Este documento resume el cálculo de resistencia de materiales de una caja metálica elaborada con acero ASTM A36. En 3 oraciones: Calcula las dimensiones y peso de la estructura de acero que soportará 10 toneladas. Determina las propiedades químicas, mecánicas y físicas del acero A36 utilizado. Realiza cálculos para verificar que la caja puede resistir la carga aplicada de forma segura.

1. [1]
FACULTAD DE INGENIERÍA
CARRERA : INGENIERIA INDUSTRIAL – IV CICLO.
CURSO : MECÁNICA Y RESISTENCIA DE
MATERIALES
“CALCULO DE RESISTENCIA DE MATERIALES EN CAJA METALICA”
INTEGRANTES :
ARROYO ORDOÑEZ ISABEL.
GOMERO ALVAREZ CECILIA.
TONG JUAREZ JUNIOR.
PROFESOR : DURAND PORRAS JUAN CARLOS
2015

2. [2]
Dedicatoria:
Este trabajo queremos dedicarlo a nuestras
familias, que son el motor y motivo de lucha
diaria, a nuestros docentes de la universidad,
que hacen que cada módulo de enseñanza
sea una enriquecedora experiencia.

3. [3]
INDICE:
1.-Introducción.................................................................................................................4
2.-Resumen ......................................................................................................................5
3.-Objetivos.......................................................................................................................5
3.1 Objetivos Generales:..............................................................................................5
3.2 Objetivos Específicos:............................................................................................5
4.- Antecedentes ...............................................................................................................6
5.-Propiedades de la caja metálica .................................................................................7
5.1 Propiedades química del acero A36 .....................................................................7
5.2 Propiedades mecánicas acero A36........................................................................7
5.3 Propiedades Físicas acero A36..............................................................................7
6.-Características de la caja metálica.............................................................................8
7.-Ventajas y Desventajas ...............................................................................................9
8.-Estructura de carga para 10 toneladas....................................................................10
9.-Peso de Estructura de Acero ....................................................................................12
10.-Cálculo de resistencia de material .........................................................................15
11.-Conclusiones.............................................................................................................16
 Sugerencia
12.-Bibliográfica………………………………………………………………….……17

4. [4]
1. INTRODUCCIÓN:
- Owens Illinois O-I es una empresa de manufactura presente en 80 países del mundo que
se dedica a la producción de envases de vidrio para bebidas malteadas que incluyen
cervezas, refrescos preparados y con bajo alcohol, licores, vinos, alimentos, tés, jugos,
isotónicos y envases para la industria farmacéutica.
Owens-Illinois en el Perú cuenta con dos plantas una en la provincia de callao y otra en
el distrito de Lurín, también esta empresa es el mayor fabricante de envases de vidrio del
mundo y socio preferido de muchas de las marcas líderes de alimentos y bebidas a nivel
mundial.
Las áreas que involucran la formación, control y detección de defectos es objeto de este
estudio, estas áreas cuentan con cinco líneas de producción de envases de vidrio, contando
con máquinas formadoras donde se produce los envases, procesos de tratamientos de los
envases, máquinas de inspección y el área de control de calidad.
La información recopilada para la creación de la base de datos del trabajo a realizar fue
tomada de los reportes en un software sistema de producción (análisis de continuidad)
donde se registra y almacena los datos de la producción de toda la planta.
MISIÓN: Liderar, Transformar, Ganar
 Liderar nuestra industria en innovación, rentabilidad y crecimiento sostenible.
 Transformarnos en una empresa vibrante, moderna, de alta intensidad y
crecimiento global.
 Ganar en el mercado y con la sociedad a través de la competitividad y un enfoque
altamente ético en la conducción de nuestro negocio.
VISIÓN: Owens Illinois, es una empresa de avanzada tecnología y alto desempeño,
comprometida a superar las necesidades de sus clientes, Nacionales e Internacionales,
dedicada a fortalecer su posición de liderazgo con sus productos de alta calidad a precios
competitivos estableciendo alianzas estratégicas con el firme propósito de alcanzar un
nivel de confianza y crecimiento mutuo.

