Este documento analiza las fuerzas y cargas máximas aplicadas a una grúa torre. Presenta las partes principales de una grúa torre como el mástil, la flecha, la contraflecha, el contrapeso, el lastre y el carro. También clasifica los diferentes tipos de grúas torre y describe conceptos como fuerza, tensión y masa que son relevantes para el análisis mecánico de una grúa torre.

1. “ANÁLISIS DE LA CARGA MAXIMA Y FUERZAS
APLICADAS EN UNA GRÚA TORRE”
INTEGRANTES
Caceres Figueroa, Yhon Henry
Durand Abrigo, Maicol
López Proleon, Fredy
Docente:
Durand Porras,
Juan Carlos
Curso:
Mecánica y
Resistencia de
Materiales.
Carrera:
Ingeniería Industrial

2. DEDICATORIA:
Este trabajo está dedicado a nuestras familias
y a Dios por su apoyo incondicional. Gracias a
ellos seremos excelentes profesionales.

3. MECANICA Y RESISTENCIA DE MATERIALES 3
ÍNDICE
ÍNDICE ..................................................................................................................................3
INTRODUCCIÓN.......................................................................................................................4
OBJETIVOS..............................................................................................................................5
DEFINICIÓN.............................................................................................................................6
PARTES DE LA GRÚA TORRE......................................................................................................8
Mástil:.................................................................................................................................8
Flecha:.................................................................................................................................9
Contraflecha:..................................................................................................................... 10
Contrapeso:....................................................................................................................... 10
Lastre:............................................................................................................................... 11
Carro:................................................................................................................................ 11
Cables y gancho:................................................................................................................ 12
Motores:........................................................................................................................... 13
CLASIFICACIÓN...................................................................................................................... 14
FUERZAS............................................................................................................................... 17
PROBLEMÁTICA..................................................................................................................... 22

4. MECANICA Y RESISTENCIA DE MATERIALES 4
INTRODUCCIÓN
La empresa GALIGRU un grupo consolidado y en constante expansión, dedicados a
la instalación, mantenimiento, alquiler y venta de todo tipo de maquinaria para la
industria y construcción, esta presente en países como Chile, Colombia, España,
Marruecos, Perú, Portugal y Túnez, dando servicio a lo largo de todo el territorio de
cada país.
Su especialidad es la maquinaria para elevación. En esta oportunidad nos
concentraremos en la Grúa torre, la cual es utilizada principalmente en la
construcción de edificios.

5. MECANICA Y RESISTENCIA DE MATERIALES 5
OBJETIVOS
 Objetivo general:
Usar lo aprendido en Mecánica y Resistencia para
hallar la carga máxima en los puntos C, D y E,
fuerzas aplicadas en la Grúa torre. Además, hallar
la tensión en los cables.
 Objetivo específico :
Resolver el ejercicio propuesto sobre la Grúa torre.

6. MECANICA Y RESISTENCIA DE MATERIALES 6
DEFINICIÓN
La torre grúa es un aparato de elevación de funcionamiento discontinuo, destinado
a elevar y distribuir las cargas mediante un gancho suspendido de un cable,
desplazándose por un carro a lo largo de una pluma.
La grúa es orientable y su soporte giratorio se monta sobre la parte superior de una
torre vertical, cuya parte inferior se une a la base de la grúa. La grúa torre suele ser
de instalación temporal, y está concebida para soportar frecuentes montajes y
desmontajes, así como traslados entre distintos emplazamientos. Se utiliza sobre
todo en las obras de construcción.

7. MECANICA Y RESISTENCIA DE MATERIALES 7
Está constituida esencialmente por una torre metálica, con un brazo horizontal
giratorio, y los motores de orientación, elevación y distribución o traslación de la
carga.
La torre de la grúa puede empotrarse en el suelo, inmovilizada sin ruedas o bien
desplazarse sobre vías rectas o curvas. Las operaciones de montaje deben ser
realizadas por personal especializado. Asimismo las operaciones de mantenimiento
y conservación se realizarán de acuerdo con las normas dadas por el fabricante.
La grúa se compone de tres partes
cabeza con brazos, torre
desmontable y base. La primera,
cabeza con brazos, esta
dimensionada de acuerdo a la
influencia de las características de
cargas y alcances. La segunda,
torre desmontable, esta
dimensionada principalmente por
la influencia de la característica de
altura. La tercera está afectada por
la influencia de las dos anteriores y
tiene como misión principal la estabilidad tanto durante la carga como cuando no
está funcionando la grúa.
Para este punto también habrá que tener en cuenta la posibilidad de movilidad de la
grúa.

