Este documento describe el estudio físico de la estructura de una grúa de torre. Analiza las diferentes partes que componen una grúa de torre, incluyendo el mástil, la flecha, la contraflecha, los contrapesos, el último y las fuerzas que actúan sobre la estructura. Además, examina conceptos clave de resistencia de materiales como esfuerzos axiales, cortantes y de flexión para comprender el comportamiento de las fuerzas en la grúa.

1. Estudio físico en la estructura de una grúa de torre
Docente asesor: Durand Porras, Juan Carlos
Participantes:
 Cornelio Sotelo Miguel Angel
 Guillen Guillen Feliciano
 Quispe Tito Carlos Alberto
Universidad Privada del Norte (UPN-LIMA), Escuela de Ingeniería Industrial
Resumen:
En el siguiente trabajo abordaremos el tema “estructuras” y para su desarrollo tomaremos como
ejemplo una grúa de torre, la cual será nuestro objeto de estudio, en donde analizaremos y evaluaremos
el comportamiento de las fuerzas y momentos que interactúen sobre sí misma, en tal sentido
emplearemos como herramientaslas bases fundamentales de la física, tales como las leyes de newton.
Todo esto con la finalidad de analizary comprender la importancia de la forma armoniosa del cuerpo
sobre el cual se desarrollan las distintas fuerzas, así mismo, consideraremos aplicaciones de la vida
real que ayuden a ilustrarsu mejor comprensión.
Palabras clave:
Fuerzas convergente en un puente grúa
.

2. Resistencia de materiales
Proyecto:Grúa Torre
Introducción
Desde de tiempos remotos hasta la actualidad el hombre siempre ha edificado, y
movido por la necesidad o tal vez por su ambición, desarrollo enormemente este
actividad, a tal punto que supliendo la deficiencia física para trasladar grandes cuerpos,
consiguió crear maquinas idóneas para este tipo de trabajo.
Es así que, la creación de una herramienta capaz de soportar y mover objetos grandes
fue perfeccionada con el transcurrir de los años, y un claro ejemplo de esto es “la grúa
de torre”, un gran invento que debe su perfección al diseño armonioso de su estructura.
Diez (2005) define estructura como: “un conjunto de elementos resistentes
convenientemente vinculados entre sí que accionan y reaccionan bajo las cargas de
servicio”. (p. 19). Así mismo, su finalidad es la de recibir, resistir y transferir las
cargas a los apoyos sin ser afectados por una deformación mayor a los parámetros
permisibles del material.
En consecuencia, direccionaremos nuestro estudio en la estructura de una grúa de torre
consiguiendo:
 Conocer las partes que la conforman
 Comportamiento de las fuerzas sobre la estructura
 Carga máxima en relación al contrapeso
 Ventajas y limitaciones
Finalmente, consideramos que el desarrollo de los objetivos trazados simplificara y
ayudaran a una mejor conceptualización del tema de estructuras.

3. Resistencia de materiales
Proyecto:Grúa Torre
Desarrollo del Tema y metodología
Descripción de la torre grúa y sus componentes
Es una grúa empleada para la elevación y transporte de cargas, por medio de un gancho
suspendido de un cable, en un radio de varios metros.
Son de instalación temporal y su capacidad de carga depende del equilibrio de carga en
los contrapesos que están al extremo del brazo giratorio, brazo que está unido a la torre
que sirve como eje de equilibrio.

4. Resistencia de materiales
Proyecto: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.

5. Resistencia de materiales
Proyecto:Grúa Torre
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.
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.

6. Resistencia de materiales
Proyecto:Grúa Torre
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.
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).

7. Resistencia de materiales
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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.
Capacidad de carga
La capacidad de carga se define como la potencia máxima que tiene una grúa para izar
una carga determinada.
Cada grúa posee una capacidad máxima de carga, determinada por el fabricante.
Mientras más cerca de la punta de la pluma, menor será la capacidad de carga y por el
contrario, mientras más cerca al eje de la grúa, mayor es la capacidad de carga.

8. Resistencia de materiales
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Conocimientos previos:
Ecuaciones de equilibrio:
El equilibrio de un cuerpo requiere un balance de fuerzas para impedir que el cuerpo se
traslade o tenga movimiento acelerado a lo largo de una trayectoria recta o curva, y un
balance de momentos para impedir que el cuerpo gire. Estas condiciones pueden
expresarse de manera matemática mediante dos ecuaciones vectoriales.
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.
Tipos de esfuerzo:
Esfuerzo:
Para comprender esfuerzo y deformación Fitzgerald (1996) concluye:
Una fuerza externa aplicada a un cuerpo, hace que este se deforme o
cambie ligeramente de forma. También produce fuerzas internas
(esfuerzos) que actúan dentro del cuerpo. La mecánica de materiales es la
ciencia que analiza los esfuerzos y las deformaciones producidas por la
aplicación de fuerzas externas (p. 5).
Primeracondición Segundacondición

9. Resistencia de materiales
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Esfuerzo axial o normal
Se define entonces el esfuerzo axial o normal como la relación entre la fuerza aplicada y
el área de la sección sobre la cual actúa. O en otros términos como la carga que actúa por
unidad de área del material.

