Informe-de-puente-final..docx

Universidad Privada Antenor Orrego Facultad Ingeniería

Resistencia de Materiales II DOCENTE: Galicia Guarniz William

TEMA: Proyecto: Puente de Palos de Madera

. ALUMNOS:  Alcántara Julca, Flavio César.  Castillo Vega Julian  Gutierrez Alva Jaime

TRUJILLO – PERÚ 2017 – II

INTRODUCCION

Un puente es una construcción que permite cruzar un accidente geográfico como un río, un cañón, un valle, una carretera, un camino, una vía férrea, un cuerpo de agua o cualquier otro obstáculo físico. El diseño de cada puente varía dependiendo de su función y de la naturaleza del terreno sobre el que se construye. En general el tema de puentes es de interés para todos los alumnos de ingeniería civil. Se trata de la aplicación de los conocimientos adquiridos en los cursos de resistencias de materiales, concreto armado y específicamente en el análisis de estructuras. La idea del puente es tan primitiva como el hombre; al llegar a un curso de agua o una quebrada nace inmediatamente la idea de valerse de algún elemento que permita cruzarlo.

RESUMEN

En este informe presentaremos la investigación realizada a los puentes que son estructuras compuestas por miembros de dos fuerzas, usualmente rectos. Constan generalmente de subelementos triangulares y están apoyadas de manera que se impida todo movimiento. Se comparara una deflexión teórica que obtendremos mediante cálculos con una deformación real en un ensayo de carga, para esto aplicaremos los conocimientos adquiridos en los cursos de Estática y Resistencia de Materiales, que refiere al análisis de estructuras.

OBJETIVOS

Objetivo General: Comparar las deformaciones teóricas y reales del modelo de puente realizado con palitos baja lengua.

Objetivos Específicos: 

Aplicar los conceptos dados en clase para ponerlos en práctica en el proyecto que se desarrollará.



Cumplir con las bases establecidas para la construcción de los puentes.



Comprender el funcionamiento de las armaduras en un puente.



Aprender como se comporta una armadura bajo fuerzas externas.

MARCO TEORICO

1. CONCEPTOS GENERALES: 1.1.

Definición de un Puente

El término puente, se utiliza para describir a las estructuras viales, con trazado por encima de la superficie, que permiten vencer obstáculos naturales como ríos, quebradas, hondonadas, canales, entrantes de mar, estrechos de mar, lagos, etc. Por su parte, el término viaducto, está generalmente reservado para el caso en que esas estructuras viales se construyan por necesidades urbanas o industriales (como los pasos elevados dentro de las ciudades o de los complejos industriales), o para evitar el cruce con otras vías de comunicación (como los intercambiadores de tránsito en las autopistas) además el viaducto se compone de gran número de vanos sucesivos. Una pasarela, es una obra reservada a los peatones o dispuesta para soportar canalizaciones. Un pontón, es un puente de dimensiones pequeñas (del orden de 3 a 10 metros). Concepto de: luz, vano y tramo  



Luz: Es la distancia existente entre los ejes de dos dispositivos de apoyo consecutivos. Vano: Es la distancia existente de cara a cara de dos pilas contiguas o de cara a cara del estribo y la pila (si el puente es de una luz será de cara a cara de los estribos). Tramo: Elemento estructural que lo salva.

1.2. Partes de un Puente Los puentes constan fundamentalmente de dos partes: la superestructura y la infraestructura. SUPERESTRUCTURA: Es la parte del puente en donde actúa la carga móvil, y está constituida por:     

Tablero Vigas longitudinales Aceros y pasamanos Capa de rodadura Otras instalaciones

INFRAESTRUCTURA O SUBESTRUCTURA: Es la parte del puente que se encarga de transmitir las solicitaciones al suelo de cimentación, y está constituida por:  Estribos: Soportan el tablero en los extremos, transmiten las cargas a la cimentación y además hacen función de muros de contención. Esta contención puede ser total (estribos cerrados) o parcial (estribos abiertos).  Pilas: Soportan el tablero en puntos intermedios y además transmiten las cargas a la cimentación  Cimentación: Puede ser directa o indirecta y su función es transmitir las cargas al suelo. Un elemento importante usado en los accesos al puente es la llamada losa de aproche que se usa para evitar baches a la entrada del mismo, siendo un elemento de transición entre la parte flexible (carretera) y el medio rígido (puente). Pueden colocarse de manera horizontal o inclinada.

