UNASAM FIC - ESTTICA

UNASAM FIC - ESTTICA

INDICE

I. INTRODUCCIONII. OBJETIVOSIII. MARCO TEORICO1.- ESTRUCTURAS RETICULARES:2.- FORMACION DE ARMADURAS:3.- CLASIFICACION DE LAS ARMADURAS:4.- ANLISIS DE ARMADURAS:5.- CARGAS:6.- HIPERESTATICIDAD EN ESTRUCTURAS RETICULARES PLANAS:7.- PUENTES:

IV.- MARCO EXPERIMENTAL1.- MODELO:2.- ESTRUCTURACION:3.- ANLISIS Y DISEO:

V.- CONCLUSINVI.- BIBLIOGRAFIA

I. INTRODUCCION

Un puente es una construccin artificial o natural, que sirve para salvar alguna depresin del terreno o algn accidente geogrfico como ros o acantilados. Generalmente los puentes estn formados por estructuras reticulares, es decir estar formada por un conjunto de barras interconectadas por medio de nudos. Los puentes proporcionan un camino, una carretera, una va frrea etc. El diseo del puente depende de las necesidades y solicitaciones del proyecto, como tambin del terreno y tambin del material con el que se construir.En este proyecto se tratara de construir un puente a base de palitos de fosforo, pegados con cola sinttica, el cual tratara de predecir la carga especifica que resistir dicho puente antes de colapsar.El conocimiento relacionado al Diseo de Puentes ha crecido enormemente desde 1931, tanto en los aspectos tericos como prcticos, gracias a trabajos de Investigacin sobre las propiedades de los materiales, en el desarrollo de nuevos y mejores materiales, en mtodos ms racionales y precisos sobre el comportamiento estructural, en el uso de tcnicas computacionales cada vez ms avanzadas, en el estudio de eventos externos particularmente peligrosos para puentes tales como sismos y socavacin, etc.

II. OBJETIVOS- Construir un puente isosttico (GH = 0) a base de palitos de fosforo.- La edificacin de un puente de palitos de fosforo que resista a una carga de 65 kg.- Identificar los diversos detalles que resalta construir un puente a base de palitos.-Determinar con precisin la distancia y posicin de los nudos en cada cercha del puente.-Al finalizar la construccin del puente debe llenar esas expectativas.

III. MARCO TEORICO1.- ESTRUCTURAS RETICULARES:Unaestructura reticularoreticulada(tambin conocida comoestructura de barras) est formada por una serie de vigas o barras entrecruzadas y conectadas entre s por medio de nudos rgidos, encargadas de trasmitir las cargas aplicadas en dos direcciones.Cuando la estructura est formada por nudos articulados, las barras solo trabajarn a esfuerzo axial (traccin o compresin), mientras que si los nudos son rgidos las barras trabajarn a esfuerzo axial, cortante y momento flector.

2.- FORMACION DE ARMADURAS:Las armaduras se generan, agregando sucesivamente dos barras al tringulo formado por tres barras unidas entre s por medio de pasadores sin friccin, que forman articulaciones ideales

3.- CLASIFICACION DE LAS ARMADURAS:

a) Armaduras simples: Son sistemas formados por barras que forman tringulos los cuales se comportan como solido rgido y estn unidos entre s por medio de articulaciones o pasadores.

b) Armaduras compuestas: Son armaduras formadas por dos o ms armaduras simples unidas entre s por medio de ligaduras que restringen el movimiento relativo de una respecto a la otra y que no se forman como las anteriores.

TAMBIEN SE CLASIFICAN:Por geometra y aplicacin de carga:PLANAS: Consiste en distribuir la carga en forma uniforme en cada una de estos planos, para posteriormente realizar el anlisis.

ESPACIALES: El anlisis se realiza en el espacio, por lo que es ms complejo, por tal motivo, en el pasado no se haca mucho uso de estas hasta la aparicin de la computadora y distintos paquetes de anlisis estructural con ella

Por el tipo de conexin: ARMADURAS: Son estructuras que necesariamente tienen un apoyo articulado y el resto de apoyos puede ser apoyos de rodillo o nuevamente articulado, por tanto en estas las fuerzas actan en forma axial y no presenta ningn momento par. Si es en el plano se construye a partir de un tringulo bsico, si es en espacio se construye a partir de un tetraedro.

