República Bolivariana de Venezuela Ministerio del Poder Popular para la Defensa Universidad Nacional Experimental Politécnica de la Fuera Armada U.N.E.F.A Núcleo Mérida -Extensión Tovar Cátedra: Teoría de Estructura II
Proyecto:
Diseño de Puente Colgante Ecológico Peatonal Aldea Loma Larga Sector El Peñón
Tovar, Julio de 2011 República Bolivariana de Venezuela
Ministerio del Poder Popular para la Defensa Universidad Nacional Experimental Politécnica de la Fuera Armada U.N.E.F.A Núcleo Mérida -Extensión Tovar Cátedra: Teoría de Estructura II
Proyecto:
Diseño de Puente Colgante Ecológico Peatonal Aldea Loma Larga Sector El Peñón
Integrantes: Contreras Luis Ysrael Escalante Ángel Antonio García Narvis Francisco Monasterio Jonathan
INDICE GENERAL
Ministerio del Poder Popular para la Defensa Universidad Nacional Experimental Politécnica de la Fuera Armada U.N.E.F.A Núcleo Mérida -Extensión Tovar Cátedra: Teoría de Estructura II
Proyecto:
Diseño de Puente Colgante Ecológico Peatonal Aldea Loma Larga Sector El Peñón
Integrantes: Contreras Luis Ysrael Escalante Ángel Antonio García Narvis Francisco Monasterio Jonathan
INDICE GENERAL
1. Identificación del proyecto……………………………… proyecto………………………………………………….. ………………….. 1 1.1 Entidad…………………… Entidad………………………………………………… ……………………………………………. ………………. 1 1.1.1 Nombre del proyecto……………………… proyecto………………………………………… ………………… 1 1.1.2 Lugar de ejecución……………………… ejecución…………………………………………… …………………… 1 1.1.3 Duración del proyecto……………………… proyecto…………………………………………1 …………………1 1.1.4 Organismo responsable……………………… responsable……………………………………… ……………… 1 2. Justificación del proyecto…………………………… proyecto…………………………………………………… ……………………… 2 2.1 Identificación del problema……………………… problema…………………………………………. …………………. 2 2.2 Diagnostico de la situación actual………………………………... actual………………………………... 2 2.3 Bambú………………………………………………… Bambú………………………………………………………………….. ……………….. 3 2.4 Formulación de alternativa de solución…………………………. solución…………………………. 3 3. Descripción del proyecto. ………………………………………… …………………………………………………… ………… 6 3.1 Síntesis de la propuesta seleccionada…………………………… seleccionada…………………………… 6 3.2 Metas físicas…………………………………………… físicas…………………………………………………………… ……………… 6 3.3 Recursos necesarios……………………………… necesarios………………………………………………… ………………… 6 4. Investigación preliminar……………………………… preliminar………………………………………………………. ………………………. 8 4.1 Hidrología y topografía de la zona…………………………………. zona…………………………………. 8 4.2 Antecedentes…………………………………………………………....8 4.3 Puentes de guadua………………………… guadua…………………………………………………… ………………………… 10 4.4 Diseño estructural………………………………………………………11 5. Análisis estructural………………………………… estructural…………………………………………………………… ………………………….. 13
5.1 Carga viva……………………………………………………………… 13 5.1.1 Carga muerta…………………………………………………… 13 5.1.2 Factor de carga………………………………………………… 15 5.1.3 Análisis y diseño de las vigas de cargas…………………. 15 5.1.4 Cálculos previos………………………………………………. 16 5.1.5 Estado de comprobación a las deformaciones………….. 16 5.1.6 Comprobación a flexión……………………………………… 17 5.1.7 Momento resistente…………………………………………… 17 5.1.8 Cálculo de las columnas de madera………………………...17 5.1.9 Análisis y diseño del cable principal……………………….. 18 5.2 Calculo de la plancha de las columnas……………………………. 21 6.- Proceso constructutivo……………………………………………………….. 22 RECOMENDACIONES CONCLUSIONES ANEXOS BIBLIOGRAFIA
•
OBJETIVO GENERAL:
Diseñar el puente colgante peatonal ecológico aldea Loma Larga sector El Peñón.