8. MECANICA Y RESISTENCIA DE MATERIALES 8
PARTES DE LA GRÚA TORRE
Mástil:
Consiste en una estructura de celosía metálica de sección normalmente cuadrada,
cuya principal misión es dotar a la grúa de altura suficiente. Normalmente está
formada por módulos de celosía que facilitan el transporte de la grúa.
Para el montaje se unirán estos módulos, mediante tornillos, llegando todos unidos
a la altura proyectada. Su forma y dimensión varía según las características
necesarias de peso y altura.
En la parte superior del mástil se
sitúa la zona giratoria que aporta a la
grúa un movimiento de 360º
horizontales. También según el
modelo puede disponer de una
cabina para su manejo por parte de
un operario.
Para el acceso de operarios
dispondrá de una escala metálica
fijada a la estructura.

9. MECANICA Y RESISTENCIA DE MATERIALES 9
Flecha:
Es una estructura de celosía metálica de sección normalmente triangular, cuya
principal misión es dotar a la grúa del radio o alcance necesario.
Su forma y dimensión varía según las características necesarias de peso y longitud.
También se le suele llamar pluma.
Al igual que el mástil suele tener una estructura modular para facilitar su transporte.
Para desplazarse el personal especializado durante los trabajos de montaje, revisión
y mantenimiento a lo largo de la flecha dispondrá de un elemento longitudinal, cable
fiador, al que se pueda sujetar el mosquetón del cinturón de seguridad.

10. MECANICA Y RESISTENCIA DE MATERIALES 10
Contraflecha:
La longitud de la contraflecha oscila entre el 30 y el 35 % de la longitud de la pluma.
Al final de la contraflecha se colocan los contrapesos. Esta unido al mástil en la zona
opuesta a la unión con la flecha.
Está formada una base
robusta formada por varios
perfiles metálicos, formando
encima de ellos una especie
de pasarela para facilitar el
paso del personal desde el
mástil hasta los contrapesos.
Las secciones de los perfiles
dependerán de los
contrapesos que se van a
colocar.
Contrapeso:
Son estructuras de hormigón prefabricado que se colocar para estabilizar el peso y
la inercia que se produce en la flecha grúa. Deben estabilizar la grúa tanto en reposo
como en funcionamiento.
Tanto estos bloques como los que forman el lastre deben de llevar identificado su
peso de forma legible e indeleble.

11. MECANICA Y RESISTENCIA DE MATERIALES 11
Lastre:
Puede estar formada por una zapata enterrada o bien por
varias piezas de hormigón prefabricado en la base de la
grúa.
Su misión es estabilizar la grúa frente al peso
propio, al peso que pueda trasladar y a las
condiciones ambientales adversas (viento).
Carro:
Consiste en un carro que se mueve a lo largo de la
flecha a través de unos carriles. Este movimiento da la
maniobrabilidad necesaria en la grúa. Es metálico de
forma que soporte el peso a levantar.

12. MECANICA Y RESISTENCIA DE MATERIALES 12
Cables y gancho:
El cable de elevación es una de las partes más delicadas de la grúa y, para que dé
un rendimiento adecuado, es preciso que sea usado y mantenido correctamente.
Debe estar perfectamente tensado y se hará un seguimiento periódico para que,
durante su enrollamiento en el tambor no se entrecruce, ya que daría lugar a
aplastamientos.
El gancho irá provisto de un dispositivo que
permite la fácil entrada de cables de las eslingas
y estrobos, y de forma automática los retenga
impidiendo su salida si no se actúa
manualmente.

13. MECANICA Y RESISTENCIA DE MATERIALES 13
Motores:
La grúa más genérica está formada por cuatro motores eléctricos:
 Motor de elevación: permite el movimiento vertical de la carga.
 Motor de distribución: da el movimiento del carro a lo largo de la pluma.
 Motor de orientación: permite el giro de 360º, en el plano horizontal, de la
estructura superior de la grúa.
 Motor de translación: desplazamiento de la grúa, en su conjunto, sobre
carriles. Para realizar este movimiento es necesario que la grúa este en
reposo.

14. MECANICA Y RESISTENCIA DE MATERIALES 14
CLASIFICACIÓN
Dentro de los tipos aquí descritos puede hacerse nueva divisiones dependiendo de
la capacidad de carga, la altura o la longitud de alcance de la flecha.
1. Grúa torre fija o estacionaria:
Grúa torre cuya base no posee medios de translación o que poseyéndolos no
son utilizables en el emplazamiento, o aquellas en que la base es una
fundación o cualquier otro conjunto fijo.
2. Grúa torre desplazable en servicio:
Es aquella cuya base está dotada de medios propios de traslación sobre
carriles u otros medios y cuya altura máxima de montaje es tal que sin ningún
medio de anclaje adicional sea estable tanto en servicio, como fuera de
servicio, para las solicitaciones a las que vaya a estar sometida.
3. Grúa torre desmontable:
Grúa torre, concebida para su utilización en las obras de construcción u otras
aplicaciones, diseñada para soportar frecuentes montajes y desmontajes, así
como traslados entre distintos emplazamientos.