PORTICOS RIGIDOS: Son estructuras que presenten apoyos empotrados por, ya sea solos o en combinacin con apoyos articulados o de rodillo

4.- ANLISIS DE ARMADURAS:1. Anlisis de armaduras por el mtodo de los nudos:

Este mtodo consiste en analizar nudo por nudo resolviendo de la misma forma que en el equilibrio de un punto. Para realizar dicho anlisis primero debe de resolverse el sistema en forma externa calculando las reacciones y luego comenzar a realizar el anlisis interno a partir de un de los apoyos con las reacciones ya conocidas.

Es importante recalcar que, para poder analizar con la ayuda de este mtodo se debe de tener a los ms 2 incgnitas si se trabaja en el plano (pues solo se trabaja con 2 ecuaciones del equilibrio las cuales son) y 3 incgnitas si se trabaja en el espacio (pues solo se trabaja con 3 ecuaciones del equilibrio las cuales son).

1. Anlisis de armaduras por el mtodo de los secciones:

Este mtodo se basa en realizar cortes a la armadura para despus poder analizar como un cuerpo rgido. De igual manera que en el mtodo anterior primero debe resolverse la armadura en forma externa.

Es importante recalcar que, para poder analizar con la ayuda de este mtodo en el plano se debe de tener a los ms 3 incgnitas en cada corte (pues solo se trabaja con 3 ecuaciones del equilibrio las cuales son), y 6 incgnitas en cada corte si se trabaja en el espacio (se trabaja con las 6 ecuaciones del equilibrio)La ventaja de este mtodo es que si se cuenta con las condiciones suficientes y necesarias se puede resolver barras intermedias sin tener la necesidad de resolver las anteriores. Adems se utiliza por excelencia para resolver armaduras compuestas.

OJO: Los Mtodos Descritos anteriormente Son solo Aplicables En Estructuras Estticamente Determinadas.5.- CARGAS:Las cargas estructurales son definidas como la accin directa de una fuerza concentrada o distribuida actuando sobre el elemento estructural y la cual produce estados tensionales sobre la estructura.Los Puentes son sometidos a diferentes tipos de cargas, entre ellas las siguientes: Peso de los vehculos y peatones que cruzan el puente Peso del puente mismo Peso de la carretera de asfalto o concreto de superficie Viento empujando hacia los lados de la estructura Peso de la nieve, el hielo, o agua de lluvia Fuerzas causadas por terremotosEn el diseo de un puente, el ingeniero estructural deber considerar los efectos de todas estas cargas, incluidos los casos en que dos o ms diferentes tipos de cargas puedan ocurrir al mismo tiempo.Clasificacin y Definicin Las cargas se clasifican en: Permanentes Variables Excepcionales CARGAS PERMANENTES Son aquellas que actan durante toda la vida til de la estructura sin variar significativamente, o que varan en un solo sentido hasta alcanzar un valor lmite. Corresponden a este grupo el peso propio de los elementos estructurales y las cargas muertas adicionales tales como las debidas al peso de la superficie de rodadura o al balasto, los rieles y durmientes de ferrocarriles. Tambin se consideran cargas permanentes el empuje de tierra, los efectos debidos a la contraccin de fragua y el flujo plstico, las deformaciones permanentes originadas por los procedimientos de construccin y los efectos de asentamientos de apoyo. CARGAS VARIABLES Son aquellas para las que se observan variaciones frecuentes y significativas en trminos relativos a su valor medio. Las cargas variables incluyen los pesos de los vehculos y personas, as como los correspondientes efectos dinmicos, las fuerzas de frenado y aceleracin, las fuerzas centrfugas, las fuerzas laterales sobre rieles. Tambin corresponden a este grupo las fuerzas aplicadas durante la construccin, las fuerzas debidas a empuje de agua y subpresiones, los efectos de variaciones de temperatura, las acciones de sismo y las acciones de viento. CARGAS EXCEPCIONALES Son aquellas acciones cuya probabilidad de ocurrencia es muy baja, pero que en determinadas condiciones deben ser consideradas por el proyectista, como por ejemplo las debidas a colisiones, explosiones o incendio. Fuerzas InternasCuando se aplican cargas externas a la estructura, se producen reacciones externas en la apoyo. Sin embargo, las fuerzas internas se desarrollan dentro de cada estructura. En un racimo, estos miembros de las fuerzas internas siempre sern bien tensin o compresin. Un miembro de la tensin se extenda.Un miembro de la compresin est siendo aplastado, la fuerza de compresin hace que un miembro ms corto.

