CHAMBE CORREA
CRUZ
PESANTES
PRADO PÉREZ
PUENTE DE ARMADURA
ARMADURA TIPO WARREN TRUSS
CARGAS QUE ACTÚAN SOBRE UN PUENTE
CARGAS INTERNAS Y EXTERNAS
EFECTOS DE LA APLICACIÓN DE CARGAS SOBRE LA ESTRUCTURA
DESPLAZAMIENTO
RESISTENCIA Y RIGIDEZ
EFICIENCIA ESTRUCTURAL DE UN PUENTE
CÁLCULO DE LA EFICIENCIA DEL PROTOTIPO
FASE 1 CONSTRUCCIÓN DEL PUENTE
FASE 2 PRUEBA DE CARGAS
ESQUEMA
Las pruebas de carga en los puentes tratan de comprobar que el proyecto y su ejecución se ha realizado de forma adecuada. Para ello se evalúa el comportamiento estructural comparando la respuesta real a la esperada según el modelo de cálculo empleado para su diseño y comprobación Por tanto, como futuros arquitectos y urbanistas, no podemos estar ajenos a la investigación y desarrollo de conocimientos que ayuden a mejorar la calidad de las infraestructuras por construir.
En consecuencia, el presente trabajo de pregrado universitario, trata sobre la “Evaluación Estructural de un Puente de Papel” mediante la Realización de Ensayos y Pruebas de Carga, que nos permitan medir la Flexión del prototipo con respecto a un punto fijo, para ayudarnos a entender el comportamiento de los Esfuerzos y Fallas de cualquier estructura.
Realizar cálculos respectivos en todos los elementos y establecer si están en compresión o tensión y determinar la importancia de las pruebas de carga estáticas y dinámicas en la recepción de un proyecto ejecutado para comprobar la calidad adecuada del proyecto Identificar la puntual y es Indicar la i ensayos de c Señalar el a datos. Análisis y d sistemas estructurale estructura d particular, armadura Realizar prot que perm reproducir, precisión, la puentes so de cargas es Evaluar de comportam fin de establ de los result del cálculo
Una armadura es una estructura que actúa como una viga, pero con los miembros principales sometidos ante todo a esfuerzos axiales Está compuesta por cierto número de miembros lineales, rectos y articulados entre sí que forman arreglos triangulares.
En el diseño de puentes de armadura sus paneles se proyectan en parejas, una a cada lado del puente y estos se unen por medio de vigas transversales, que soportan la calzada y transmiten las cargas aplicadas a los miembros de la armadura
Las articulaciones de una armadura se las hace en los extremos de sus miembros, de tal manera que formen una unión o entramado rígido (nudo). En forma ideal, el extremo de cada miembro en un nudo es libre de rotar independiente de los otros miembros del nudo Además, si se presentan cargas en puntos distintos a los nudos, se producen esfuerzos de flexión en los miembros
La armadura Warren posee cuerdas paralelas y diagonales alternadas, por lo general se construyen con verticales para reducir el tamaño de los paneles. El rasgo característico de este tipo de armadura es que forman una serie de triángulos isósceles o equiláteros, de manera que todas las diagonales tienen la misma longitud
En esta armadura, las cuerdas resisten el momento flexionante, las diagonales el cortante y los miembros verticales resisten solamente las cargas en los tableros, por consiguiente pueden diseñarse económicamente.
Una variante de la armadura Warren tiene miembros verticales adicionales dentro de los triángulos Se utilizan cuando las longitudes de los elementos horizontales superiores serían de otro modo tan largas como para presentar un riesgo de pandeo Estas verticales no soportan una gran proporción de las cargas de la armadura; actúan principalmente para estabilizar los miembros horizontales contra pandeo.
Los miembros que conforman la superestructura e infraestructura de un puente, se encuentran sometidos a la acción de fuerzas de naturaleza diversa. Dichas fuerzas son las que causarían una falla o colapso del puente si no fuese suficientemente resistente, algunas actúan continuas e invariables y se denominan acciones permanentes, éstas se deben principalmente al peso propio de la estructura También existen fuerzas que no actúan de forma continua o que lo hacen con intensidad variable como son las cargas de los vehículos, además se debe incluir las cargas debidas a los efectos de la naturaleza
Es la distancia que se movió la viga desde el inicio cuando se le aplicó una fuerza externa El desplazamiento nos ayudará a determinar la capacidad de la estructura
Las deformaciones excesivas se presentan bajo condiciones de:
Muchos impactos provenientes de la fluencia exagerada del material en tensión o en compresión, o por pandeo en compresión Sobrecarga excesiva mantenida durante largo tiempo. Resonancia.
Algunas deformaciones locales en ocasiones pueden ser lo suficientemente serias como para clasificarlas como fallas estructurales, aunque, frecuentemente la resistencia última de la estructura no se vea reducida en forma importante por estas deformaciones.
A partir de los esfuerzos se pueden calcular los desplazamientos y las tensiones. En el caso del método de los elementos finitos se suele determinar directamente el desplazamiento, sin necesidad de calcular los esfuerzos internos Una estructura correctamente diseñada además de ser funcional y económica, debe cumplir obligatoriamente dos criterios razonables de seguridad:
El criterio de resistencia. Consiste en probar que en ningún punto de la armadura el material sobrepasa tensiones admisibles máximas
El criterio de rigidez. Este comprueba que bajo las fuerzas y solicitaciones actuantes, los desplazamientos y deformaciones de la estructura no sobrepasen un cierto límite. Dicho límite está relacionado con criterios de funcionalidad, estabilidad y aplicabilidad de la teoría de la elasticidad lineal.
