UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTAD DE PETROLEO Y GAS NATURAL Y PETROQUIMICA
4°PRACTICA CICLO: 2018-1
CURSO:
MECANICA Y RESISTENCIA DE MATERIALES INDUSTRIALES EC-310 INTEGRANTES:
CORREA CARDENAS, LUIS ASTO MONTES, LEANDRO JANAMPA, GIANCARLOS PROFESOR:
ING. GARATE CACERES, FRANCISCO
I.
INTRODUCCION
Son llamadas estructuras a todas las partes de una construcción compuestas por varios elementos rectilíneos unidos entre sí por sus extremos y cuya misión es soportar las cargas a las que se encuentra sometida. Uno de los principales tipos de estructura que se emplean en ingeniería son las armaduras o cerchas, las cuales tienen la característica de ser muy livianos y con una gran capacidad de soportar cargas elevadas y cubrir grandes luces, generalmente se utilizan en cubiertas de techos y puentes. En general el tema de puentes es de interés para todos los alumnos de ingeniería civil. Se tra ta de la aplicación de los conocimientos adquiridos en los cursos de resistencias de materiales, concreto armado y específicamente en el análisis de estructuras. Se estudian en él conocimientos que no solo se aplican en la construcción de puentes sino en muchas otras 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, el puente más primitivo que existe es el conocido ejemplo del puente de monos en el cual una cadena de estos animales se balancean hasta alcanzar una rama de la varilla opuesta pasando el resto de los animales por el puente así formado. La idea del hombre de colocar troncos de árboles o grandes piedras de los sitios estrechos de las quebradas, es lo más primitivo que se conoce. E n estas épocas se intensifican el desarrollo de la técnica de dos aspectos: el diseño y la construcción. Aparecen además nuevos materiales de incalculable valor para la conquista de mayores luces: El acero y el hormigón armado, estos dos materiales han desplazado casi por completo a las construcciones de albañilería y de manera absoluta a las de fierro fundido. Hoy en día, el análisis de una estructura se ha tornado muy analítico y exacto, debido a la rigurosidad que exige diseñar un puente; es por eso que el estudio del análisis de estructuras se basa en conocimientos de la física, matemática y específicamente estática, aplicando varios leyes de equilibrio para así poder determinar un balance entre la carga y la resistencia de la estructura formada únicamente por armaduras. El principio fundamental de las armaduras es unir elementos rectos para formar triángulos, los elementos trabajan a esfuerzos axiales en puntos que se llaman nodos, y entre sí conforman una geometría tal que el sistema se comporta establemente cuando recibe cargas aplicadas directamente en estos nodos .Esto permite soportar cargas transversales, entre dos apoyos, usando menor cantidad de material que el usado en una viga, pero con el inconveniente de que los elementos ocupan una altura vertical considerable.
II.
RESUMEN
En el siguiente informe se tratara de predecir la carga máxima (5Kg) que resistirá un prototipo de puente, compuesto por palos de madera balsa, esto se lograra utilizando básicamente lo aprendido en el curso de Estática, que refiere al análisis de armaduras con el método de los nudos utilizando la tercera ley de newton. Se determinara cual es el miembro que fallara al exponer el puente a una sobrecarga mayor al que se determinó, mas no se lo demostrara experimentalmente, debido a la insuficiencia de herramientas y equipos que permitan demostrar las hipótesis planteadas de forma experimental. III.
ANTECEDENTES
El arte de construir puentes tiene su origen en la misma prehistoria (ver figura 2.1, 2.2 y 2.3). Puede decirse que nace cuando un buen día se le ocurrió al hombre prehistórico derribar un árbol en forma que, al caer, enlazara las dos riberas de una corriente sobre la que deseaba establecer un vado. La genial ocurrencia le eximía de esperar a que la caída casual de un árbol le proporcionara un puente fortuito. También utilizó el hombre primitivo losas de piedra para salvar las corrientes de pequeña anchura cuando no había árboles a mano. En cuanto a la ciencia de erigir puentes, no se remonta más allá de unos siglo y nace precisamente al
establecerse los principios que permitían conformar cada componente a las fatigas a que le sometieran las cargas. El arte de construir puentes no experimentó cambios sustanciales durante más de 2000 años. La piedra y la madera eran utilizadas en tiempos napoleónicos de manera similar a como lo fueron en época de julio Cesar e incluso mucho tiempo antes. Hasta finales del siglo XVIII no se pudo obtener hierro colado y forjado a precios que hicieran de él un material estructural asequible y hubo que esperar casi otro siglo a que pudiera emplearse el acero en condiciones económicas.
