclajes es superior a 6…7 metros ya es otro problema, las dilataciones diferentes entre perfiles se añade a los inconvenientes creados por las cargas de peso que se han de transmitir.
Realmente la inercia sirve solamente para dar capacidad al perfil para cargas de viento pero para reforzar un perfil de aluminio con un perfil de acero que tenga en si la mayoría de la inercia esto sí que es desaconsejable.
Este tema no está tratada en el Manual de Fachadas de ASEFAVE, de hecho incluso el tema de los perfiles de acero para muro cortina esta muy resumida, supongo que en la siguiente edición…
 
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