5. [5]
2. RESUMEN:
En el presente trabajo aplicaremos todos los conocimientos adquiridos en la clase de
Resistencia de Materiales, para analizar el cálculo de resistencia de materiales en una caja
metálica elaborada por la empresa ROGEMSA SAC solicitud de la compañía Graña Y
Montero, enfocándolo en un proceso REAL de producción de una caja de carga operaria
sometida a una carga de 10 toneladas. Aplicaremos los cálculos justificativos de
resistencia utilizando un tipo de material (acero ASTM A36) y hasta conocer el grado de
deformación de este mismo.
3. OBJETIVOS:
3.1 Objetivos Generales:
El objetivo del presente trabajo es evaluar la resistencia y la capacidad de carga de
una canastilla en estructura de acero ASTM A-36, para lo cual se desarrolla los
siguientes cálculos. A. Calculo de peso total con factor de seguridad. B. Calculo de
Corte y Momento en Viga.
3.2 Objetivos Específicos:
 Realizar un estudio técnico con cálculos que nos permita justificar la resistencia que
pueda soportar una caja de carga operaria con 10 toneladas.
 Definir los cálculos justificativos para Resistencia de pesos y de material a emplear
(Acero ASTM A36)

6. [6]
4. ANTECEDENTES:
 Caja de carga Operaria
Es una canastilla utilizada para el levantamiento de material pesado en proyectos de gran
envergadura, siendo de gran utilidad para su movilización de material en subir a pisos
altos en construcciones operación.
 Acero ASTM A36
El acero A36 es la designación de la Sociedad Estadounidense para Pruebas y Materiales
(ASTM, siglas en inglés) para el acero al carbono. El acero ASTM A36 es el tipo de uso
más común en la construcción. Sus propiedades permiten que se use el acero en muchas
aplicaciones, a diferencia de otras aleaciones de mayor rendimiento.
 Resistencia del acero ASTM A36
El ASTM A36 tiene una fuerza para ceder de 36.000 psi, y una capacidad de tensión de
doblaje de 22.000 psi. Las propiedades del acero ASTM A36 permiten que se deforme
rápidamente mientras se incrementa la tensión más allá de su fuerza para ceder. Esta
conductividad permite que los edificios aguanten mucho más de los límites de una
estructura en caso de emergencia, permitiendo que los habitantes salgan de forma segura
antes de que se colapse. Otros aceros de alto rendimiento, como la cuerda de puente, son
extremadamente fuertes pero se resquebrajan, y hay una deformación mínima antes de
que se rompa violentamente.
Link: http://www.ehowenespanol.com/acero-a36-sobre_170749/
 Soldadura de arco: La idea de la soldadura por arco eléctrico, a veces
llamada soldadura electrógena, fue propuesta a principios del siglo XIX por el
científico inglés Humphrey Davy, pero ya en 1885 dos investigadores rusos
consiguieron soldar con electrodos de carbono.
http://es.wikipedia.org/wiki/Soldadura_por_arco

7. [7]
5. PROPIEDADES DE LA CAJA METÁLICA.
Cuando hablamos de las propiedades que componen la caja metálica, nos estamos
refiriendo netamente a las propiedades del acero que está compuesto. En este caso nos
referimos a la composición del acero ASTM A36.
5.1 PROPIEDADES QUÍMICAS DEL ACERO ASTM A36:
Hasta 3/4 in. Sobre 3/4 in.
hasta 1-1/2 in.
Sobre 1-1/2
in. hasta 2-
1/2 in.
Sobre 2-1/2
hasta 4 in.
Sobre4 in.
Carbono 0.25 0.25 0.26 0.27 0.29
Manganeso -- .80/1.20 .85/1.20 .85/1.20 .85/1.20
Fósforo 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04
Azufre 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05
Silicio .40 máx. .40 máx. .15/.40 .15/.40 .15/.40
Cobre min % cuando
se especifica de acero
de cobre
0.20 0.20 0.20 0.20 0.20
* Nota: Por cada reducción de 0,01% por debajo del máximo especificado de carbono, un aumento
del 0,06% de manganeso por encima de la cantidad máxima prevista será permitido, hasta el máximo
de 1,35%.
5.2 PROPIEDADES MECÁNICAS DEL ACERO ASTM A36:
Resistencia a la tracción: 58,000 - 80,000 psi [400-550 MPa]
Min. Punto de fluencia: 36,000 psi [250 MPa]
Elongación en 8": 20% min
Elongación en 2": 23% min
5.3 PROPIEDADES FÍSICAS DEL ACERO ASTM A36:
Su densidad media es de 7.850 g/cm³. En función de la temperatura el acero A36 se puede
contraer, dilatar o fundir.
El punto de fusión del acero A36 depende del tipo de aleación y los porcentajes de
elementos aleantes. El de su componente principal, el hierro es de alrededor de 1.510 °C
en estado puro (sin alear), sin embargo el acero presenta frecuentemente temperaturas de
fusión de alrededor de 1.375 °C, y en general la temperatura necesaria para la fusión
aumenta a medida que se aumenta el porcentaje de carbono y de otros aleantes, (excepto
las aleaciones auténticas que funden de golpe). Por otra parte el acero A36 se funde a
1.650 °C. Su punto de ebullición es de alrededor de 3.000 °C
Link:http://www.spanish.phione.co.uk/products/general-structure-and-welding-steel/astm-structural-
steel/astm-a36

