Aplicacion De Esfuerzos

II. INTRODUCCIÓN

II.1. Preámbulo

II.2. Objetivos

El objetivo general planteado en este trabajo de investigación es analizar un caso de estudio real y relevante, como el hundimiento del RMS Titanic, bajo el punto de vista de la ingeniería y la resistencia de los materiales; mediante un modelo de análisis estructural simplificado y ajustado al contexto del programa académico de la materia Resistencia I, para obtener una visión global de la aplicación de los conceptos aprendidos.

Como objetivos específicos se plantea:

1. Investigar las especificaciones técnicas de la construcción del Titanic, el método y materiales empleados disponibles en la época, sus características y dimensiones, y como esto influyó en la capacidad de soportar cargas al momento del impacto.

2. Plantear un modelo de análisis estructural simplificado para analizar las cargas soportadas por los materiales principales, como resultado del propio peso del barco, la presión del agua y la temperatura. Mediante una estimación de la fuerza de impacto analizar que materiales fallaron por criterios de resistencia.

3. Comparar la reacción del material y el método de construcción disponible en esa época ante el impacto, con el posible comportamiento de materiales y métodos actualmente empleados.

II.3. Metodología

Este trabajo se realizó en tres etapas principales, las cuales encierran el objetivo del proyecto.

La primera fase comprende la recopilación bibliográfica necesaria de datos históricos y especificaciones técnicas sobre la construcción del Titanic y las condiciones al momento de impacto. Se consultará principalmente artículos científicos y revistas para obtener la información necesaria para realizar los cálculos posteriores.

La segunda fase comprende el análisis estructural, una vez aproximado el problema a un modelo simplificado utilizando la información levantada, para lo cual se realizará un esquema en 2D del problema mediante AutoCAD. Se realizará el cálculo de las cargas y esfuerzos soportados debido al peso, presión y temperatura en el casco del buque.

La tercera fase comprende la identificación de los elementos que fallan al momento del impacto, una vez obtenida una aproximación de la fuerza. Además abarca los cálculos de los factores de seguridad de los componentes.

III. ESPECIFICACIONES DE CONSTRUCCIÓN

III.1. Construcción del Titanic

III.2. Especificaciones técnicas de las planchas y pernos

El casco del Titanic fue construido en los astilleros de Harland and Wolff de Belfast, por un aproximado de 3000 obreros, para su construcción se usaron materiales de la época y se aplicaron las técnicas con la mayor seguridad del caso para la época.

Las planchas que usaron en un doble fondo fueron de un acero, el cual contenía muchas impurezas, en total se necesitaron 2000 planchas de este acero con unas dimensiones promedio de 9 metros de largo por 1.8 metros de ancho, pero habían planchas hasta de 11 metros por 2 metros, con un peso aproximado de 4250 kilos, las cuales fueron distribuidas en todo el casco, las planchas mas largas estaban ubicadas en la zona central del casco mientras que las demás estaban distribuida de manera uniforme.

Para poder asegurar estas planchas se uso la tecnología de la época que era colocar remaches en las planchas, en total se colocaron más de 3 millones de remaches, de aproximadamente media pulgada de diámetro y con un peso de 1200 toneladas, en esos días se conocía la soldadura pero no se atrevían a usarla porque no tenían la suficiente experiencia para ponerla a prueba en tremenda estructura, así que se decidieron por los remaches, pero estos remaches nos eran todos iguales la mayoría de los remaches fueron de acero dulce, los cuales fueron colocados en casi un 60% de la estructura total es decir en la parte el barco tendría la mayor presión que es el la parte central del casco, mientras que el otro 40% fue de hierro, los cuales se dividieron entre la proa y popa del barco.

Los remaches de la parte central fueron colocados de manera uniforme por una prensa hidráulica, mientras que los demás fueron colocados manualmente por los obreros en aquel entonces, es por eso que estos no estaban bien colocados porque la mano del hombre no puede hacer ese tipo de cosas como una máquina, no estaban uniformemente colocados.

III.3. Tipos y propiedades del acero y de los remaches empleados

El acero es una aleación de Hierro, Carbono, Oxigeno Fosforo, y muchos elementos más que contribuyen en la fabricación de este, dependiendo de la cantidad de elemento y porcentaje de elementos que este tenga, el acero será de mejor calidad o lo contrario, por eso es complicado saber acerca de las propiedades de este ya sean físicas o mecánicas, estas va a variar dependiendo de los ajustes de composición y los diferentes tratamientos térmicos, químicos y mecánicos, estos métodos hacen que se logre obtener acero para muchas aplicaciones.

Aquí podemos citar algunas de las propiedades del acero.

• Su densidad media es de 7850 kg/m³.

• En función de la temperatura el acero se puede contraer, dilatar o fundir.

• El punto de fusión del acero 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 eutécticas que funden de golpe). Por otra parte el acero rápido funde a 1.650 °C.

• Su punto de ebullición es de alrededor de 3.000 °C.

• Es un material muy tenaz, especialmente en alguna de las aleaciones usadas para fabricar herramientas.

• Relativamente dúctil. Con él se obtienen hilos delgados llamados alambres.

• Es maleable. Se pueden obtener láminas delgadas llamadas hojalata. La hojalata es una lámina de acero, de entre 0,5 y 0,12 mm de espesor, recubierta, generalmente de forma electrolítica, por estaño.

• Permite

...