•
OBJETIVOS ESPECIFICOS:
A fin de lograr el propósito del proyecto, se llevarán a cabo las siguientes actividades:
Determinar qué tipo de puente tiene mayor factibilidad en la zona afectada.
Seleccionar materiales que se encuentren en la zona y sean de fácil adquisición por los habitantes o los entes gubernamentales.
Diseñar un puente que resista el peso de varias personas transitando por el mismo.
INTRODUCCION La Aldea Loma larga ubicada en el sector el Peñón vía Santa Cruz de Mora, se caracteriza por ser un área con pocos habitantes cuya actividad principal es la agricultura y la ganadería en general, es decir, que de eso depende su economía, pero su vía de acceso es a través de la troncal nº 7 y al entrar al desvío nos encontramos con una afluente del rio Mocoties la cual aumenta su caudal en época de lluvia generando un problema para los habitantes que allí residen al dejarlos incomunicados con la calle principal, en vista de eso la población ha desarrollado unos métodos poco seguros para hacerle frente a la problemática durante ese tiempo. Es ahí donde radica la necesidad urgente de conseguir una solución más apropiada y viable para que puedan mantenerse comunicados todo el tiempo y surge el diseño de un puente colgante con material natural original de las cercanías a la zona mejor conocido como “Guadua o Bambú”. Su diseño es sustentable y funciona para el momento de emergencia y un poco más lo que garantiza el paso de la gente y un posible animal de carga por un tiempo aproximado de 6 meses, siempre y cuando no sea tratado con algún químico especial para su protección.
1.
IDENTIFICACION DEL PROYECTO
1.1 Entidad: Bachilleres, estudiantes de 8vo semestre de Ingeniería Civil de Universidad Nacional Experimental de la Fuerza Armada Bolivariana.
1.1.1 Nombre del proyecto: Diseño de Puente Colgante Ecológico Peatonal, Aldea Loma Larga Sector El Peñón
1.1.2 Lugar de Ejecución: Tramo vial que comunica el sector El Peñón con la Aldea Loma Larga, Municipio Tovar, Estado Mérida.
1.1.3 Duración del Proyecto: La ejecución del proyecto comprenderá aproximadamente una semana
1.1.4 Organismo responsable: Alcaldía del Municipio Tovar, a través de la Dirección de Infraestructura y Consejo Comunal de la Zona.
2.
JUSTIFICACION DEL PROYECTO
2.1.- Identificación del problema: En vista de las recientes lluvias en el Valle del Mocoties, las repentinas crecidas de los cauces de los ríos han hecho que algunos tramos viales, puentes y otras estructuras se vean afectados, estás de manera directa han afectado la cotidianidad de los ciudadanos que viven en estos sectores. La aldea Loma Larga también se vio afligida por las crecidas del Rio Mocoties, ya que una buena parte de la vialidad que comunica a la aldea con el Sector el Peñón quedo interrumpida por el paso del Rio, trayendo como consecuencia que los habitantes de dicha aldea quedaran incomunicados, el cuerpo de bomberos del Municipio Tovar se vio en la obligación de improvisar una especie de para poder pasar a los habitantes de un sector a otro. Esta problemática en la aldea Loma Larga ya tiene varios meses sin que ningún organismo público haya presentado solución alguna para los habitantes del sector, tomando en cuenta que en temporada de lluvia siempre ocurre el mismo problema, se presenta una solución temporal de emergencia para que los habitantes de la aldea Loma Larga puedan tener acceso a los otros sectores en momentos de emergencia como los ocurridos recientemente en esta comunidad.
2.2.- Diagnóstico de la situación actual: La obstrucción del tramo vial que comunica ambos sectores y que era vía de acceso a la aldea Loma Larga tuvo los daños consecuentes a raíz de las fuertes lluvias y de la creciente producida por las escorrentías de los distintos cauces que conforman la cuenca de la zona, arrasando con el pavimento, y con parte de la subestructura de la vialidad.
Dicha problemática debe corregirse, pues los habitantes de la zona exigen una solución inmediata, la construcción de una estructura que permita el paso peatonal que es necesaria para la comunidad afectada y quienes hacen uso de la misma, además de esto la situación es causante de una disminución en la calidad de vida de los vecinos.