10. Resistencia de materiales
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Definición de fuerzas cortantes:
Las vigas son miembros estructurales diseñados para soportar cargas aplicadas
perpendicularmente a sus ejes. En general las vigas son barras largas rectas que tienen un
área de sección transversal constante. Generalmente se clasifican con respecto a cómo
están soportadas.
Definición de esfuerzos cortantes:
Son fuerzas internas en el plano de la sección y su resultante debe ser igual a la carga
soportada. Esta magnitud es el cortante en la sección. Dividiendo la fuerza cortante por
el área A de la sección obtienes en el esfuerzo cortante promedio en la sección.
Los esfuerzos cortantes se presentan normalmente en pernos, pasadores y remaches
utilizados para conectar varios miembros estructurales y componentes de máquinas.
La fuerza cortante en cualquier sección de una viga tiene igual magnitud, pero dirección
opuesta a la resultante de las componentes en la dirección perpendicular al eje de la propia
viga de las cargas externas, y reacciones en los apoyos que actúan sobre cualquiera de los
dos lados de la sección que se está considerando.
Tprom: esfuerzo cortante promedio en la sección, que se supone es igual en cada punto situado en la
sección.
V: fuerza cortante interna resultante en la sección determinada a partir de las ecuaciones de equilibrio
A: área en la sección

11. Resistencia de materiales
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Esfuerzos por flexión
Ocurre flexión cuando un elemento de sección constante y simétrica respecto al plano
donde ocurre dicha flexión, se somete a momentos flectores, M, (o a cargas
transversales)
Definición de momentos flectores
Un diagrama de fuerzas cortantes o un diagrama de momentos flexionantes es una gráfica
que muestra la magnitud de la fuerza cortante o momento flexionante a lo largo de la viga.
Se denomina momento flector al momento de fuerza resultante de una distribución de
tensiones sobre una sección transversal de un prisma mecánico flexionado o una placa
que es perpendicular al eje longitudinal a lo largo del que se produce la flexión.
Es un requisito típico en vigas y pilares, también en losas ya que todos estos elementos
suelen deformarse predominantemente por flexión. El momento flector puede aparecer
cuando se someten estos elementos a la acción un momento (torque) o también de fuerzas
puntuales o distribuidas.

12. Resistencia de materiales
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Diagrama de fuerzas cortantes y momentos flectores
Estos diagramas representaran las fuerzas cortantes y los momentos flectores en cada una
de las secciones de una vida y gracias a ello se podrán conocer los esfuerzos máximos y
las secciones donde estos se darán.
Donde el esfuerzo de corte cambia de signo, el momento flector es máximo. Carga
uniformemente distribuida.

13. Resistencia de materiales
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CONCLUSIONES:
 Analizar la estructura de la grua torres es fundamental para conocer el
comportamiento de esta frente a las diferentes fuerzas que se generan tanto interna
como externa.
 Logrando conocer los conceptos previos a la resistencia de materiales se logró
conocer el comportamiento de las fuerzas en las diferentes partes de la estructura
de la grúa torre.
 Concretando el análisis de los conceptos previos se logró hacer un caso práctico
el cual nos ayudó a aplicar lo aprendido en este curso de resistencia de materiales,
además de profundizar los conocimientos con los libros como el de Hibbeler, un
buen libro que está bien estructurado los conocimientos acerca del curso.

14. Resistencia de materiales
Proyecto:Grúa Torre
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS:
Diez, G (2005). Diseño estructural en arquitectura: introducción (1ra ed.). Buenos aires:
Nobuko
Hibbeler, R.C. (2006) Mecánica de materiales. Pearson education (8va ed.). México.
Fitzgerald, R (1996) Mecánica de materiales. Edición revisada. México.
Rocha, E. (2011). Resistencia a la flexión. Avances en ciencias e ingeniería. 2(4), 81-88.
Recuperado de http://www.redalyc.org/articulo.oa?id=323627684009
Datos de Contacto:
1. Durand Porras, Juan
Carlos [Docente
Asesor]
Universidad Privada del Norte –Lima jdu@upnorte.edu.pe