1.3

Tipos de puentes

Puentes De Arco Estos puentes utilizan como principal componente estructural el arco. El número de arcos que se necesitan varía dependiendo de qué tipo de carga y fuerzas de estrés deben soportar. Ejemplos de puente de arco son “Puente Viejo” en Mostar, Bosnia y Herzegovina y el puente de la puerta del infierno, en Nueva York.

Puentes Viga Tipo muy básico de los puentes que se apoya en varias vigas de varias formas y tamaños. Los puentes vigas pueden estar inclinados o en forma de V. Ejemplo de puente viga es el puente del lago Pontchartrain Causeway, en el sur de Luisiana.

Puentes De Armadura Una armadura es un marco triangulada de elementos que actúan principalmente en tensión y compresión. Las vigas Truss eran comunes en la construcción de puentes de acero antes de soldadura.

Puentes Cantiléver O Voladizos Estos puentes son similares en apariencia a los puentes de arco, pero apoyan su carga en brazos diagonales y no verticales. Un ejemplo de puente voladizo es el puente Queensboro en la ciudad de Nueva York.

Puentes Colgantes Puentes que utilizan cuerdas o cables de la liga vertical para soportar el peso de la cubierta del puente y el tráfico. Ejemplo de puente colgante es el puente Golden Gate en San Francisco.

Puentes Atirantados Puente que utiliza cables de cubierta que están conectados directamente a una o más columnas verticales. Los cables se conectan normalmente a las columnas de dos maneras: diseño en arpa (cada cable está unido a los diferentes puntos de la columna) y diseño en ventilador (todos los cables se conectan a un punto en la parte superior de la columna).

Los puentes pueden ser fijos o móviles y tener varios usos:     

El tráfico de coches El paso de peatones El paso de trenes El paso de tuberías El paso de agua (viaductos)

La construcción de un puente no es tarea sencilla. En ocasiones la utilización de los tipos de andamios tradicionales no es posible y es necesario pensar en otro tipo de soportes para llevar a cabo la obra.

2. MATERIALES:

 COLA SINTETICA

 PALITOS BAJA LENGUA

 HOJA DE SIERRA

 GANCHOS

 LAPIZ

 LIJAS

3. INSTRUMENTOS:

 WINCHA

 MAQUINA DE DEFLEXION

 ESCUADRAS

 TRANSPORTADOR

4. PROCEDIMIENTO: Para la construcción de nuestro puente, elegimos el diseño tipo Warren, ya que sus diagonales presentan alternativamente tracción y compresión, por su rapidez de montaje y la buena resistencia mecánica que presenta siendo una estructura ligera.

4.1. Primero seleccionamos los palitos de chupete con los que trabajaremos, observando que no presenten ninguna falla o anomalía.

4.2. Después de esto, pasamos a la elaboración de nuestras cerchas, el cordón superior mide 1.48 cm y el cordón inferior mide 1.64 cm considerando los 5 cm de apoyo en cada extremo, quedando 1.54 de luz.

4.3. Ahora procedemos a construir triángulos equiláteros de 15 cm. cada uno. 4.4. Siguiendo, las dos cerchas son unidas por unos tijerales de medida de base 12 y altura 15, teniendo el puente un ancho total de 12 cm.

4.5. Finalmente reforzamos las estructuras laterales

5. ENSAYOS DE DEFLEXION:

5.1 Como primer paso colocamos cada palito apoyado en 2 extremos con un apoyo fijo, con una distancia de 2.00 cm en cada lado 5.2 Aplicamos una carga en la parte central del palito para poder medir las deflexiones. 5.3 Anotamos los datos de cada palito en su máxima deflexión y a la vez determinamos el peso máximo que llevo a cada palito a flexionarse.

PRIMER ENSAYO: En el primer ensayo se determinó:

Deflexión: 2.2 cm

Carga: 22 psi

SEGUNDO ENSAYO: En el segundo ensayo se determinó:

Deflexión: 2.7 cm

Carga: 26 psi

TERCER ENSAYO: En el tercer ensayo se determinó:

Deflexión: 2.6 cm

Carga: 25 psi

6. CALCULOS: 

FORMA REAL:

TRAMO 01: 0 ≤ X ≤ 7.5

0.88 M - 0.88X = 0 M = 0.88X

TRAMO 02: 7.5 ≤ X ≤ 15

0.88

1.76

7.5

X – 7.5

M - 0.88 X + 1.76 (X - 7.5)=0 M = 0.88 X + 1.76 X - 13.2 M = 2.64 X - 13.2



FORMA VIRTUAL:

TRAMO 01: 0 ≤ X ≤ 7.5

0.5

M - 0.5X = 0 M = 0.5X TRAMO 02: 7.5 ≤ X ≤ 15

0.5

1

7.5

X – 7.5

M - 0.5X + 1 (X – 7.5) = 0 M = 0.5X – X + 7.5 M = -0.5X + 7.5



DEFLEXION: 15 (−0.5𝑋 +7.5)(−0.88𝑋+13.2) Δc = ∫07.5 (0.5𝑋)(0.88𝑋) 𝑑𝑥 + ∫7.5 𝑑𝑥 𝐸𝐼 𝐸𝐼

Δc =

123.75 𝐸𝐼

O también: 𝑃𝐿 Δc = 48𝐸𝐼 3

Δc = (1.76)15 48𝐸𝐼

3

Δc = 123.75 𝐸𝐼 

DATOS PALO BAJALENGUA:

ALTURA : 0.25 cm BASE (𝐵)𝐻 3 12 123.75 𝐸𝐼

=

(2.00)0.253 12

= 2.5 >

: 2.00 cm

= 2.6𝑥10−3 𝑐𝑚4

123.75 2.5

= 𝐸𝐼 >

𝐸 = 49.5𝐼

E = 49.5𝐼 > 𝐸 = 49.5(2.6𝑥10−3 𝑐𝑚4 ) > 𝐸 = 0.1287

kgf 𝑐𝑚2

7. ANALISIS Y RESULTADOS: Resistió 21 ladrillos, dando peso total en carga distribuida de 55.696 kg. Al momento del fallo del puente. LADRILLOS

PESO (KG.)

1

2.734

2

2.735

3

2.636

4

2.646

5

2.675

6

2.655

7

2.637

8

2.658

9

2.710

10

2.659

11

2.642

12

2.574

13

2.627

14

2.588

15

2.678

16

2.666

17

2.622

18

2.634

19

2.675

20

2.553

21

2.692

TOTAL

55.696

 Datos finales del puente Ancho: 0.12 m. Largo: 1.48 m. Peso: 0.7519 kg. Carga distribuida: 55.696 kg. Numero de adoquines: 21

Esto indica que el puente resiste un aproximado de 74 veces su peso.

ANÁLISIS DE LA ARMADURA CON SAP2000: La armadura inicial, fue diseñada de la siguiente forma:

Con ayuda de este software aplicamos las cargas que usamos en la armadura real para el cálculo de deformación, además de considerar dos apoyos móviles, eliminar el caso de carga Modal, dejando solo la carga muerta; definimos que la armadura se puede desplazar en “x” y “z”, además de suprimir el efecto de momento 33 para que se comporte como una armadura.

Trabajamos con una carga general de 55.696 kg aplicado a 10 nudos, para el cálculo en sap2000 trabajamos solo en el plano, para la cual dividimos 55.696 entre 6 para tener la carga por cada nodo, obteniendo 5.5696 kg. Corremos el programa para que nos de los resultados, obteniendo así:

LA DEFORMADA DE LA ARMADURA:

REACCIONES EN LOS APOYOS:

DIAGRAMA FUERZAS AXIALES:

COMPARACION DE DEFORMACIONES:

Al analizar la armadura mediante el programa, obtenemos que la deformación teorica bajo esa carga debería ser de 5.3 centímetros antes de fallar, pero al momento de realizar la prueba de carga en el puente este solo llego a deformarse 3.4 centímetros antes de fallar, esto se debe a una falta de refuerzo cerca a los apoyos ya que estos fueron los que fallaron

8. CONCLUSIONES: 





Se ha concluido de que la armadura Warren con triángulos de 12cm en la base y 15cm de altura, llega distribuir la carga en los nudos los cuales reforzamos, y estas cargas se dirigen en dirección horizontal hacia los apoyos, concluyendo así que al reforzar las uniones de los traslapes, se obtiene una óptima estructura, con capacidad de soportar grandes cargas. Se concluye que aunque con los cálculos se puede estimar una deformación, esta idealiza la situación y puede que no concuerde al no tomarse en cuenta factores adversos. Se concluye que la altura de los elementos ayuda mucho ya que al ser menor soporta más a la rotura.

9. RECOMENDACIONES: 

Se recomienda secar un aproximado de 3 días para que la cola llegue a un estado cristalino así las uniones entre palos sea más compacta.



Se recomienda buscar los palos que no tengan astillas porque esto puede influir en la rotura de un elemento y con esto lleva a la falla del puente.

Gracias por su Atención!