2.3.- Bambú El bambú es un material de construcción de alta eficiencia debido a sus propiedades mecánicas como su resistencia a la compresión y la flexión. Por este motivo se considera apto para este tipo de proyecto porque en el caso de un puente colgante el bambú va a ser sometido a flexiones considerables por el peso de las cargas vivas que van a transitar una y otra vez en el transcurso de un día. Por otro lado al ser un puente provisional para el caso de una emergencia la vida útil del bambú en contacto con el suelo resulta útil ( de 1 a 3 años); con su debido tratamiento, es decir, al recubrirlo con una película química o especie de barniz que lo protejan del ataque de los insectos, a pesar de esto sus características son muy apropiadas para la construcción y se recomienda que se escoja el material cuando tiene un tiempo de madurez de unos tres años en donde su propiedades están en su punto más óptimo.
2.4.- Formulación de Alternativa de solución: Alternativa: Diseño y construcción de puente colgante peatonal ecológico usando como material de construcción el bambú.
Ventaja: El bambú es una materia prima de fácil acceso en la zona, por consiguiente es viable la construcción del puente peatonal utilizándolo como material de construcción. Las unidades naturales, varas o cañas de bambú como se las llama, son de medidas y formas que las hacen manuables, almacenables y sistematizables, en forma conveniente y económica. Las cañas tienen una estructura física característica que les proporciona alta resistencia con relación a su peso. Son redondas o casi redondas en su sección transversal, ordinariamente huecas, y con tabiques transversales rígidos, estratégicamente colocados para evitar la ruptura al curvarse. Dentro de los concentrados en la superficie externa. En esta posición pueden actuar más eficientemente, proporcionándole resistencia mecánica y formando un firme y resistente caparazón. La substancia y la textura de las cañas hacen fácil la división a mano en piezas cortas (aserrándolas o cortándolas), o en tiras angostas (hendiéndolas). No se necesitan máquinas costosas, sino sólo herramientas simples. La superficie natural de muchos bambúes es limpia, dura y lisa, con un color atractivo, cuando las cañas han sido convenientemente almacenadas y maduradas. Los bambúes tienen poco desperdicio y ninguna corteza que eliminar. El bambú puede emplearse en combinación con todo tipo de materiales de construcción como elementos de refuerzo. El bambú continua siendo el material de construcción de más bajo precio.
Del bambú pueden obtenerse diversos materiales para enchapes tales como esteras, paneles contrachapados, etc.
Desventajas: Las mayores desventajas se deben a su relativa baja durabilidad (debido a ataques biológicos), y la baja resistencia a huracanes y fuego, por lo que las medidas de protección son esenciales. El bambú en contacto permanente con la humedad del suelo presenta pudrición y aumenta el ataque de termitas y otros insectos; por ello no deben utilizarse como cimiento por enterramiento a menos que se trate previamente. El bambú una vez cortado es atacado por insectos como Dinoderus minutus que construye grandes galerías en su pared debilitándolo. Por ello, una vez cortado debe someterse inmediatamente a tratamientos de curado y secado. El bambú cuando envejece pierde su resistencia si no se trata apropiadamente. El bambú no tiene diámetro igual en toda su longitud, tampoco es constante el espesor de la pared por lo que algunas veces presentan dificultades en la construcción. El bambú al secarse se contrae y se reduce su diámetro; esto tiene implicaciones en la construcción. Las uniones de miembros estructurales no pueden hacerse a base de empalmes, como en la madera, lo que implica dificultades como material de construcción. El bambú por su tendencia a rajarse no debe clavarse con puntillas o clavos que generalmente se emplean en la madera.
3.
DESCRIPCION DEL PROYECTO
3.1.- Síntesis de la propuesta seleccionada: Una vez analizados los aspectos inherentes a la propuesta presentada, se considera como la alternativa más favorable la CONSTRUCCION DEL PUENTE COLGANTE ECOLOGICO PEATONAL, utilizando como material de construcción el bambú, se escogió esta alternativa por la mayor disponibilidad del material, equipos y mano de obra entre la comunidad y por las propiedades del material seleccionado.
3.2.- Metas Físicas: A fin de alcanzar los objetivos establecidos, se propone la construcción del puente peatonal cuya longitud estimada es de 20 m y con ancho de 1,20 m.
