Existeixen diferents objectius a assolir dins d’aquest projecte final de carrera. El principal, millorar el material docent realitzant diferents modificacions en el sistema d’aplicació de forces, també en les plaques de subjecció a la bancada de cada pòrtic, entre d’altres que s’aniran descobrint al llarg del projecte. Un altre objectiu, és realitzar els càlculs analítics pertinents pels diferents estats de càrrega de cada pòrtic, l’encastat i l’articulat. També s’efectuarà una simulació assistida per ordinador ambdós pòrtics, per tal de trobar les zones on l'estructura pateix més esforç; amb el propòsit de col•locar les galgues extensomètriques en les zones d’interès. Amb aquests nous canvis efectuats i amb les galgues col•locades estratègicament, es realitzaran diferents assajos experimentals per descobrir les tensions dels pòrtics. Per aconseguir mesurar els desplaçaments reals dels pòrtics es col•locarà un rellotge comparador i es farà la relació segons la distància del nus a la que s’ha col•locat. Recollits els resultats de les diferents fonts; l’experimental, l’analítica i dues més elaborades amb diferents programes informàtics, CYPE 2011 i Unigraphics (NX 7.0), s’analitzen els resultats i s’elaboraren els manuals de pràctiques pel Departament de Resistència de Materials i Estructures a l’Enginyeria de l’Escola Politècnica Superior d’Enginyeria de Vilanova i la Geltrú.

1. PFC: MILLORA D’UN SUPORT DIDÀCTIC PER A L’ASSIGNATURA
D’ESTRUCTURES
Autores:
• Clara Mezquita Moreno
• Esther Robles Oliva
Titulació: Enginyeria Tècnica Industrial especialitat Mecànica
Directora: Marta Musté Rodríguez
Departament: Resistència de Materials i Estructures a l’Enginyeria
07/07/2011
Data
presentació:
Q2
2010
2011

2. 2
EN AQUESTA PRESENTACIÓ VEUREM:
1. Introducció al projecte
2. Millores en el suport didàctic
2.1. Disseny de les noves bases
2.2. Disseny de la palanca aplicadora de forces
2.3. Foradat de la bancada
3. Equilibri de la palanca aplicadora de forces
4. Realització de l’assaig
4.1. Situació i col·locació de les galgues
4.2. Preparació i assaig dels pòrtics
5. Càlculs
5.1. Analítics
5.2. CYPE 2011
5.3. Unigraphics NX 7.0
5.4. Experimentals
5.5. Comparacions de resultats de desplaçaments
5.6. Analitzar resultats de deformacions
6. Consideracions ambientals
7. Pressupost
8. Conclusions
8.1. Conclusions tècniques
8.2. Conclusions personals
MILLORA D’UN SUPORT DIDÀCTIC PER A L’ASSIGNATURA D’ESTRUCTURES

3. 3
MILLORA D’UN SUPORT DIDÀCTIC PER A L’ASSIGNATURA D’ESTRUCTURES
1. INTRODUCCIÓ AL PROJECTE:
Objectius:
• Millora del material docent
• Realitzar assajos experimentals: mesurar desplaçaments i lectura de galgues extensomètriques.
• Realitzar els càlculs analítics per els diferents estats de càrrega.
• Simulació dels pòrtics amb Unigraphics i CYPE.
• Analitzar i comparar els resultats.
Motivacions principals:
Aplicador de forces i suport del pes Conjunt pòrtic encastat i bancada
Fotos finals de l’anterior projecte:
• Repte a millorar un projecte ja elaborat, ideant un de més eficient i pràctic, segons el
nostre criteri.
• Realitzar un projecte final de carrera útil, que no quedés en l’oblit, com un suport didàctic.
1. Introducció al projecte
2. Millores en el suport didàctic
3. Equilibri de la palanca aplicadora de forces
4. Realització de l’assaig
5. Càlculs
6. Consideracions ambientals
7. Pressupost
8. Conclusions

4. 4
MILLORA D’UN SUPORT DIDÀCTIC PER A L’ASSIGNATURA D’ESTRUCTURES
2. MILLORES EN EL SUPORT DIDÀCTIC
2.1.Diseny de les noves bases
1. Introducció al projecte
2. Millores en el suport didàctic
3. Equilibri de la palanca aplicadora de forces
4. Realització de l’assaig
5. Càlculs
6. Consideracions ambientals
7. Pressupost
8. Conclusions