6.- HIPERESTATICIDAD EN ESTRUCTURAS RETICULARES PLANAS:a) Hiperestaticidad Exterior.- Est relacionada con el nmero de restricciones que tiene la estructura con respecto a tierra, para su determinacin se estudia a la estructura como si fuera una chapa o solido en equilibrio.

Dnde:Ia.- Son las incgnitas en los apoyos y el numero 3 la cantidad de ecuaciones de equilibrio.

b) Hiperestaticidad total.- Se determina por el nmero de incgnitas que hay que evaluar en la estructura reticular. Si llamamos b al nmero de barras y n al nmero de nudos en la estructura los grados de hiperestaticidad total se pueden calcular por:

Si GHT= 0 se dice que la estructura es isostticaSi GHT 0 se dice que la estructura es hipostticaSi GHT 0 se dice que la estructura es hiperesttica

c) Hiperestaticidad Interior.- Esta definida por la diferencia entre la hiperestaticidad total y la exterior.

7.- PUENTES:Un puente es una estructura destinada a salvar obstculos naturales, como ros, valles, lagos o brazos de mar; y obstculos artificiales, como vas frreas o carreteras, con el fin de unir caminos de viajeros, animales y mercancas.

La infraestructura de un puente est formada por los estribos o pilares extremos, las pilas o apoyos centrales y los cimientos, que forman la base de ambos. La superestructura consiste en el tablero o parte que soporta directamente las cargas y las armaduras, constituidas por cerchas, vigas, cables, o bvedas y arcos que transmiten las cargas del tablero a las pilas y los estribos.

CLASIFICACION DE LOS PUENTES: SEGN EN MATERIAL UTILIZADO:Los puentes demadera, aunque son rpidos de construir y de bajo coste, son poco resistentes y duraderos, ya que son muy sensibles a los agentes atmosfricos, como la lluvia y el viento, por lo que requieren un mantenimiento continuado y costoso. Los puentes depiedra, de los que los romanos fueron grandes constructores, son tremendamente resistentes, compactos y duraderos, aunque en la actualidad su construccin es muy costosa. Los cuidados necesarios para su mantenimiento son escasos, ya que resisten muy bien los agentes climticos. Los puentesmetlicos,son muy verstiles, permiten diseos de grandes luces, se construyen con rapidez, pero son caros de construir y adems estn sometidos a la accin corrosiva, tanto de los agentes atmosfricos como de los gases y humos de las fbricas y ciudades, lo que supone un mantenimiento caro.Los puentes dehormign armado,son de montaje rpido, ya que admiten en muchas ocasiones elementos prefabricados, son resistentes, permiten superar luces mayores que los puentes de piedra, aunque menores que los de hierro, y tienen unos gastos de mantenimiento muy escasos, ya que son muy resistentes a la accin de los agentes atmosfricos SEGN LA FUNCIN PRIMORDIAL QUE CUMPLEN:Acueductos,puentes que conducen agua.Viaductos,puentes destinados al paso de vehculos.Pasarelas, puentes pensados para el uso exclusivo de peatones. SEGN EL SISTEMA ESTRUCTURAL:Puente isosttico, a aquel cuyos tableros son estticamente independientes uno de otro y, a su vez, independientes, desde el punto de vista de flexin, de los apoyos que los sostienen. Puente hiperesttico, aquel cuyos tableros son dependientes uno de otro desde el punto de vista esttico, pudiendo establecerse o no una dependencia entre los tableros y sus apoyos. SEGN LA FORMA EN LA QUE SOPORTAN LOS ESFUERZOS:De viga.Es la primera y ms sencilla solucin que inventa el hombre para salvar una distancia. En la antigedad, antes de conocer el hormign armado, hubo que descartarlos ya que la madera por flexin no permita cubrir grandes distancias.

