ELEMENTOS TIPO TRUSS

ESCUELA COLOMBIANA DE CARRERAS INDUSTRIALES

ELKIN FABIAN MANRIQUE ALVAREZ

LUIS CARLOS LONDOÑO

CARLOS AUGUSTO ROMERO

1 7 / 0 9 / 2 0 1 1

ELECTIVA TECNICA DISEÑO

TABLA DE CONTENIDO

MODELO REAL..........................................................................................................................2

MODELO GEOMÉTRICO............................................................................................................4

PARÁMETROS DEL ANÁLISIS....................................................................................................5

MODELO DISRETO....................................................................................................................6

ANÁLISIS...................................................................................................................................6

Esfuerzos..............................................................................................................................6

Deformaciones:....................................................................................................................7

Factor de seguridad:............................................................................................................8

CONCLUSIONES........................................................................................................................9

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INTRODUCCIÓN

La enorme diversidad de obras incluidas en el amplio concepto de “infraestructuras civiles” obliga a limitar el ámbito del estudio de manera que aquí se abordan un tipo de obra de la vida real que se analizara con los conceptos vistos en clase. Una obra que por su singularidad, o especial complejidad, entendemos deben ser objeto de estudio muy específico, no solo esta estructura sino que también citamos a modo de ejemplo, los puertos, aeropuertos, presas, oleoductos...

El documento pretende exponer conceptos técnicos relevantes en el área del diseño, análisis de estructura y comportamiento de la estructura como a nivel de proyecto y de técnicas habituales de ejecución. Conceptos éstos que se intenta abordar evitando, en lo posible, la profusión de tecnicismos y errores.

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MODELO REAL

Se tiene una estructura de la vida real que está ubicada en el centro en el rio Vistula en polonia. Hablemos del rio El Vístula (en polaco, Wisła), es el río más importante de Polonia, y uno de los más importantes de Europa Oriental, con una longitud de 1070 km. Nace en la vertiente septentrional de los Montes Cárpatos, en el suroeste de Polonia, y discurre primero hacia el norte, después hacia el este y, por último, hacia el oeste. Desemboca en el golfo de Gdańsk (en alemán Danzig), un brazo del Mar Báltico, pero antes se divide en dos grandes ramales. Entre sus afluentes principales están el San, el Narew, el Bug y el Brda. El Vístula es navegable en su totalidad para barcos de poco tonelaje, y está comunicado por medio de canales con el río Oder (en polaco Odra). Las ciudades más importantes que halla a su paso son la de Cracovia, Varsovia y Toruń, y la ciudad portuaria de Gdańsk se halla al oeste de su desembocadura.

Por la longitud del rio y su importancia y la comunicación entre lugares y ciudades se construyó puentes sobre el rio vistula, inicialmente se construyo como puente para el transporte de ferrocarriles, pero después de la segunda guerra mundial se destruyó por invasión alemana a la ciudad de Varsovia, al finalizar la guerra se reconstruyo el puente.

Ilustración 1

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Ilustración 2

Ilustración 3

Ilustración 4

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MODELO GEOMÉTRICO

Por inspección se determinan las medidas generales de la estructura para su elaboración en el programa de diseño, dichas medidas se observan el siguiente plano:

Ilustración 5

Como es muy difícil determinar que tipos de perfiles se utilizaron para la construcción del puente inicialmente se determino perfil HAE 120 pero al realizar el modelo en simulación se vio las fallas que se presentaba, Junto con las medidas generales de la estructura también se definieron los tipos de perfiles de los que consta el diseño.

Perfil 1: HEA 120 para las barras cruzadas y barras superiores. Perfil 2: HEA 200 para las secciones inferiores Perfil 3: vipa IPE 140 para las barras verticales (columnas)

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PARÁMETROS DEL ANÁLISIS

Propiedades del material: Para la construcción de estructuras, puentes, cerchas y naves se recomienda la utilización de acero estructural ASTM A36 cuyas propiedades son:

Descripción del material Acero estructuralDensidad de masa 7854 kg/m³Módulo de elasticidad 199947961490 N/m²Coeficiente de expansión térmica 1 1/°C

Restricciones: Con base en el modelo real se determinan el tipo de restricciones que debe tener la estructura, guiándose por la ilustración 5 dichas restricciones son:

A restricción en X y en Y (tipo apoyo fijo) K restricción en Y (tipo patín)

Fuerzas: Se determina un estado crítico de fuerzas en el cual el sistema va a soportar según la ilustración 5 se tienen:

2 Ton en el nodo B 10 ton en el nodo C 20 ton en el nodo E 20 ton en el nodo F 15 ton en el nodo J 10 ton en el nodo H (parámetro simétrico)

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MODELO DISRETO

Por lo tanto se dibuja el modelo en el software de diseño (Algor) definiendo todas las geometrías y coordenadas de los nodos:

Ilustración 6

Como resultado de esta parte se determina que la estructura consta de 12 nodos y 21 elementos tipo truss (ilustración 6).

Paso posterior al anterior planteado se ingresan los datos del tipo de elemento que se va a evaluar (en este caso tipo truss), las fuerzas, las áreas transversales de cada barra, las restricciones de las barras y el material de las mismas

ANÁLISIS

EsfuerzosLuego de revisar todos los parámetros, y dimensiones del modelo, se realiza el análisis de los esfuerzos y las deformaciones de la estructura. Por consiguiente Lo primero que debemos observar son los esfuerzos en cada barra y determinar los máximos y los mínimos, Donde los esfuerzos máximo y mínimo se presentan en las barras que muestra la figura rojo para el máximo y azul oscuro para el mínimo y su magnitud es

Load Case Localizacion Resultado (N/(m^2))1 Node 6 elemento 11 1,45511e+0081 Node 12 elemento 19 3,26458e+008

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Ilustración 7

Deformaciones:

Ilustración 8

8

Donde las deformaciones máximas y mínimas se muestran en rojo y azul en la gráfica respectivamente y sus magnitudes son:

Deformació nmá xima=0.104252m Deformació nmí nima=0m

Factor de seguridad:

Ilustración 9

Los factores de seguridad máximo y mínimo se muestran en rojo y azul en el grafico respectivamente y sus magnitudes son:

Factor se seguridad má ximo=77 Factor se seguridad minimo=1.1932

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CONCLUSIONES

Al hacer el diseño sin tener la sección transversal de la perfileria de la estructura del puente,se queda en la incertidumbre, para el presente informe se tomaron áreas tranversales de acuerdo a la experiencia en campo y el conocimiento de perfilerias

Por otro lado la deformación se presenta como un factor que debe ser considerado a fondo, ya que a pesar de que no se excede el límite elástico puede llegar a ser crítico al considerar parámetros espaciales de la estructura como la reducción de espacios.

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