UNIVERSIDAD CATÓLICA DE SANTA MARÍAFACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERÍAS FÍSICAS

Y FORMALESPROGRAMA PROFESIONAL DE INGENIERÍA MECÁNICA – ELÉCTRICA Y MECATRÓNICA

ASIGNATURA: DISEÑO DE ELEMENTOS DE MAQUINASTEMA: ANALISIS DE LA ARMADURA: PUENTE COLORADAPRESENTADO POR LOS ALUMNOS: BEINGOLEA VALENZA, JOSE MIGUEL

CALCINA LAYME, ABNER JOSUEFLORES VALVERDE, WILFREDO WALTERLOAYZA RODRIGUEZ, JONATHANMENDIOLA VILLANUEVA, GINO

GRUPO DE PRACTICA Nº 01HORARIO: MIERCOLES 10:00 – 12:00DOCENTE: ING. AUGUSTO EMILIO CARLOS CACERES NUÑEZ

AREQUIPA – PERÚ2013

ANALISIS DE LA ARMADURA: PUENTE COLORADA

INTRODUCCION:

Un puente es una construcción que permite salvar un accidente geográfico o cualquier otro obstáculo físico como un rio, un cañón, un valle, un camino, una vía férrea, un cuerpo de agua, o cualquier otro obstáculo.

El diseño de cada puente varía dependiendo de su función y la naturaleza del terreno sobre el que el puente es construido, en nuestro trabajo que hemos realizado hemos visto que el obstáculo físico fue un rio que pasa con un caudal bajo en temporadas de lluvia y afluentes reducidos.

Su proyecto y su cálculo pertenecen a la ingeniería estructural, siendo numerosos los tipos de diseños que se han aplicado a lo largo de la historia, influidos por los materiales disponibles, las técnicas desarrolladas y las consideraciones económicas, entre otros factores.

TIPOS DE PUENTES:

LOS PUENTES DE MADERA: Aunque son rápidos de construir y de bajo coste, son poco resistentes y duraderos, ya que son muy sensibles a los agentes atmosféricos, como la lluvia y el viento, por lo que requieren un mantenimiento continuado y costoso. Su bajo coste (debido a la abundancia de madera, sobre todo en la antigüedad) y la facilidad para labrar la madera pueden explicar que los primeros puentes construidos fueran de madera.

LOS PUENTES DE PIEDRA: De los que los romanos fueron grandes constructores, son tremendamente resistentes, compactos y duraderos, aunque en la actualidad su construcción es muy costosa. Los cuidados necesarios para su mantenimiento son escasos, ya que resisten muy bien los agentes climáticos. Desde el hombre consiguió dominar la técnica del arco este tipo de puentes dominó durante siglos. Sólo la revolución industrial con las nacientes técnicas de construcción con hierro pudo amortiguar este dominio.

LOS PUENTES METALICOS: Son muy versátiles, permiten diseños de grandes luces, se construyen con rapidez, pero son caros de construir y además están sometidos a la acción corrosiva, tanto de los agentes atmosféricos como de los gases y humos de las fábricas y ciudades, lo que supone un mantenimiento caro. El primer puente metálico fue construido en hierro en Coolbrookdale (Inglaterra)

LOS PUENTES DE HORMIGON ARMADO: Son de montaje rápido, 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 acción de los agentes atmosféricos

Básicamente, las formas que adoptan los puentes son tres, que, por otra parte, están directamente relacionadas con los esfuerzos que soportan sus elementos constructivos. Estas configuraciones son:

PUENTES DE VIGA: Están formados fundamentalmente por elementos horizontales que se apoyan en sus extremos sobre soportes o pilares. Mientras que la fuerza que se transmite a través de los pilares es vertical y hacia abajo y, por lo tanto, éstos se ven sometidos a esfuerzos de compresión, las vigas o elementos horizontales tienden a flexionarse como consecuencia de las cargas que soportan. El esfuerzo de flexión supone una compresión en la zona superior de las vigas y una tracción en la inferior