5. 5
MILLORA D’UN SUPORT DIDÀCTIC PER A L’ASSIGNATURA D’ESTRUCTURES
2. MILLORES EN EL SUPORT DIDÀCTIC
2.2. Disseny de la palanca aplicadora de forces
Mecanisme Avantatges Inconvenients
No s’han trobat.
Corda transmissora de càrregues.
Ajust d’alçades mitjançant colissos.
No transmet la càrrega puntualment.
Reutilització de peces de l’antic
projecte.
El mecanisme sobresurt
excessivament de la bancada. Punt
d’aplicació de la força imprecís.
Bona manipulació del sistema i fàcil
col·locació dels pesos per l’assaig.
La fabricació del braç de palanca és
car, degut a la seva complexitat.
Punt d’aplicació de la força
imprecís.
Aplicació de la força de manera
puntual i més precisa.
Poc factor multiplicació del pes,
amb la relació de palanca.
Incorporació d’una “U” per a la
subjecció de la vareta dels pesos.
Fresat palanca en forma de quart de
circumferència.
No s’han trobat.
1. Introducció al projecte
2. Millores en el suport didàctic
3. Equilibri de la palanca aplicadora de forces
4. Realització de l’assaig
5. Càlculs
6. Consideracions ambientals
7. Pressupost
8. Conclusions

6. 6
MILLORA D’UN SUPORT DIDÀCTIC PER A L’ASSIGNATURA D’ESTRUCTURES
2.3.1. Braç de palanca
2.3.2. Bases dels pòrtics
2.3.2.1. Primera part 2.3.2.2. Segona part
2.3. Foradat de la bancada
1. Introducció al projecte
2. Millores en el suport didàctic
3. Equilibri de la palanca aplicadora de forces
4. Realització de l’assaig
5. Càlculs
6. Consideracions ambientals
7. Pressupost
8. Conclusions

7. 7
MILLORA D’UN SUPORT DIDÀCTIC PER A L’ASSIGNATURA D’ESTRUCTURES
3. EQUILIBRI DE LA PALANCA APLICADORA DE FORCES
3.1. Càlcul del centroide del sistema
1. Introducció al projecte
2. Millores en el suport didàctic
3. Equilibri de la palanca
aplicadora de forces
4. Realització de l’assaig
5. Càlculs
6. Consideracions ambientals
7. Pressupost
8. Conclusions

8. 8
MILLORA D’UN SUPORT DIDÀCTIC PER A L’ASSIGNATURA D’ESTRUCTURES
3. EQUILIBRI DE LA PALANCA APLICADORA DE FORCES
3.2. Equilibri del sistema
1. Introducció al projecte
2. Millores en el suport didàctic
3. Equilibri de la palanca
aplicadora de forces
4. Realització de l’assaig
5. Càlculs
6. Consideracions ambientals
7. Pressupost
8. Conclusions

9. 9
MILLORA D’UN SUPORT DIDÀCTIC PER A L’ASSIGNATURA D’ESTRUCTURES
3. EQUILIBRI DE LA PALANCA APLICADORA DE FORCES
3.3. Tabulació del possibles resultats
1. Introducció al projecte
2. Millores en el suport didàctic
3. Equilibri de la palanca
aplicadora de forces
4. Realització de l’assaig
5. Càlculs
6. Consideracions ambientals
7. Pressupost
8. Conclusions

10. 10
MILLORA D’UN SUPORT DIDÀCTIC PER A L’ASSIGNATURA D’ESTRUCTURES
3. EQUILIBRI DE LA PALANCA APLICADORA DE FORCES
3.4. Càlcul experimental del sistema
1. Introducció al projecte
2. Millores en el suport didàctic
3. Equilibri de la palanca
aplicadora de forces
4. Realització de l’assaig
5. Càlculs
6. Consideracions ambientals
7. Pressupost
8. Conclusions

11. 11
MILLORA D’UN SUPORT DIDÀCTIC PER A L’ASSIGNATURA D’ESTRUCTURES
3. EQUILIBRI DE LA PALANCA APLICADORA DE FORCES
3.5. Relació de palanca
1. Introducció al projecte
2. Millores en el suport didàctic
3. Equilibri de la palanca
aplicadora de forces
4. Realització de l’assaig
5. Càlculs
6. Consideracions ambientals
7. Pressupost
8. Conclusions