15. MECANICA Y RESISTENCIA DE MATERIALES 15
4. Grúa torre autodesplegable:
Grúa pluma orientable en la que la pluma se monta sobre la parte superior de
una torre vertical orientable, donde su parte inferior se une a la base de la
grúa a través de un soporte giratorio y que está provista de los accesorios
necesarios para permitir un rápido plegado y desplegado de la torre y pluma.
5. Grúa torre autodesplegable monobloc:
Grúa torre autodesplegable cuya torre está constituida por un solo bloque y
que no requiere elementos estructurales adicionales para su instalación, que
puede ir provista de ruedas para facilitar su desplazamiento.

16. MECANICA Y RESISTENCIA DE MATERIALES 16
6. Grúa torre trepadora:
Grúa torre instalada sobre la estructura de una obra en curso de construcción
y que se desplaza de abajo hacia arriba por sus propios medios al ritmo y
medida que la construcción progresa

17. MECANICA Y RESISTENCIA DE MATERIALES 17
FUERZAS
Fuerza de tensión
La fuerza es una acción que puede modificar el estado de reposo o de movimiento
de un cuerpo; por lo tanto, puede acelerar o modificar la velocidad, la dirección o el
sentido del movimiento de un cuerpo dado. La tensión, por su parte, es el estado de
un cuerpo sometido a la acción de fuerzas opuestas que lo atraen.
Se conoce como fuerza de tensión a la fuerza que, aplicada a un cuerpo elástico,
tiende a producirle una tensión; este último concepto posee diversas definiciones,
que dependen de la rama del conocimiento desde la cual se analice.
Las cuerdas, por ejemplo, permiten transmitir fuerzas de un cuerpo a otro. Cuando
en los extremos de una cuerda se aplican dos fuerzas iguales y contrarias, la cuerda
se pone tensa. Las fuerzas de tensión son, en definitiva, cada una de estas fuerzas
que soporta la cuerda sin romperse.

18. MECANICA Y RESISTENCIA DE MATERIALES 18
La ingeniería habla de tensión mecánica para referirse a la fuerza por unidad de área
en el entorno de un punto material sobre la superficie de un cuerpo. La tensión
mecánica puede expresarse en unidades de fuerza divididas por unidades de área.
La tensión también es una magnitud física que impulsa a los electrones a través de
un conductor en un circuito eléctrico cerrado, lo que provoca el flujo de una corriente
eléctrica. En este caso, la tensión puede recibir el nombre de voltaje o diferencia de
potencial.
La tensión superficial de un líquido, por otra parte, es la cantidad de energía que se
necesita para disminuir su superficie por unidad de área. El líquido, por lo tanto,
ejerce una resistencia para aumentar su superficie.
Concepto de Masa

19. MECANICA Y RESISTENCIA DE MATERIALES 19
El concepto de masa es la cantidad de materia que se encuentra en un determinado
cuerpo.
Su unidad de medida es el
kilogramo, representado como “kg.”.
Se encuentra clasificado dentro de
las magnitudes escalaras,
entendiendo éstas como aquellas
que son invariables,
independientemente de la persona
que lo esté observando y en
cualquier lugar del mundo. Así, un
objeto tiene la misma cantidad de
masa en cualquier lugar y bajo
cualquier unidad que quiera ser
representado, es de carácter
invariable. La representación de una
magnitud escalar se hace con tan sólo un número, por ejemplo 45 kilogramos.
Por su parte, Albert Einsten hizo importantes diferencias para lo que se denomina
masa gravitacional, aunque en esta ocasiónno ampliaremos sobre esto, ya que sería
alejarnos de nuestro objetivo principal. Sin embargo, es importante diferenciar la
masa del peso, ya que la masa no se encuentra relacionada o afectada directamente
con la gravedad, mientras que el peso sí lo está. Algo que contenga 5 kg. de masa
en la Tierra, lo tendrá en Marte, mientras que su peso no va a ser el mismo.
Fuerza:

