Fisica-t3-finalizado.docx

“DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN PUENTE EN ARCO Y UN PUENTE ATIRANTADO PARA EL ESTUDIO DE LAS FUERZAS QUE SE GENERAN SOBRE LOS ELEMENTOS ESTRUCTURALES” Autores: AUTORES

CORRE ELECTRÓNICO

Ruiz Carranza, Miguel

Milton

[email protected]

Villanueva Aldair Aron

Villanueva,

[email protected]

Duración del proyecto La duración del proyecto es de 15 semanas, desde el 24 de agosto hasta el 30 de noviembre del 2016 Cronograma de ejecución del proyecto ETAPAS

FECHA INICIO

DE FECHA TERMINO

Propuesta del proyecto

24 de agosto

DE DEDICACION SEMANAL (Hrs)

31 de agosto

3

Sustentación del proyecto 14 de 21 de septiembre etapa I septiembre

4

Sustentación del proyecto 19 de octubre etapa II

4

26 de octubre

Sustentación del proyecto 23 de 30 de noviembre finalizado noviembre TOTAL

4

15Hrs.

Distribución de actividades del proyecto por especialización ACTIVIDAD

RESPONSABLE

FECHA DE AUTOEVALUACION ENTREGA (Cumplió/No cumplió)

OBSERVACIONES

Coordinador

Ruiz Carranza, 24/08/2016 Milton Miguel

SI

Ninguno

Elaboración de maqueta

Ruiz Carranza, 14/10/2016 Milton Miguel

SI

Ninguno

Elaboración de informe

17/10/2016 Villanueva Villanueva, Aldair Aaron

SI

Ninguno

Elaboración de diapositivas

17/10/2016 Villanueva Villanueva, Aldair Aaron

SI

Ninguno

Presupuesto Nombre del recurso

Cantidad

Costo (soles)

Madera balsa

45

54.00

Silicona líquida

1

2.50

Tablones

2

4.00

Útiles de escritorio

1

15.00

TOTAL

75.50

Diseño del proyecto 1.-RESUMEN Este trabajo de investigación se aproxima al estudio del

“diseño y

construcción de un puente en arco y un puente atirantado para determinar

las fuerzas que se generan sobre los elementos

estructurales”. Esta recopilación y sustentación de datos a presentar, es un trabajo cuidadoso para la obtención de dichas

fuerzas

como la

tensión, comprensión, gravitatoria y la cortante que se genera en los dos puentes elaborados de distintas formas

con sus determinadas

características que poseen. Como primer paso se realizó la obtención de datos en

ambos puentes para definir algunos conceptos que se

relacionan en el funcionamiento de dichas fuerzas. Además las diferentes masas colocadas en ambos puentes produjeron distintos valores de fuerzas, gracias al sensor de fuerza. Cabe mencionar que gracias a los resultados obtenidos se logró saber de como la fuerzas interactuan en los distintos puentes para así tener una mejor comprensión respecto al proyecto. 2.-PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Para dicho proyecto que se ah realizado

es analizar, demostrar y

compreder dichas fuerzas que se obtienen en el momento de la obtención de datos mediante el uso de los dos puentes, masas diferentes y el sensor de fuerza.Además de la utilización de programas como

“Logger pro”que se usa para proporcionar

resultados

aproximados con un niveles bajo de error. 3.-FORMULACIÓN DE HIPÓTESIS Con el uso adecuado de teorías, materiales, equipos y los resultados obtenidos de manera correcta con un menor nivel de error se obtendrá diferentes valores en ambos puentes de manera satisfactoria.

4.-OBJETIVOS 4.1.- Generales Diseñar y construir un puente de arco y un puente atirantado para el estudio de las fuerzas que se generan sobre los elementos estructurales 4.2.-Específicos  Investigar el tema del proyecto  Recopilar información  Diseñar la maqueta  Elaborar la maqueta  Determinar los parámetros físicos 5.-FUNDAMENTO TEÓRICO ¿Qué es un puente? El puente es una estructura que forma parte de caminos, carreteras y líneas férreas y canalizaciones, construida sobre una depresión, río, u obstáculo cualquiera. Peso: Es la cuantificación de la fuerza de atracción gravitacional ejercida sobre un cuerpo y se obtiene con la fórmula P= m. g Gravedad: Es la fuerza de atracción a la que está sometido todo cuerpo que se halle en las proximidades de la Tierra. Fuerza de tracción: La fuerza de tracción es el esfuerzo a que está sometido un cuerpo por la aplicación de dos fuerzas que actúan en sentido opuesto, y tienden a estirarlo.

