Vigas Ahusadas

¿Sabías que?

     La estructura de una aeronave debe estar preparada para soportar dos tipos de cargas: cargas en vuelo y cargas en tierra, ya que, éstas son las que se producen desde que el avión pierde contacto con el terreno. Mediante el despegue hasta que vuelve a tomarlo durante el aterrizaje. 

          Todas estas cargas deben estar equilibradas por el peso y las fuerzas de inercia en el caso de que existan aceleraciones, originadas bien sean por maniobras o por turbulencia atmosférica.

¿Qué es un ala?

         Se entiende como una parte plana extendida a los lados del fuselaje de una aeronave, sirve para dar estabilidad en el aire, a su vez, se caracteriza por ser uno de los principales elementos estructurales del avión y está conformado por:

1.- Largueros Rigidizadores longitudinales, en el cual se estudia como Monocasco, (larguerillos).
2.- Miembros transversales por el cual se entiende que es la fuerza axial y fuerza de compresión que evita la deformación de la Chapa,
3.- Revestimiento (costillas y chapa) que trasmite las presiones aerodinámicas a los largueros. El Pandeo "Es la etapa y el resultado de pandear, se refiere a la flexión que se produce en una viga" de la chapa supone un desplazamiento de sus puntos en dirección normal a su plano, lo que modificaría la forma externa del perfil aerodinámico y conllevaría a una degradación de las características aerodinámicas.

Las estructuras semi-monocasco son caracterizadas por los elementos principales de un ala, donde el análisis de dicha estructura, es un conjunto de larguerillos longitudinales o también conocido como cordones, que pueden soportar esfuerzos normales de tracción o compresión, compaginados por paneles de chapa abiertas o cerradas; que por ende soporta esfuerzo normales. 

Debido a las fuerzas a las que está sometida la estructura existen flujos cortantes en los cordones, este flujo se conoce como la fuerza interna que se desgarra por ser una fuerza distribuida en toda el ala. Para el cálculo de los flujos cortantes en los larguerillos hay diferentes maneras, se puede hacer calculando el flujo cortante que se produce en cada sección adyacente a los larguerillos; y para saber el flujo cortante por cada larguerillo se realiza sumando algebraicamente el flujo de las secciones adyacentes.

Tipos de vigas presentadas en las estructuras 

semi-monocasco:

Las vigas ahusadas son estructuras de sección variable, la variación puede ser positiva o negativa y los larguerillos presentes absorben parte de la carga cortante que actúa en la estructura; estas se proyectan del plano posterior hacia al frente pero a la vez se desfasan cuando se proyectan, y se pueden pre-cargas tanto de cargas horizontales como verticales, que afectan las cargas de los larguerillos siendo así que en cada punto existirá una carga distinta y también una variación del flujo cortante.

Las chapas son cubiertas que protegen y absorben fuerzas ejercidas sobre la estructura :     

• Chapas abiertas: con forma de V,T,U,L,X,H 
• Chapas cerradas: con forma de 

A continuación se presentaremos un ejercicio de viga Ahusada. Donde se determina el flujo cortante de la chapa de la sección J-J.

1)    CALCULO DE LA SECCIÓN J-J

Se demostrara el cálculo de las distancias de su Base Y Altura de la siguiente manera que va a depender de la carga Vertical u Horizontal.

2) Calculo de Inercia.

Para el cálculo de inercia debemos calcular la distancia media que se realiza mediante la siguiente expresión:

3) Calculo  de Momento.

Para el cálculo del momento se tomara en cuenta la carga I por H (profundidad de la sección j-j) quedando de la siguiente forma:

Momento = I*H

4) Calculo de la carga  P

Para el cálculo de la carga P utilizamos el momento anteriormente ya calculado por Y entre las inercias por el área de los larguerillos, expresado de la siguiente ecuación: 

5) Calculo del Sentido de las Cargas, la Cortadura En Cada Chapa y Cordones.

En esta parte determinaremos el sentido en las que se proyecta la carga y el valor de cada cortadura que se produce de la siguiente manera:

El Sentido de las cargas va a depender de la posición donde ella se encuentre, esto va a demostrar si están a tracción o compresión:

• Cálculo de las cortaduras en la chapa y cordones: esta parte del ejercicio está definido de la siguiente manera. 

• Calculo de la determinación de los flujos alrededor de la chapa (Vwy). 

En este cálculo debemos utilizar la carga “I” igual a la suma de la cantidad de larguerillos por la sumatoria de todas las fuerzas verticales más Vwy

1000=2(17,9214)+2(11,9476)+Vwy, se despeja para conseguir el flujo alrededor de la  chapa 

                     Vwy = 940,262

• Calculo del flujo cortante (Δq):

Donde el flujo cortante es igual al flujo alrededor de la chapa por "c" entre la inercia por el área de cada uno de los larguerillos, mostrando a continuación la siguiente ecuación:

• Representación de la Chapa:

Nota: Durante la trayectoria del flujo sobre la chapa, por cada larguerillo se desprende cierta cantidad de flujo.

6) Cálculo de la ubicación de la carga.

Para este caso sería la distancia en la que se encuentra la carga con respecto a la chapa, la cual toma en consideración la distancia horizontal desde la vista en frente de la estructura hasta el final de la chapa, además del espesor de toda la chapa y de la sección J-J.

• Calculo del momento para la determinación del flujo sobre la chapa:

Echa un vistazo al vídeo.