3.3.- Recursos necesarios: Materiales: Bambú, pernos, tuercas, cuerda de fique. Equipos: Taladro, sierra manual, y herramientas menores. Mano de obra: Ayudantes y obreros. Personal profesional y técnico: Para lograr un equipo de calidad, con buena supervisión, orden en las actividades, calidad en los materiales, óptimos acabados, y el cumplimiento de las especificaciones técnicas requeridas para cada una de las actividades a realizar, es necesaria la presencia de Técnicos Superiores en Construcción y no menos de un Ingeniero civil, que puedan garantizar el correcto seguimiento de los trabajos.
4.- Investigación preliminar Se desea la construcción de dicho puente colgante para este sector en vista de la necesidad de la población que allí reside para poder continuar con su desarrollo económico y social, ya que esta vía representa la comunicación a la carretera principal que une a todo el valle del mocoties.
4.1.- HIDROLOGIA Y TOPOGRAFIA DE LA ZONA En el aspecto hidrológico el valle del mocoties posee una intensidad de lluvias moderada que en su punto más alto genera la crecida del rio mocoties, lo cual tiene importancia porque el puente será diseñado por encima del mismo. En esta zona el suelo es de tipo medianamente arenoso y formado por la sedimentación del material arrastrado por el rio, por este motivo se considera que las bases del puente deben hacerse con un retiro seguro de la ladera del cauce para buscar la firmeza del suelo y evitar que en una crecida la fuerza del cauce genere una socavación en la base de la ladera provocando el colapso del puente.
4.2.- ANTECEDENTES En Asia el bambú representa un recurso muy importante para la economía de varios países; de los 10 millones de toneladas que se producen anualmente en el mundo, la mayor parte se produce en esa región. Solamente en China se estima que el crecimiento de los bosques de bambú anualmente es de 3,5 millones de toneladas. Su utilización cubre un rango muy amplio de aplicaciones como son: artesanías y pulpa para papel; en la India 80 de sus fábricas de papel dependen casi totalmente del bambú. El uso del bambú en la construcción, principalmente de vivienda es muy amplio en algunos países del continente americano. En países como Colombia y
Costa Rica se llevan a cabo programas de investigación de este material tanto para viviendas y otro tipo de estructuras (puentes, pasarelas, etc.) Entre las muchas aplicaciones que se le ha dado al bambú en Ingeniería, quizás la más sobresaliente ha sido el empleo de cables de bambú en la construcción de grandes puentes colgantes, con los cuales los chinos lograron cubrir luces superiores a los 100 metros. En la actualidad el autor ha revivido el uso de los cables de bambú utilizándolos como refuerzo en el concreto. Los resultados de estos experimentos se indican en otra parte de esta publicación. Los puentes atirantados tuvieron su origen en primitivos puentes construidos en bambú en Java y Borneo. Vale la pena anotar que esta técnica ha sido utilizada por muchos años en Colombia sólo por los indios Páez del departamento del Cauca. En la actualidad el Arq. Simón Vélez diseñó y construyó el puente de la calle 80 con resultados técnicos y estéticos óptimos. La utilización de bambú como material de construcción se remonta a la época de los incas que ya contaban con puentes colgantes de diseños avanzados. También los indígenas paeces de Colombia demostraron ser verdaderos maestros en la construcción de puentes, pues lograron combinar el arco falso hecho con guadua, con tirantas del mismo material. Estas últimas las trabajaban a tracción amarrándolas a pilotes o árboles del lugar. Todo este conocimiento indígena sigue vigente en la actualidad y es a ellos a los que se recurre cuando se necesita reemplazar algún elemento constructivo. Sin embargo, los tiempos han cambiado y se ha iniciado una nueva era, con construcciones más grandes e innovadoras. La utilización del bambú con mortero es una técnica que amplía las posibilidades constructivas con luces más largas y mayores cargas a compresión. Este nuevo amanecer para la guadua inició en Colombia después de la avalancha del río Páez en 1994. Este río ubicado en el territorio del Cauca, se llevó todo lo que tenía por delante, incluyendo un puente en Belalcázar construido por los indígenas de la zona. El daño causado a la infraestructura de caminos y puentes fue tan devastador que no había forma de llevar material para comenzar