12. 12
MILLORA D’UN SUPORT DIDÀCTIC PER A L’ASSIGNATURA D’ESTRUCTURES
4. REALITZACIÓ DE L’ASSAIG
4.1. Col·locació de galgues
1. Introducció al projecte
2. Millores en el suport didàctic
3. Equilibri de la palanca aplicadora de forces
4. Realització de l’assaig
5. Càlculs
6. Pressupost
7. Conclusions

13. 13
MILLORA D’UN SUPORT DIDÀCTIC PER A L’ASSIGNATURA D’ESTRUCTURES
4. REALITZACIÓ DE L’ASSAIG
4.2. Preparació i assaig dels pòrtics
1. Fixació de les bases 3. Aproximar a cero
4. Col·locació dels pesos
2. Connexions de les bananes
5. Lectura de galgues
1. Introducció al projecte
2. Millores en el suport didàctic
3. Equilibri de la palanca aplicadora de forces
4. Realització de l’assaig
5. Càlculs
6. Consideracions ambientals
7. Pressupost
8. Conclusions

14. 14
MILLORA D’UN SUPORT DIDÀCTIC PER A L’ASSIGNATURA D’ESTRUCTURES
5. CÀLCULS
5.1. Analítics
La part analítica del projecte s’ha realitzat mitjançant el càlcul matricial (Matriu de rigidesa elemental).
Amb una força màxima de 250N.
1. Introducció al projecte
2. Millores en el suport didàctic
3. Equilibri de la palanca aplicadora de forces
4. Realització de l’assaig
5. Càlculs
6. Consideracions ambientals
7. Pressupost
8. Conclusions

15. 15
MILLORA D’UN SUPORT DIDÀCTIC PER A L’ASSIGNATURA D’ESTRUCTURES
5. CÀLCULS
5.1. Analítics
Coneixent les condicions de contorn següents:
1. Introducció al projecte
2. Millores en el suport didàctic
3. Equilibri de la palanca aplicadora de forces
4. Realització de l’assaig
5. Càlculs
6. Consideracions ambientals
7. Pressupost
8. Conclusions
Pòrtic encastat
Pòrtic articulat

16. 16
MILLORA D’UN SUPORT DIDÀCTIC PER A L’ASSIGNATURA D’ESTRUCTURES
5. CÀLCULS
5.1. Analítics
1. Introducció al projecte
2. Millores en el suport didàctic
3. Equilibri de la palanca aplicadora de forces
4. Realització de l’assaig
5. Càlculs
6. Consideracions ambientals
7. Pressupost
8. Conclusions
Pòrtic articulat
Pòrtic encastat

17. 17
MILLORA D’UN SUPORT DIDÀCTIC PER A L’ASSIGNATURA D’ESTRUCTURES
5. CÀLCULS
5.1. Analítics
Les condicions de contorn obtingudes per al pòrtic encastat i el pòrtic articulat son les següents:
1. Introducció al projecte
2. Millores en el suport didàctic
3. Equilibri de la palanca aplicadora de forces
4. Realització de l’assaig
5. Càlculs
6. Consideracions ambientals
7. Pressupost
8. Conclusions
Pòrtic articulat
Pòrtic encastat

18. 18
MILLORA D’UN SUPORT DIDÀCTIC PER A L’ASSIGNATURA D’ESTRUCTURES
5.2. CYPE 2011
5. CÀLCULS
5.2.1. Pòrtic encastat
Desplaçaments
(mm)
Pes (Kg) Força (N) Pòrtic encastat
1 68,67 0,412
2 137 0,823
3 206 1,237
3,5 250 1,501
1. Introducció al projecte
2. Millores en el suport didàctic
3. Equilibri de la palanca aplicadora de forces
4. Realització de l’assaig
5. Càlculs
6. Consideracions ambientals
7. Pressupost
8. Conclusions

19. 19
MILLORA D’UN SUPORT DIDÀCTIC PER A L’ASSIGNATURA D’ESTRUCTURES
5.2. CYPE 2011
5. CÀLCULS
5.2.1. Pòrtic articulat
Desplaçaments
(mm)
Pes (Kg) Força (N) Pòrtic articulat
1 68,67 1,806
2 137 3,604
3 206 5,419
3,5 250 6,576
1. Introducció al projecte
2. Millores en el suport didàctic
3. Equilibri de la palanca aplicadora de forces
4. Realització de l’assaig
5. Càlculs
6. Consideracions ambientals
7. Pressupost
8. Conclusions