Figura 2.1, El primer tipo de puente.
Figura 2.2, Antiguo puente de piedra (Tarr Steps – Reino Unido)
Figura 2.3, Primer tipo de puente colgante.
Al igual que ocurre en la mayoría de los casos, la construcción de puentes ha evolucionado paralelamente a la necesidad que de ellos se sentía. Recibió su primer gran impulso en los tiempos en que Roma dominaba la mayor parte del mundo conocido. A medida que sus legiones conquistaban nuevos países, iban levantando en su camino puentes de madera más o menos permanentes; cuando construyeron sus calzadas pavimentadas, alzaron puentes de piedra labrada. La red de comunicaciones del Imperio Romano llegó a sumar 90000 Km. de excelentes carreteras. A la caída del Imperio Romano, sufrió el arte un gran retroceso, que duró más de seis siglos. Si los romanos tendieron puentes para salvar obstáculos a su expansión, el hombre medieval vio en los ríos una defensa natural contra las invasiones. El puente era, por tanto, un punto débil en el sistema defensivo en la época feudal. Por tal motivo muchos puentes fueron desmantelados y los pocos construidos estaban defendidos por fortificaciones (Figura 2.3). A fines de la baja Edad Media renació la actividad constructiva, principalmente merced a la labor de los Hermanos del Puente, rama benedictina. El progreso continuó ininterrumpidamente hasta comienzos del siglo XIX. La locomotora de vapor inició una nueva era al demostrar su superioridad sobre los animales de tiro. La rápida expansión de las redes ferroviarias obligó a un ritmo paralelo en la construcción de puentes sólidos y resistentes. Por último, el automóvil creó una demanda de puentes jamás conocida. Los impuestos sobre la gasolina y los derechos de portazgo suministraron los medios económicos necesarios para su financiación y en sólo unas décadas se construyeron más obras notables de esta clase que en cualquier siglo anterior. El gran número de accidentes ocasionados por los cruces y pasos a nivel estimuló la creación de diferencias de nivel, que tanto en los pasos elevados como en los inferiores requerían el empleo de puentes. En una autopista moderna todos los cruces de carreteras y paso s a nivel son salvados por este procedimiento.
Figura 1.3, Puente defendido por fortificaciones (mediavales).
IV.
OBJETIVOS
Construir un puente a escala reducida.
Emplear los conocimientos adquiridos para la elaboración del puente. Conocer más sobre puentes tipo HOWE.
V.
ARMADURA TIPO HOWE EN PUENTES
La mayoría de los tipos de armaduras usadas en la estructuración de cubiertas, puentes, han sido llamadas así por el apellido o nombre de quien las diseñó. A continuación se describen un puente usada en la ingeniería. HISTORIAL: La armadura Howe, fue patentada en 1840 por William Howe, aunque ya había sido usada con
anterioridad. Se usó mucho en el diseño de celosías de madera, está compuesta por montantes verticales entre el cordón superior e inferior. Las diagonales se unen en sus extremos donde coinci de un montante con el cordón superior o inferior (formando
Λ's).
Con esa disposición las diagonales están sometidas a compresión, mientras que los montantes trabajan a tracción. Este tipo de armadura no constituye un buen diseño si toda la celosía es del mismo material.
USOS: Históricamente se usó mucho en la construcción de los primeros puentes de ferrocarril. Con la
disposición Howe se lograba que los elementos verticales que eran metálicos y más cortos estuvieran traccionados, mientras que las diagonales más largas estaban comprimidas, lo cual era económico puesto que los elementos metálicos eran más caros y con la disposición Howe se minimizaba su longitud.
Figura 4.1, Primeros puentes de ferrocarril.
Figura 4.2, Elementos horizontales de los semáforos.
DESCRIPCION DE SUS ELEMENTOS:
CARGA QUE SOPORTAN:
FORMA DE TRABAJO DE LA ESTRUCTURA:
VI.
DESCRIPCION DEL MATERIAL TIPO DE PUENTE: TIPO HOWE MATERIAL A USAR: Madera Balsa (6 mm de grosor) CANTIDAD A USAR: 420 cm PEGAMENTO: Silicona
VII.
CONCLUSIONES
Las armaduras han sido parte importante de la arquitectura y las estructuras, si aprendemos sobre ellas podremos atrevernos a realizar may ores propuestas fundamentadas.
Conforme a nuestro diseño y criterio podremos retomar la que más nos convenza. Mediante un análisis de cargas, determinar los materiales a usar para que por medio de esta, aumentar la rentabilidad.