8. [8]
6. CARACTERÍSTICAS DE LA CAJA METÁLICA ACERO ASTM A36
NORMA DE CALIDAD ACERO ASTM A 36:

9. [9]
7. VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL ACERO ASTM A36:
VENTAJAS DEL ACERO ASTM A36 DESVENTAJAS DEL ACERO ASTM A36
Alta resistencia:
La alta resistencia del acero por unidad de
peso implica que será poco el peso de las
estructuras, esto es de gran importancia en
puentes de grandes claros.
Resistencia a la corrosión:
La corrosión es la mayor desventaja de los aceros
ya que el hierro se oxida consuma facilidad
incrementando su volumen y provocando grietas
superficiales que posibilitan el progreso de la
oxidación hasta que se consume la pieza por
completo. Tradicionalmente los aceros se han
venido protegiendo mediante tratamientos
superficiales diversos. Si bien existen aleaciones
con resistencia ala corrosión mejorada como los
aceros de construcción «corten» aptos para
intemperie (en ciertos ambientes) o los aceros
inoxidables.
Uniformidad:
Las propiedades del acero no cambian
apreciablemente con el tiempo como es el caso
de las estructuras de concreto reforzado.
Durabilidad:
Si el mantenimiento de las estructuras de acero
es adecuado duraran indefinidamente.
Ductilidad:
La ductilidad es la propiedad que tiene un
material de soportar grandes deformaciones
sin fallar bajo altos esfuerzos de tensión. La
naturaleza dúctil delos aceros estructurales
comunes les permite fluir localmente,
evitando así fallas prematuras.
Costo de mantenimiento.-
La mayor parte de los aceros son susceptibles a
la corrosión al estar expuestos al agua y al aire y,
por consiguiente, deben pintarse
periódicamente.
Tenacidad:
Los aceros estructurales son tenaces, es decir,
poseen resistencia y ductilidad. La propiedad
de un material para absorber energía en
grandes cantidades se denomina tenacidad.
Costo de la protección contra el fuego.-
Aunque algunos miembros estructurales son
incombustibles, sus resistencias se reducen
considerablemente durante los incendios.
Otras ventajas importantes del acero
ASTM A36 son:
-Gran facilidad para unir diversos miembros
por medio de varios tipos de conectores como
son la soldadura, los tornillos y los remaches.
-Gran capacidad de laminarse y en gran
cantidad de tamaños y formas.
-Resistencia a la fatiga.
-Posible rehúso después de desmontar una
estructura
Susceptibilidad al pandeo.-
Entre más largos y esbeltos sean los miembros a
compresión, mayor es el peligro de pandeo.
Como se indicó previamente, el acero tiene una
alta resistencia por unidad de peso, pero al
utilizarse como columnas no resulta muy
económico ya que debe usarse bastante material,
solo para hacer más rígidas las columnas contra
el posible pandeo.
Link: https://es.scribd.com/doc/97232151/16/PROPIEDADES-FISICAS-DEL-ACERO

10. [10]
8. ESTRUCTURA DE CARGA PARA 10 TONELADAS:
Medidas en mm.

