PERFILES LAMINADOS EN CALIENTE

Este tipo de perfiles son los más utilizados en las construcciones civiles y en la fabricación de bastidores de vehículos, estructura de maquinaria, entre muchos otros; debido a que estos perfiles suelen ser utilizados como (pilares) columnas, riostras y/o vigas, en el mercado se pueden conseguir diferentes tipos de perfiles laminados, en donde cada uno de estos se ofrece en una gran variedad de medidas estandarizadas.

Debido a que el diseño del puente grúa requiere de dos (2) vigas de carga (una de ellas retractil), las cuales solo se encuentran sometidas a soportar cargas perpendiculares a su eje neutro, se requiere contar con perfiles que brinden alta capacidad para soportar momentos flectores de gran magnitud en una dirección, con lo anterior se pueden descartar algunos tipos de perfiles y centrarse en los que ofrecen altos momentos de inercia, de igual forma el factor del peso por metro y la compatibilidad con el carro de traslación (Trolley) serán tenidos en cuenta para realizar la selección del tipo de perfil adecuado para las vigas de carga. Es relevante mencionar que estos perfiles se pueden encontrar fabricados en diferentes aceros, uno de estos es el A572 G50, el cual fue seleccionado con anterioridad para este diseño.

6.3.1 VIGA IPE

Este tipo de perfil tiene forma de forma de I, debido a que cuenta con alas que no varían su espesor y que son completamente perpendiculares al alma en su parte exterior. La altura de la viga está definida por los dígitos que acompañan su designación (Ejem. IPE 100, en este caso la altura (h) será de 100 mm); en la unión de las alas con el flanco en la parte interior tiene un redondeo (r) que permite aliviar esfuerzos, pero en los extremos de las alas, las aristas se encuentran vivas.

Figura 30. Perfil IPE.

6.3.2 VIGA IPN

Estos perfiles tienen una forma similar a los de tipo IPE, sin embargo se diferencian en que el espesor de las alas tiene una variación desde la unión con el alma hasta los extremos, en general el espesor de las alas disminuye desde el alma hasta los extremos, este perfil tiene redondeadas las aristas interiores de las alas y la unión de éstas con el alma

Figura 31. Perfil IPN.

Fuente: Perfiles & Vigas S.A.S (05-2019)

El ancho del ala de estos tipos de los perfiles IPE y IPN no sobrepasa el 60 % de la altura de los mismos en ninguna de sus designaciones, esta es una de las principales diferencias con los los perfiles de tipo HEB y HEA que son utilizados como columnas en diferentes estructuras, esto debido a que el ancho de ala (b) es igual a la altura (h) del perfil, lo que hace que sean perfiles más pesados y que tengan momentos de inercia muy altos y cercanos en valor en ambos ejes.

Tabla 17. Comparación de algunas características de los perfiles IPE y IPN Designación Dimensiones (mm) _Peso (Kg/m) Ix ( cm 4) Iy ( cm 4) h s b t r o r1 IPE 200 200 5.6 100 8.5 12 22.4 1940 142 IPN 200 200 7.5 90 11.3 7.5 26.2 2140 117 IPE 400 400 8.6 180 13.5 21 66.3 23120 1320 IPN 400 400 14.4 155 21.6 14.4 92.4 29210 1160

Al evaluar los datos de la tabla 17 se puede comenzar apreciando que los espesores de los perfiles IPN son más altos que los de un perfil IPE para una misma designación, lo que conlleva a que un tramo de perfil IPN tenga más masa por metro que un perfil IPE; aunque el peso de los perfiles aumenta considerablemente dependiendo de su tipo, se deben evaluar otros aspectos como los momentos de inercia y el ancho del ala de la viga, antes de seleccionar alguno de estos.

Como las vigas de carga solo tendrán que soportar cargas perpendiculares al eje neutro de las mismas, como ya se mencionó con anterioridad, esto solo llevará a generar un momento flector en una sola dirección de la sección, para el caso de estos perfiles el momento de inercia mayor se encuentra en el “eje x”, eje sobre el cual se medirá la deformación de la viga en el momento de los cálculos, en ambos perfiles se puede ver que el momento de inercia en el “eje y” es mucho menor, incluso se puede apreciar que los perfiles IPN tienen menor momento de inercia en el “eje y”, que los perfiles de tipo IPE.

Aunque el ancho (b) de ala de la viga depende en ambos tipos de perfil de la designación que se utilice, el trolley propuesto en la figura 28 brinda una flexibilidad para adaptarse a vigas de ancho de ala desde 52 hasta 153 mm de longitud, el cual solo tendrá problemas justo antes de la designación 400 como se puede apreciar en la tabla 17, por lo tanto en caso de que el diseño requiera por cálculos una designación cercana o superior a 400 se tendrá que conseguir otro modelo de trolley para el diseño.

A razón de que el peso de los perfiles IPN es mucho mayor al de un perfil IPE, se opta por procurar que el diseño de las vigas de carga se realice utilizando perfiles IPE, esta elección tuvo en cuenta que al tomar la designación de perfil IPE inmediatamente superior a la de un perfil IPN se puede obtener un perfil con un peso igual o incluso menor al de éste y de igual forma se cuenta con valores superiores en los momentos de inercia en ambos ejes; esta selección fue producto de un análisis minucioso de las características registradas en los anexos A1 y A2; sin embargo el perfil IPN se podrá usar si intervienen otros factores que obligan a utilizarlo.