FIGURA 01

PUENTES DE ARCO: Están constituidos básicamente por una sección curvada hacia arriba que se apoya en unos soportes o estribos y que abarca una luz o espacio vacío. En ciertas ocasiones el arco es el que soporta el tablero (arco bajo tablero) del puente sobre el que se circula, mediante una serie de soportes auxiliares, mientras que en otras de él es del que pende el tablero (arco sobre tablero) mediante la utilización de tirantes. La sección curvada del puente está siempre sometida a esfuerzos de compresión, igual que los soportes, tanto del arco como los auxiliares que sustentan el tablero. Los tirantes soportan esfuerzos de tracción.

PUENTES COLGANTES: Están formados por un tablero por el que se circula, que pende, mediante un gran número de tirantes, de dos grandes cables que forman sendas catenarias y que están anclados en los extremos del puente y sujetos por grandes torres de hormigón o acero. Con excepción de las torres o pilares que soportan los grandes cables portantes y que están sometidos a esfuerzos de compresión, los demás elementos del puente, es decir, cables y tirantes, están sometidos a esfuerzos de tracción.

EL PUENTE COLORADA:

UBICACIÓN:

Nuestro proyecto se sitúa en la ciudad Punta Colorada, Region 3: Uraca, Region 2 Castilla, en Arequipa, Latitud -15.20083, Longitud -72.47167.

Figura 02

PUNTA COLORADA:

Con una población de 72’371, nuestro proyecto se basa en la construcción de un puente para que la población tenga libre tránsito del área separada por el rio.

Figura 03

DESCRIPCION DEL PUENTE:

Longitud: 120 metrosAncho: 7.6 metrosCarga: 29 Toneladas

VIGA WARREN

Construida por la unión de barras formando triangulaciones (triángulos equiláteros), la viga Waren se emplea en luces reducidas, medianas y grandes con la ventaja de poseer una malla poco tupida. Puede llevar barras montantes agregadas para reducir las luces de las barras sometidas a la compresión, o reducir la flexión en las barras del cordón inferior.

Figura 04

Este tipo de viga posee buena resistencia mecánica frente a la economía de materiales usados en su construcción, resultando relativamente ligera.

Fue patentada en el año 1848 por sus creadores, James Warren y Willoughby Theobald Monzani.

ANALISIS DE LA ARMADURA: PUENTE COLORADA

La armadura total se decidió trabajar en tres tramos, y analizar una de ellas, los tramos se dividieron en partes iguales para solo analizar una de ellas, y esta será la misma en las otras dos restantes.

Figura 05

Entonces si trabajamos por tramos, el tramo que tomemos las fuerzas serán iguales en cualquiera de las otras dos, por tanto seleccionaremos y señalaremos el tramo con sus fuerzas respectivas como se observa en la figura 06.

Figura 06

Calculando cada una de las fuerzas y su dirección, hemos obtenido los siguientes resultados señalando que cada número indica la fuerza analizada.

F1 = 122.025 KN (Compresión)F2 = 367.875 KN (Compresión)F3 = 367.875 KN (Compresión)F4 = 122.625 KN (Compresión)F5 = 245.250 KN (Tracción)F6 = 490.500 KN (Tracción)F7 = 245.250 KN (Compresión)F8 = 173.420 KN (Tracción)F9 = 173.420 KN (Compresión)F10 = 173.420 KN (Tracción)F11= 173.420 KN (Compresión)F12 = 173.420 KN (Compresión)F13 = 173.420 KN (Tracción)F14 = 173.420 KN (Compresión)F15 = 173.420 KN (Tracción)

Nosotros trabajamos con el Perfil L 203x203x12.7, debido a que las características de este perfil soportan los esfuerzos que necesitamos trabajar, como se muestra en la Tabla 01

TABLA 01

DesignaciónG

Kg/m

Dimensiones

ICm2

Valores Estadisticos

Equivalente

hmm

bmm

twmm

Tfmm

rmm

Eje Fuerte Eje Débil

Iycm4

Wely

cm3

Wply

cm3

iycm

Iycm4

Wely

cm3

Wply

cm3

iycm

L 203x203x12.