La eficiencia estructural de un puente se mide por el peso que este puede llegar a soportar Es la relación entre el peso máximo que soporta el prototipo y el peso propio del prototipo.
o Hojas de Papel Bond A4 (1 millar aprox.) o Silicona Líquida
o Silicona en Barra (20) + Pistola de Silicona
o Cola TEKNO Clásica
o Tijeras + Cúter o Lápices + Borrador o Pinceles
o Cinta de Embalaje + Cinta Masking +Ligas o Cartón Corrugado (tablero del puente) o Aerosol Plateado Cromado
o Reglas 30 cm + Regla Metálica 60 cm o Wincha 3 m
o Bolsas de Plástico o Arena o Arroz
o Mancuerna
o Botellas de Suero o Libros + Paquete de Hojas o Pesas Rusas
o Bancos de Plástico
o Balanza Digital y Analógica o Wincha 3 m
Utilizando las hojas bond A4, se procedió a enrollar hasta formar tubos resistentes de papel Luego se cortaron para tener una medida de 15 cm
Para hacer más resistentes los tubos de papel, se rellenaron con silicona caliente
Para la base se formaron tubos de papel de 170 m a 175 m, uniendo varias hojas y pegándolas con goma. Luego se cortaron de los extremos teniendo como medida 1.60m dejando la parte más resistente del papel.
Teniendo los tubos de papel de 15cm formados, se unieron en forma de V y V invertida a lo largo de 2 tubos de papel de 160m de largo, dejando una distancia de 15 cm
ESQUEMA
Uniendo estos tramos formamos una de las caras del puente. En total se armaron cuatro caras, para finalmente unirlas y formar así la estructura, colocando intersecciones por dentro para que tenga una mejor resistencia
Finalmente, el puente se colocó sobre dos bancos con 1 m de luz, para posteriormente colocar carga puntual, la cual esta se colocaría sobre el punto medio de la estructura progresivamente, con el fin de medir el desplazamiento del puente.
Peso:
Peso:
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Peso:
Peso:
En base a los datos registrados de carga soportada y desplazamiento generado se estudió el comportamiento de la estructura en el siguiente gráfico:
Gráfico 1 | Carga (N) vs Desplazamiento (mm)
Se halló la eficiencia del prototipo de estructura mediante la relación entre el peso máximo que puede soportar y su propio peso:
Las cargas variables aplicadas sobre un punto fijo del prototipo sostenido horizontalmente por 2 apoyos generaron un esfuerzo de flexión, interno y opuesto a la dirección de las fuerzas
Debido al peso, el prototipo empezó a curvarse abriéndose hacia arriba haciendo que la superficie expuesta a la fuerza tienda a comprimirse
La parte inferior del prototipo describió un esfuerzo de tensión
El aumento progresivo de las cargas implicó una deformación respecto al eje horizontal, la estructura finalmente cedió debido a una falla dúctil por esfuerzo de flexión
VALOR 75480 g 739.704 N 38 mm 37.74
Dúctil por Esfuerzo de Flexión
e carga aplicada sobre el prototipo ontalmente, arrojaron algunos pecto a su capacidad portante. Un e 739.704 N y equivalente a 75 480 g portar la estructura de apenas 2 000 ociente de estos valores nos indica la estructura quedándonos en 37.74 y la buena resistencia que implicó antidad de material y la disposición os internos proceso de superponer cargas, la maneció inmutable hasta el ensayo ién se mostró una deformación de 1 masa acumulada de casi 8 kg. Al ototipo alcanzó un desplazamiento
8 mm antes de colapsar por un ante y progresivo de flexión El sometido a una deformación plástica largo tramo evidenciando las dúctiles que lo componen
de carga en un modelo un diseño muy conocido de na herramienta fundamental ión de la capacidad de carga estructuras existentes, pues ucir considerablemente las ligadas al modelado evaluación de su capacidad dictamen sobre su seguridad ar un modelo basado en una pero debido a que se diseña , es muy probable que se ambios en la forma de de que exista un exceso de sea difícil mantener la forma nexiones y apoyos en la vida ciar las diferentes etapas y un diseño o modelamiento ura tipo armadura siguiendo los pasos durante el proceso y con los enidos se verifica la capacidad los principales elementos permitiendo concluir que el uido está apto para resistir al
Al momento de proceder con el ensayo de cargas es recomendable definir un peso fijo para los objetos que terminaran forzando a la estructura Teniendo en cuenta además que cada una de estas cargas iría superpuesta y en aumento gradual, es necesario hallar un equilib su volumen y el modo de d
Los refuerzos internos uniones son formas ideale estabilidad del prototip conocer los riesgos que cierto material, en este c papel, puede evitarnos s tiempo que cierta estructu carga aplicada En el diseño del prototip encontrar un punto resistencia, la estabilidad, y el esteticismo final Todas las partes componen fragmentos de gran valor funcional sin embargo pensarlos para una buena presentación y un posterior acabado hacen de la propuesta algo mas complejo.