Fuerza de comprensión: Es la resultante de las tensiones o presiones que existe dentro de un sólido deformable o medio continuo, caracterizada porque tiende a una reducción de volumen o un acortamiento en determinada dirección. Fuerza Gravitatoria: La gravitación es la fuerza de atracción mutua que experimentan los cuerpos por el hecho de tener una masa determinada. La existencia de dicha fuerza fue establecida por el matemático y físico inglés Isaac Newton en el siglo XVII, quien, además, desarrolló para su formulación el llamado cálculo de fluxiones (lo que en la actualidad se conoce como cálculo integral). Fuerza de cortante: La tensión cortante o tensión de corte es aquella que, fijado un plano, actúa tangente al mismo. Se suele representar con la letra griega tau En piezas prismáticas, las tensiones cortantes aparecen en caso de aplicación de un esfuerzo cortante o bien de un momento torsor. 5.1.-ANTECEDENTES Un puente colgante, es un puente sostenido por medio de un arco invertido formado por numerosos cables de acero, del que se suspende el tablero del puente mediante tirantes verticales. El diseño actual de los puentes colgantes fue desarrollado a principios de siglo XIX. Los primeros ejemplos incluyen los puentes de Menai y Conwy (puestos en funcionamiento en 1826) en el Norte del País de Gales y el primer puente Hammersmith (1827) en la zona Oeste de Londres. Desde entonces puentes colgantes han sido construidos a lo largo de todo el mundo. Esta tipología de puente es prácticamente la única solución posible para salvar grandes luces (superiores a un kilómetro), por ejemplo, cuando sea peligroso para el tráfico marítimo añadir apoyos centrales temporales o permanentes, o no sea viable añadir apoyos centrales. En la actualidad, el puente de mayor vano es el

de Gran Puente de Akashi Kaikyo, en Japón, y mide casi dos kilómetros. Hay un proyecto, el Puente del estrecho de Mesina, que permitiría unir esa zona, para ello contará con un vano de más de tres kilómetros, aunque este proyecto estaba a punto de iniciarse su construcción, se ha pospuesto. Entre 1820 y 1826, Telford construyo un puente colgante sobre el Menai, en Inglaterra, salvando un vano de 177 m y utilizando como elementos de suspensión dos cadenas de eslabones de hierro forjado; cada uno de ellos fue probado antes de montarlo y fueron tendidas de una vez ambas cadenas, de las cuales se colgó el tablero. La falta de arrastramiento hizo que todo el puente debiera ser montado por dos veces antes de su total reconstrucción en 1940, pero de todos los primeros puentes colgantes del mundo es el que más años ha sobrevivido.

6.-DISEÑO, MATERIALES Y EQUIPOS

6.1.-DISEÑO

Puente en arco:

Puente Atirantado:

6.2.-MATERIALES

-Madera balsa -Tablones -Tijeras -Transportador -Lápices -Silicona -Cúter -Reglas -Cinta -Alicates -Alfileres -Guincha -Escalímetro

6.3.-EQUIPOS SENSOR DE FUERZA INTERFAZ LABPRO SOFTWARE LOGGER PRO

7.-PROCEDIMIENTO 7.1.-Puente con arco 1° PASO Se realizó la medida del ángulo en la que iba a formar el puente, formando así 45° sexagesimales.

2° PASO Se elaboró 2 arcos con el mismo ángulo para poder formar la base del puente.

3° PASO Empezamos a formar simétricamente el puente hasta terminar completamente con ninguna deficiencia.

7.2.-Puente Atirantado 1° PASO Formamos dos tablas paralelas junto con dos maderas de forma paralelepípeda. Usándolo como soporte.

2° PASO Incorporamos paso a paso los hilos en los alfileres para formar así el puente colgante.

3° PASO Culminación del puente atirantado.

8.-OBTENCIÓN DE DATOS Mediante el uso del sensor de fuerza que incorporamos en los distintos puentes. Además, la colocación de diferentes tipos de masa (0.5 kg, 1 kg, 1.5 kg, 2 kg, 2.5 kg, 3 kg, 3.5 kg, 4 kg y 4.5) nos permitió obtener resultados aproximados entre dichos puentes. Mostrando la siguiente gráfica será mas sencillo poder entenderlo. Masa(kg) 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00 4.50

Puente de arco (N) -0.3374 -0.7634 -1.1870 -1.4620 -1.6880 -1.9030 -1.8890 -2.0030 -2.3350

Puente atirantado (N) 0.1001 0.2503 0.9371 1.3090 1.7330 2.4090 2.4680 3.4330 3.4980

9.-DISCUSIÓN Respecto al trabajo elaborado nuestro puente no contaba con una mejor resistencia, ya que los puentes estaban elaborados de madera balsa. Además al momento de la obtención de datos el puente con arco se rompió llegando a soportar 4.5 kilogramos. Sin embargo, el puente atirantado soportó todas las masas proporcionando todos los valores que necesitábamos para dicha cuadro estadístico. 10.-CONCLUSIONES Se obtuvo con satisfacción los datos analizados en los puentes. Se concluyó que la resistencia de los puentes depende de la simetría de la construcción más que de la resistencia de la estructura

11.-REFERENCIAS -Física–Maiztegui&Sabato– Edición 1 -Cuestiones de Física – Aguilar Jsement -Michel Valero Física Fundamental Vol.-1 -http://fisica.usach.cl/~lhrodrig/fisica1/estatica.pdf -Dinámica II: Mecánica Para Ingeniería y sus Aplicaciones – David J. MacGill & Wilton King