De arco: Sobre tablero.El arco soporta el peso del tablero del que est colgado. Bajo tablero.El tablero est encima del arco que es quien soporta el peso del puente.Colgante.El tablero cuelga de grandes pilares. Aqu no hay arcos.IV.- MARCO EXPERIMENTAL1.- ESTRUCTURACION:El Puente diseado consta de 4 cerchas en base a tringulos y sus ngulos se calcularon con ayuda del AutoCAD.

2.- ANLISIS Y DISEO:

Grado de hiperestaticidad: Como el puente consta de cuatro cerchas idnticos, se calcula la hiperestaticidad para un solo cercha.

Como el grado de hiperestaticidad es cero, se deduce que es una estructura Isosttica, por lo tanto tiene solucin esttica. Y el mtodo usado para los clculos es el mtodo de los nudos para conocer las fuerzas de traccin o de compresin que estarn sometidas los palitos.

Ensayo del palito empleado: Segn el dato proporcionado por el docente que la tensin en cada palito de fosforo es de:

Enumeracin de las barras que conforman la estructura del puente:

Luego se procedi a imprimir el plano echo en AutoCAD para realizar el pegado de los palitos en base a ese plano.

Elaborando un pequeo cuadro:

Como el puente estuvo diseado para 65 kg, se aplic 16.25 kg debido a que existen 4 cerchas en el punto medio de uno de los planos.

Cuadro de las Caractersticas de cada Tramo en Elaboracin del Puente debido a la carga puntual de 16.25kg aplicado en el centro de uno de los planos del puente.

FUERZAS A TRACCION (+) Y COMPRESION (-), EN CADA UNO DE LOS MIEMBROS DE UNO DE LOS CUATRO PLANOS DEL PUENTE, PRODUCIDOS POR UNA CARGA DE 30 Kg.

Barra o Miembro de la EstructuraCarga que debe soportar cada barraNmero de palitos en cada barra

N(Kgf)(unidades)

1-8.802

29.382

33.381

4-8.072

5-9.382

612.762

79.382

8-17.453

9-9.382

1022.144

11--26.834

129.382

1331.525

14-9.382

15-36.216

169.382

17-9.382

1840.96

La otra mitad del puente cumple con las mismas fuerzas de traccin y compresin ya que es un modelo simtrico. Dada la carga de 65kg.Entonces la carga soportada por cada plano o cercha es: 16.25kg. adems cada plano tiene 2 apoyos entonces la reaccin en cada apoyo es de 8.125 kg.

V.- CONCLUSIN: Se pudo construir un puente isosttico, definiendo un modelo y diseo; del mismo modo realizando un adecuado anlisis se logr determinar la cantidad de palitos que ira en cada miembro de la estructura. Los puentes proporcionan un camino, una carretera, una va frrea y sujetan tuberas, lneas de distribucin de energa o un canal o conducto de agua en el caso de los acueductos, etc. Las fuerzas de traccin y compresin a la que son sometidas cada miembro se puede determinar con las ecuaciones de equilibrio de la esttica.VI.- BIBLIOGRAFIA: INGENIERIA MECANICA ``ESTATICA - R.C. HIBBELER F. BEER, R. JOHNSTON MEC. VECTORIAL PARA INGENIEROS. MECNICA PARA INGENIEROS ``ESTATICA- SINGER L:\puente\archivos usados\informacion\WEB\diferentes clasificaciones de tipos de puentes.mht L:\puente\archivos usados\informacion\WEB\Los puentes Tipos de puentes puente cantilver.mht http://www.cablesestructurales.com/ https://es.wikipedia.org/wiki/Puente

WdrAnaChvz.Pgina 16