20. MECANICA Y RESISTENCIA DE MATERIALES 20
Una fuerza es algo que cuando actúa sobre un cuerpo, de cierta masa, le provoca
un efecto. Por ejemplo, al levantar pesas, al golpear una pelota con la cabeza o con
el pie, al empujar algún cuerpo sólido, al tirar una locomotora de los vagones, al
realizar un esfuerzo muscular al empujar algo, etcétera siempre hay un efecto.
El efecto de la aplicación de una fuerza sobre un objeto puede ser:
 Modificación del estado de movimiento en que se encuentra el objeto que la
recibe.
 Modificación de su aspecto físico
También pueden ocurrir los dos efectos en forma simultánea. Como sucede, por
ejemplo, cuando alguien patea una lata de bebida: la lata puede adquirir movimiento
y también puede deformarse.
De todos los ejemplos citados podemos concluir que:
 La fuerza es un tipo de acción que un objeto ejerce sobre otro objeto (se dice que
hay una interacción). Esto puede apreciarse en los siguientes ejemplos:
Un objeto empuja a otro: un hombre levanta pesas sobre su cabeza
Un objeto atrae a otro: el Sol atrae a la Tierra
Un objeto repele a otro: un imán con carga positiva repele a otro imán con la
misma carga
Un objeto impulsa a otro: un jugador de fútbol impulsa la pelota con un
cabezazo.
Un objeto frena a otro: un ancla impide que un barco se aleje.

21. MECANICA Y RESISTENCIA DE MATERIALES 21
 Debe haber dos cuerpos: de acuerdo a lo anterior, para poder hablar de la
existencia de una fuerza, se debe suponer la presencia de dos cuerpos, ya que
debe haber un cuerpo que atrae y otro que es atraído, uno que impulsa y otro que
es impulsado, uno que empuja y otro que es empujado, etc.
 Dicho de otra manera, si se observa que sobre un cuerpo actúa una fuerza,
entonces se puede decir que, en algún lugar, hay otro u otros cuerpos que
constituyen el origen de esa fuerza.
 Un cuerpo no puede ejercer fuerza sobre sí mismo. Si se necesita que actúe una
fuerza sobre mi persona, tendré que buscar algún otro cuerpo que ejerza una
fuerza, porque no existe ninguna forma de que un objeto ejerza fuerza sobre sí
mismo (yo no puedo empujarme, una pelota no puede "patearse" a sí misma).
 La fuerza siempre es ejercida en una determinada dirección: puede ser hacia
arriba o hacia abajo, hacia adelante, hacia la izquierda, formando un ángulo dado
con la horizontal, etc.

22. MECANICA Y RESISTENCIA DE MATERIALES 22
PROBLEMÁTICA
A continuación resolveremos veremos unos ejercicios aplicados en la Grúa torre.
Datos
Se tiene una grúa torre que va ser usada para elevar cargas en la construcción de
un edificio.
El contrapeso es de 5 tonelada.

23. MECANICA Y RESISTENCIA DE MATERIALES 23
Se desea saber cuánto es el máximo peso que se puede levantar con a la grúa
torre si:
a) Se coloca en una primera posición, punto C, a 1.80 m de la torre.
b) Se coloca en una segunda posición, punto D, a 4.10 m de la torre.
c) Se coloca en una tercera posición, punto E, a 5.30 m de la torre.
¿Cuánto es la carga máxima que puede soportar la grúa torre en cada una de las
3 posiciones?

24. MECANICA Y RESISTENCIA DE MATERIALES 24
DATOS :
Bloque A : 5000 N
W0 = 175
W1 = 450
Hallar :
a) F1 y F2.
b) F3, F4 y F5.
c) Fuerzas.
Solución:

25. MECANICA Y RESISTENCIA DE MATERIALES 25
F1 = Área = b x h = 2 x 175
F1 = 350 N
F2 = Área = b x h = 5.3 x 450
F2 = 2385 N
 ∑ M para F3 en B (P . C)
5000 (2) + 350 (1) = F3 (1.8) + 2385 (2.65)
10350 = F3 (1.8) + 6320.3
F3 = 2238.7 N
 ∑ M para F4 en B (F. C)
5000 (2) + 350 (1) = F4 (4.1) + 2385 (2.65)
10350 = F4 (4.1) + 6320.25
F4 = 982.87
 ∑ M para F5 en B (P.C.)
5000 (2) + 350 (1) = F5 (5.3) + 2385 (2.65)
10350 = F5 (5.3) + 6320.25
F5 = 760.33
 ∑ F = 0 Para C
 En X = 0
 En Y = F0 + F1 + F3 + F3 + FR
Ry = 5000 + 350 + 2238.7 + 2385 + 400
Ry = 10373.7 N
 ∑ F = 0 Para D
 Ry = 5000 + 350 + 982.87 + 2385 + 400
Ry = 9117.87
 ∑ F = 0 Para E
 Ry = 5000 + 350 + 760.33 + 2385 + 400
Ry = 8895.33