11. [11]

12. [12]
9. PESO DE ESTRUCTURA DE ACERO
9 PIEZAS REFUERZO DE BASE EN “U”: 1” X 2” X 1/4” (2.54 x 5.08 x 0.63 cm)
A1: L X A = 5.08 cm X 0.63 cm = 3.20 cm²
A2: L X A = 1.91 cm X 0.63 cm = (1.20 cm²) X 2 = 2.4 cm²
PESO: 5.60 cm² X 9 (piezas) X 125.5 cm X 7.85 g/ cm³
PESO TOTAL REFUERZOS DE BASE:4965 g = 49.65 kg
12 PIEZAS REFUERZO DE MARCO EN “L”: 3” X 3” X 3/8” (7.62 x 7.62 x 0.95
cm)
A1: 7.62 cm X 0.95 cm = 7.23 cm²
A2: 6.67 cm X 0.95 cm = 6.33 cm²
4 Piezas LARGO 245.5 cm:
PESO = 13.56 cm² X 4 (piezas) X 245.5 cm X 7.85
g/ cm³
PESO: 104429.97 g = 104.52 kg
4 Piezas ANCHO 125.5 cm:
PESO = 13.56 cm² X 4 (piezas) X 125.5 cm X 7.85 g/ cm³
PESO: 53435.89 g = 53.43 kg

13. [13]
4 Piezas ALTO 79 cm:
PESO: 13.56 cm² X 4 (piezas) X 79 cm X 7.85 g/ cm³
PESO: 33636.93 g = 33.63 kg
PESO TOTAL MARCO: 104.52 kg + 53.43 kg + 33.63 kg = 181.58 Kg
REFUERZOS LATERALES “L” 2” X 1” X 1/4” (5.08 x 2.54 x 0.63 cm)
Cant. MEDIDA cm Total
8 Piezas Verticales 79 cm 632 cm
2 Piezas Horizontal 84.3 168.6 cm
4 Piezas Diagonal 97.5 390 cm
TOTAL 1190.6 cm
A1: 5.08 cm X 0.63cm = 3.2 cm²
A2: 1.91 cm X 0.63 cm = 1.2 cm²
PESO: 4.4 cm² X 1190.6 cm X 7.85 g/ cm³
PESO TOTAL: 41123.32 g = 41.12 kg
1.91 cm

14. [14]
4 PIEZAS OREJAS DE IZAJE “L” 4” X 4” X 1/2” (10.16 x 10.16 x 1.27 cm):
A1: 10.16 cm X 1.27 cm =12.90 cm²
A2: 8.89 cm X 1.27 cm = 11.29 cm²
∑ A: 24.19 cm²
PESO: 24.19 cm X 4 (piezas) X 25 cm X 7.85 g/
cm³
PESO TOTAL: 18989.15 g = 18.99 kg
DETALLE PESO TOTAL
REFUERZOS DE BASE 49.65 Kg.
REFUERZOS DE MARCO 181.58 Kg
REFUERZOS LATERALES 41.12 Kg.
OREJAS DE IZAJE 18.99 Kg
TOTAL 291.34 Kg.
8.89 cm

15. [15]
10. CÁLCULO DE RESISTENCIA DE MATERIAL
Peso Total 1 = Peso Estructura + Peso Útil
Peso Total 1 = 291.34 Kg. + 10000 Kg.
Peso Total 1 = 10291.34 Kg.
Factor de Seguridad: 3
Peso Total 2 = 10291.34 kg. x 3
Peso Total 2 = 30874.02 kg. 30 TN

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11. CONCLUCIONES:
Podemos concluir que la Estructura de acero ASTM A-36 puede soportar la carga de 10
Tn con un factor de seguridad de 3.
Los esfuerzos máximos se concentran en la base de acero, por tal motivo el uso de
refuerzos en Canal U es el adecuado para la carga total.
El diámetro de la cadena de Alta Resistencia será de 10.4 mm.
El tipo de soldadura por arco es adecuado para este material.
El máximo momento de la estructura se da en 3.1 Toneladas Fuerza / Mtrs desde el lado
izquierdo de la estructura.
 SUGERENCIAS:
No es recomendable que la estructura lleve cargas que estén calientes, por ejemplo,
piezas de fierro fundido que aun estén calientes. Esto se debe a que el acero empieza a
deformarse con altas temperaturas.
Se sugiere que se realice un mantenimiento periódico al recubrimiento epóxido de la
estructura para evitar la corrosión.

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12. BIBLIOGRAFIA:
Link:https://es.scribd.com/doc/97232151/16/PROPIEDADES-FISICAS-DEL-ACERO
Link: http://www.ehowenespanol.com/acero-a36-sobre_170749/
Link:http://www.spanish.phione.co.uk/products/general-structure-and-welding-steel/astm-structural-
steel/astm-a36