la reconstrucción. La pérdida de vidas humanas y materiales fue sumamente cuantiosa y comparable a la que tuvimos en nuestro país el 8 de enero del 2009 en (Cinchona y Vara Blanca). Volviendo al caso colombiano, el bambú guadua crecía abundantemente en las laderas de la comarca. A partir de este triste episodio, la comunidad se armó de coraje y le hizo frente a la tragedia. Se comenzó a utilizar la guadua para puentes peatonales y se reactivó la economía del lugar. Los primeros y más beneficiados fueron los campesinos, pues pudieron movilizarse a caballo y llevar sus productos al mercado. En la actualidad, las carreteras de alto tránsito provocan un aislamiento antinatural entre las comunidades cercanas, por eso muchas veces se pierde el acceso a los servicios básicos o la interacción entre pobladores de la misma localidad. El desmedido privilegio que se le ha dado al tránsito vehicular está encerrando al ciudadano en espacios cada vez más estrechos y menos saludables, donde el hecho de caminar se vuelve más riesgoso e incómodo que transitar en automóvil. Otro caso frecuente y de interés para nuestra sociedad son los niños pequeños que se trasladan desde su hogar a los centros educativos. Esta situación es muy riesgosa para los pequeños, pues en la zona urbana deben atravesar carreteras congestionadas de automóviles y en la zona rural se enfrentan a depresiones y ríos.
4.3.- PUENTES DE GUADUA La idea de construir un puente de bambú viene ligada al empleo de materiales de la zona, maquinaria manual de bajo costo, pocos trabajadores y, sobre todo, una obra sin contaminación ambiental o destrucción de bosques. En otras palabras, es una opción económica, ecológica y, al mismo tiempo, educativa porque un trabajador que aprende a construir con bambú tendrá la posibilidad de ejercer este oficio con recursos propios. Para el diseño de este tipo de puentes no existen recetas porque cada caso tiene sus propias características funcionales, geológicas y topográficas. Como el bambú es un material natural, sus cañas no pueden ser idénticas y, por lo tanto, el material se escoge y se separa en grupos
de acuerdo a su diámetro y longitud. Por ejemplo, las cañas más gruesas y derechas se utilizan para los postes y diagonales a compresión mientras que las intermedias se dejan para las diagonales tensionadas y correas. Las que tienen alguna curvatura se aprovechan en los arcos y barandales, y las que tienen más de dos curvaturas se dejan para los pies de amigo o para los rieles del piso chorreado.
En general las guaduas que se utilizan en los puentes son largas y flexibles porque se acostumbran arquear hacia arriba, de esta forma la curvatura convexa hace que se neutralice la flexibilidad del bambú. En las orillas o en los extremos del puente, las guaduas se tensionan entre rocas, piedras o cimientos de concreto. La estructura habitualmente está conformada por grupos de 5 a 8 guaduas que se colocan de forma alternada con el extremo grueso o el delgado. Cuando el diseño del puente tiene vigas demasiado largas y la longitud de las guaduas es insuficiente, se deben unir cepa con cepa o cola con cola e introducir al final de ambas una varilla longitudinal que las sujete. Esta unión se rellena posteriormente con mortero. Por otro lado, cuando se construye una viga compuesta por varias hileras de guaduas hay que ubicar la unión entre ellas de forma traslapada, como se pegan los ladrillos de construcción. Para que un grupo de guaduas se comporte como una viga compuesta o arco, es necesario, además, amarrar todas las piezas a través de tornillos perpendiculares cada 1,5 a 2,0 metros. Este refuerzo es independiente del que se hace cuando la unión entre guaduas es longitudinal, pero, en general, todos los entrenudos que contienen tornillos se rellenan con mortero para evitar el aplastamiento. No obstante, este detalle constructivo añade sobrepeso a la estructura, pero, aunque es la única opción implementada, no parece ser la solución óptima.