739.3 203 203 13

12.7 0

50.0

2021 137 1

6.36

2031 137 1

6.36 L 8x8x1/2

Donde:

G = Peso por metroh = Altob = Basetw = Espesor del Alma tf = Espesor de alaWely = Módulo de Flexión ElásticaWply = Modulo de Flexión Plástica

Análisis de la viga para puntos críticos:

Barra Crítica F6

Figura 07

T 1=490 .5 x58x 2 .54

T 1=33 .2232 KN .m

C1=√(163 2.54)2

+(83 2.54)2

C1=15 .15cmC2=9.58cmC3=6 .77cm

f ' s=33 .2232 x 0 .1515

4 (0 .1515 )2+4 (0.0958 )2+4(0 .0677 )2

f ' s=36 .56 KN

f s=490 .510

f ' s=49 .05 KN

f st=√36 .562+49 .052+2(36 .56)( 49 .05 )cos(63 .43 )f st=73 .12KN

dr=73 .12

(0 .9)(250 x103)( 0.0127 )dr=1 pu lg .

δ=f sA

(π dr24 )= f sδdr=√4 (49 .05)π (139.5 x103 )dr=2 .2161cm≈1 pu lg

Barra de Apoyo en las fuerzas 1 y 8

Figura 08

Figura 09Parte A

Figura 10

fs=122 .62KN6

fs=20 .44KN

Las fuerzas en “x” se anulan, debido a que no existe un momento.

δ=f sA

(π dr24 )= f sδdr=√4 (20 .44 )π (137 .4 x103 )dr=1 .37cm≈1 pu lg

Parte B

Figura 11Sección 1

Figura 12 Corte

fs=122 .625KN3

fs=40 .88KN

δ=f sA

(π dr24 )= f sδdr=√4 (40 .88)π (137 .4 x103 )dr=194cm≈1 pu lg

Aplastamiento

dr=40 .88

(0 .9)(250 x103)( 0.0127 )dr=1 .47cm≈1 pu lg

Tracción

δt=f sA

δt=122.62(0 .406−0 .0254 )(0.0127 )

δt=25 .37≤150MPa

Figura 13Sección 2

Figura 14 Corte

fs=173 .42KN3

fs=57 .81KN

δ=f sA

(π dr24 )= f sδdr=√4 (57 .81 )π (137 .4 x103 )dr=2 .31cm≈1 pu lg

Aplastamiento

dr=57 .81

(0 .9)(250 x103)( 0.0127 )dr=2 .02cm≈1 pu lg

Tracción

δt=f sA

δt=173 .42(0 .406−0 .0254 )(0.0127 )

δt=31.42≤150MPa

Figura 15Sección 3

Figura 16

Corte

fs=367 .871KN8

fs=45 .48KN

T=361 .8KN (0 .0765)T=27 .57KN .m

f ' s=27 .57 (0 .10155 )2(0 .101552+0 .033852 )

f ' s=122.171KN

fts=√45.982+122.1712fts=130 .54KN

δ=f sA

(π dr24 )= f sδdr=√4 (130 .54 )π (137 .4 x103 )dr=1 .361cm≈1.5 pu lg

Junta más crítica 5, 6, 10, 11

Figura 17

σ A=FANETA

≤250MPa

250MPa=490 .5+245.25+2(173 .42 )

t(46 .625−4(2 .54 )−5(54 )(2 .54 ))t=2 .10 cm≈1 pu lg .

Figura 18

LA JUNTA DE 5, 8 y 9

Figura 19