20. 20
MILLORA D’UN SUPORT DIDÀCTIC PER A L’ASSIGNATURA D’ESTRUCTURES
5.3. Unigraphics (NX 7.0)
5. CÀLCULS
Desplaçaments
(mm)
Pes (Kg) Força (N) Pòrtic encastat
1 68,67 0,428
2 137 0,8539
3 206 1,284
3,5 250 1,558
5.3.1. Pòrtic encastat
1. Introducció al projecte
2. Millores en el suport didàctic
3. Equilibri de la palanca aplicadora de forces
4. Realització de l’assaig
5. Càlculs
6. Consideracions ambientals
7. Pressupost
8. Conclusions

21. 21
MILLORA D’UN SUPORT DIDÀCTIC PER A L’ASSIGNATURA D’ESTRUCTURES
5.3. Unigraphics (NX 7.0)
5. CÀLCULS
Desplaçaments
(mm)
Pes (Kg) Força (N) Pòrtic articulat
1 68,67 1,805
2 137 3,6
3 206 5,414
3,5 250 6,57
5.3.2. Pòrtic articulat
1. Introducció al projecte
2. Millores en el suport didàctic
3. Equilibri de la palanca aplicadora de forces
4. Realització de l’assaig
5. Càlculs
6. Consideracions ambientals
7. Pressupost
8. Conclusions

22. 22
MILLORA D’UN SUPORT DIDÀCTIC PER A L’ASSIGNATURA D’ESTRUCTURES
5.4. Experimentals
5. CÀLCULS
Desplaçaments (mm)
Pes (Kg) Força (N) Pòrtic encastat Pòrtic articulat
1 68,67 0,387681 1,6739
2 137 0,82971 3,826
3 206 1,2971 6,1956
3,5 250 1,5072 7,144
1. Introducció al projecte
2. Millores en el suport didàctic
3. Equilibri de la palanca aplicadora de forces
4. Realització de l’assaig
5. Càlculs
6. Consideracions ambientals
7. Pressupost
8. Conclusions

23. 23
MILLORA D’UN SUPORT DIDÀCTIC PER A L’ASSIGNATURA D’ESTRUCTURES
5.5. Comparacions de resultats de desplaçaments
5. CÀLCULS
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
1.8
0 50 100 150 200 250 300
Desplaçament(mm)
Força (N)
Pòrtic Encastat
Desviació(%)
Mètode Encastat Articulat
Experimental – Unigraphics 3,26 8,73
Experimental – CYPE 0,41 8,63
Exp erimental – Analític 4,23 11,62
0
1
2
3
4
5
6
7
8
0 50 100 150 200 250 300
Desplaçament(mm) Força (N)
Pòrtic Articulat
1. Introducció al projecte
2. Millores en el suport didàctic
3. Equilibri de la palanca aplicadora de forces
4. Realització de l’assaig
5. Càlculs
6. Consideracions ambientals
7. Pressupost
8. Conclusions

24. 24
MILLORA D’UN SUPORT DIDÀCTIC PER A L’ASSIGNATURA D’ESTRUCTURES
5.6. Analitzar resultats de les microdeformacions
5. CÀLCULS
1. Introducció al projecte
2. Millores en el suport didàctic
3. Equilibri de la palanca aplicadora de forces
4. Realització de l’assaig
5. Càlculs
6. Consideracions ambientals
7. Pressupost
8. Conclusions
Pòrtic encastat Pòrtic articulat

25. 25
MILLORA D’UN SUPORT DIDÀCTIC PER A L’ASSIGNATURA D’ESTRUCTURES
6. CONSIDERACIONS AMBIENTALS
Impacte ambiental:
Nul: No existeix cap tipus
d’activitat per millorar.
Compatible: No són
necessàries activitats
posteriors correctores.
Moderat: Si existeix
consecució de les condicions
mediambientals de l’operació,
es necessitarà iniciar amb un
procés de protecció.
Considerable: El procés
necessita accions protectores i
correctores
Crític: Pèrdues considerables
de les bones condicions
ambientals, cal una actuació
immediata i una adopció de
mesures protectores i
correctores.
1. Introducció al projecte
2. Millores en el suport didàctic
3. Equilibri de la palanca aplicadora de forces
4. Realització de l’assaig
5. Càlculs
6. Consideracions ambientals
7. Pressupost
8. Conclusions

