Este documento describe el diseño estructural de una máquina manual para ensayos de tracción. Incluye cálculos para la viga, columnas, mesa estructural, base de la estructura y cabezales. Explica el cálculo de las fuerzas y tensiones involucradas, la selección de perfiles y materiales, y las especificaciones de los instrumentos de medición como el manómetro de presión y el extensímetro.

1. DISEÑO ESTRUCTURAL
MÁQUINA MANUAL DE
ENSAYOS A LA TRACCIÓN

2. VIGA
COLUMNAS
MESA
ESTRUCTURAL
BASE DE LA
ESTRUCTURA
CABEZALES O
MORDAZAS

3. CÁLCULO DE LA VIGA
Perfil de acero laminado A42
• Esfuerzo de rotura = 4600 Kg./cm2
• Esfuerzo elástico ( E) = 2600 Kg./cm2σ
 Módulo de elasticidad (E)= 2 100 000 Kg./cm2
 Módulo de rigidez (G)= 810 000 Kg./cm2
 Coeficiente de Poisson = 0,30
 Coeficiente de dilatación lineal = 1,2 x 10-5
mm x 1 o
C
Tensión de trabajo
2
/1625
6,1
cmKg
n
t
E
t
=
=
=
σ
σ
σ
Esfuerzo
Cortante
2
2
/2,938
3
/1625
3
cmKg
cmKgt
=
==
τ
σ
τ
Selección del material

4. CÁLCULO DE LA VIGA
Tipo de
carga
Momentos
flectores
Esfuerzos
cortantes
Reacciones
Apoyos
Flecha
máxima
Determinación de la
fuerza para la viga
Fc= 26 714,2 Kg.
W= 109,123 Kg.
K=1,11
P=(Fc+W) x K
P=30 000 Kg.

5. CÁLCULO DE LA VIGA
Resultados
 Reacciones RA = RB = 15 000 Kg.
 Momento flector Mf = 600 000 Kg.cm
 Fuerza cortante V = 15 000 Kg.
 Momento resistente
3
t
23,369
Mf
Wx cm≥≥
σ
Selección del perfil
Perfil: 2 UPN 200
 Peso = 25,3 Kg./m
 Sección = 32,2 cm2
/ cada perfil
 Momento resistente Wx = 382 cm3
(los dos perfiles)
 Momento de inercia Ix= 3 820 cm4
(los dos perfiles)
 Distancia de separación = 250 mm.

6. CÁLCULO DE LA VIGA
Determinación de la flecha
máxima
mmcmxf
IE
llPesoC
IE
LP
f
máx
máx
3983,01083,39
..384
)..(.5
..48
.
3
33
==
+=
−
Esfuerzo cortante
22
1
21
/2,938/92,232
4,64
15000
cmKgcmKg
cm
Kg
A
V
<=
==
τ
τ

7. CÁLCULO DE LA VIGA
Platabandas
Permite la unión de los dos perfiles UPN, con el propósito de que la fuerza se
ejecute por el centro de gravedad del conjunto viga.
Pernos
Están encargados de la sujeción entre las platabandas
y los perfiles.
El objetivo es de brindar un ajuste de compresión y de
mantener el equilibrio de la viga

8. CÁLCULO DE LAS COLUMNAS
Tipo de columna
Extremos articulados

9. CÁLCULO DE LAS COLUMNAS
Fórmula de cálculo
Selección del perfil
Dos ángulos de lados iguales de 100x100x8
kgkgP
cmcmxángulosA
cml
x
x
k
1500034,28489
4,317,15)(2
3226,1
63,68
210
1
3,06cmix
22
>=
==
=
=
=
=
=
ω
λ
β
Kg
A
P adm
x 15000
.
≥=
ω
σ
Tensión de
trabajo=1200Kg/cm2
ωλ
β
λ
⇔−
===−
=−
x
k
x esbeltez
ix
L
ix
l
iyix
.

10. CÁLCULO DE LAS COLUMNAS
Conjunto columna
Para formar un sólo conjunto estáticamente y
axialmente es necesario colocar el número adecuado
de presillas y fundirlas por medio del empleo de la
soldadura eléctrica por arco, de modo que con esto se
consigue enfrentarse al pandeo al que estará
sometido la columna.
Pernos de sujeción de las columnas con la
viga
 Selección del diámetro del tornillo
 Solicitación de aplastamiento
.lg
8
723,2
)/960(..
4
)( 22
8
30000
pucmD
cmKgDR
t
ct
Kg
N
P
==
== τ
π
22
2
/1200/16,1019
/1200
))(.(
cmKgcmKg
cmKg
ánguloUPNespesorDA
R
ap
t
ap
<=
≤
+
=
σ
σ

11. CÁLCULO DE LA MESA ESTRUCTURAL
La mesa estructural es la que reacciona y mantiene el equilibrio para la viga, con
el mismo diámetro y número de tornillos para montarla en la estructura de la
máquina
Generalidades

12. CÁLCULO DE LA BASE DE LA ESTRUCTURA
Generalidades
Permite mantener el equilibrio de las columnas, primero la viga-mesa y segundo
la mesa-base

13. CÁLCULO DE LOS CABEZALES
Rosca normalizada 52MB
Características comunes
cmKgT
f
f
DmP
T
.73,14477
cos
tan.
1
cos
)roscaladefricción51,0(
tan
2
.
=










−
+
=
θ
α
θ
α
Momento de giro (T)
 Diámetro medio Dm=5,0051 cm
 Paso Q=0,3 cm.
 Altura del filete=0,19cm.
 Ángulo de la rosca =600
 Ángulo medio
 Ángulo de la hélice
o
30=θ
o
09,1=α

14. CÁLCULO DE LOS CABEZALES
Acoplamiento cabezal y plato (brida)
Diámetro de los tornillos
lg
2
11,1224cmDt
tornillo)delárea().4(.
2
lg)3(
)./960().73,14477( 12
pu
Attornilllosn
puD
cmKgcmKgT
==
=τ

16. INSTRUMENTOS DE MEDIDA
MÁQUINA MANUAL DE
ENSAYOS A LA TRACCIÓN

17. MANÓMETRO DE
PRESIÓN

18. EXTENSÌMETR
O

19. CALIBRADOR