26. 26
MILLORA D’UN SUPORT DIDÀCTIC PER A L’ASSIGNATURA D’ESTRUCTURES
6.1. Costos de fabricació
6. PRESSUPOST
6.2. Costos de material
6.3. Costos dels honoraris dels enginyers
1. Introducció al projecte
2. Millores en el suport didàctic
3. Equilibri de la palanca aplicadora de forces
4. Realització de l’assaig
5. Càlculs
6. Consideracions ambientals
7. Pressupost
8. Conclusions
PREU UNITARI PREU TOTAL
(€) I.V.A. NO INCLÒS (€) I.V.A. NO INCLÒS
Modificació de les bases dels pòrtics 1 175,50 175,50
Conjunt aplicador de forçes 1 400,00 400,00
Rodó massís 80ø amb rosaca M8 1 45,00 45,00
Tractament tèrmic de cincat 1 0 0
620,50
DESIGNACIÓ UNITATS
COSTOS DE FABRICACIÓ
COSTOS TOTALS DE FABRICACIÓ I.VA. NO INCLÒS:
PREU UNITARI PREU TOTAL
(€) I.V.A. NO INCLÒS (€) I.V.A. NO INCLÒS
Carro transport càrrega màx. 350 Kg 1 270,22 270,22
Galgues extensiométriques 32 7,68 245,76
Connectors de galgues 32 2,36 75,52
Bananes de plàstic vermelles 32 0,97 31,04
Bananes de plàstic negres 32 0,97 31,04
Cola CN Cyanoacrylate 20 x 5 1 1,25 1,25
Cable genèric audio coure 100 0,088 8,80
Cargols ø10 mm 50 mm llargada 8 0,35 2,80
Volanderes ø10 mm 8 0,10 0,80
Cargols ø 10 mm 35 mm llargada 4 0,32 1,28
668,51COSTOS TOTALS DE MATERIAL I.VA. NO INCLÒS:
COSTOS DE MATERIAL
DESIGNACIÓ UNITATS

27. 27
MILLORA D’UN SUPORT DIDÀCTIC PER A L’ASSIGNATURA D’ESTRUCTURES
6. PRESSUPOST
6.4. Pressupost general del projecte
6.3. Costos dels honoraris dels enginyers
1. Introducció al projecte
2. Millores en el suport didàctic
3. Equilibri de la palanca aplicadora de forces
4. Realització de l’assaig
5. Càlculs
6. Consideracions ambientals
7. Pressupost
8. Conclusions
PREU UNITARI PREU TOTAL
(€) I.V.A. NO INCLÒS (€) I.V.A. NO INCLÒS
Enginyera tècnica 1 400 13,5 5.400,00
Enginyera tècnica 2 400 13,5 5.400,00
Enginyera superior 100 15 1.500,00
12.300,00
COSTOS HONORARIS ENGINYERS
DESIGNACIÓ
COSTOS TOTALS HONORARIS ENGINYERS I.VA. NO INCLÒS:
UNITATS
PREU TOTAL PREU TOTAL
(€) I.V.A. NO INCLÒS (€) I.V.A. INCLÒS 16%
620,50 719,78
668,51 775,47
12.300,00 14.268,00
15.763,25
PRESSUPOST GENERAL
PRESSUPOST GENERAL I.VA. INCLÒS:
DESIGNACIÓ
COSTOS TOTALS DE FABRICACIÓ
COSTOS TOTALS DE MATERIAL
COSTOS TOTALS HONORARIS ENGINYERS

28. 28
MILLORA D’UN SUPORT DIDÀCTIC PER A L’ASSIGNATURA D’ESTRUCTURES
8. CONCLUSIONS
• Desplaçaments obtinguts pels diferents mètodes tenen una error màxim del 11%.
• A la lectura de galgues apreciem la falta de verticalitat i simetria dels pòrtics.
• Retards en el termini d’entrega del taller.
• Pressupost limitat.
1. Introducció al projecte
2. Millores en el suport didàctic
3. Equilibri de la palanca aplicadora de forces
4. Realització de l’assaig
5. Càlculs
6. Consideracions ambientals
7. Pressupost
8. Conclusions
• Consolidació de coneixements.
• Reforç de treball en equip.
• Experiència professional i personal.
• Satisfacció per els resultats aconseguits.
8.1. Conclusions tècniques
8.2. Conclusions personals

29. GRÀCIES PER L’ATENCIÓ
Fi
Contacte autores:
Clara Mezquita Moreno:
https://www.linkedin.com/in/claramezquita
Esther Robles Oliva:
https://www.linkedin.com/pub/esther-robles-oliva/97/857/350
EPSEVG
UPC