4.4.- DISEÑO ESTRUCTURAL El diseño de la estructura puede aumentar o reducir la deflexión de una viga; por ejemplo, dos guaduas puestas una al lado de la otra horizontalmente (Figura N°6), se flexionan la mitad de lo que se flexionaría si la guadua estuviera sola (Figura N°5). Pero dos guaduas unidas verticalmente (Figura N°7) reducen esa flexión a la mitad. Estos sencillos pero lógicos y eficientes conceptos son la base del cálculo que se debe contemplar para realizar el diseño estructural.
Figura N.° 5. Deflexión con una guadua.
Figura N.° 6. Deflexión con dos guaduas unidas horizontalmente.
Figura N.° 7. Deflexión con dos guaduas unidas verticalmente.
UNIONES DE LA GUADUA EN EL DISEÑO
Unión de guaduas longitudinalmente.
Unión de guaduas transversalmente.
5.- ANALISIS ESTRUCTURAL En el siguiente análisis se consideran la existencia de distintas cargas que afectan directamente la funcionalidad y vida útil del puente en estudio, la primera de ellas es la carga muerta o estática la cual incluye el peso de toda la estructura así como de cualquier accesorio fija al mismo y por consiguiente están las cargas vivas que en este caso en particular al ser un puente peatonal representa el peso de la persona más la carga adicional que esta pueda trasladar a través del puente.
5.1.- CARGA VIVA: cada 2m Peso del hombre:
90kg
Peso de la carga del hombre:
70kg
Peso de animal de carga:
320kg
Peso de la carga que lleva el animal: 230kg Peso total:
710kg
Nota: como el peso está distribuido cada 2 metros se divide: 710/2 = 355kg Para llevar nuestro peso a kg.ml lo multiplicamos por el ancho de nuestro puente: 355*1,20: 426 kg.ml
5.1.1.- CARGA MUERTA: Longitud vigas horizontales: 27m * 4 = 108 ml 3.48kg.m * 108m: 375.84 kg
Longitud pilares verticales de madera: 6m * 4 = 24 ml 0.15 * 0.25 * 24 = 0.9m3 * 750kg.m3 = 675 kg (no influyen en la carga muerta) Longitud de pilares inclinados: 2.5m * 4 = 10ml 0.15 * 0.25 * 10 = 0.375m3 * 750kg = 281.25 kg (no influyen en la carga muerta) Longitud vigas transversales: 1.44m * 338 = 486.72 ml 486.72ml * 2.32 kg.ml = 1129.22 kg Cuerda principal: 26.23 m * 2 = 52.46 m 52.46 m * 0.18kg = 9.44 kg Peso de los tirantes de cuerda: 1.70 * 16 = 27.2 m 27.2 * 0.091kg = 2.47 kg Nota: (el peso calculado de la cuerda principal es de un diámetro de 2cm por consiguiente el diámetro necesario es de 12 cm; por lo cual se multiplica el peso anterior por 6 cuerdas para obtener el diámetro necesario. 9.44kg * 6 = 56.64 kg. (El peso de las vigas de apoyo no se toma en cuenta para el cálculo de la carga muerta de la estructura). Peso total carga muerta: 1516.97 kg Para la distribución de la carga en la luz del puente se divide: 1516.97 / 26 = 58.35 kgm
5.1.2.- FACTOR DE CARGA: CM*1.4 + CV*1.7
= 1.66
CM +CV
SUMA DE: CV + CM = 484.35 kg * 1.66 = 804.02 kg
5.1.3.- ANÁLISIS Y DISEÑO DE LAS VIGAS DE CARGA • Sección de cálculo: Ø12 cm. • Longitud más desfavorable: 2.00 m.
DATOS PARA EL CÁLCULO: Diámetro = 12 cm. Carga Q = 201 Kg / ml (Como el cálculo se le hace a una sola viga, la carga total se divide entre las cuatro vigas de carga, 804.02/4= 201 kg) Luz = 2,00 metros Resistencia característica = 102 Kg. / cm² (según tabla I) Kmod = 0,6 Kdef = 0,6 γm = 1,3 γ = 1,66
factor de carga
E = 95000 Kg. / cm 2 (módulo de elasticidad promedio del bambú)
5.1.4.- CÁLCULOS PREVIOS: ♦ Flecha máxima l / 500 = 200 / 500 = 0,40 cm. ♦ Tensión de cálculo Tc = 0,6 x (102 / 1,3) = 47,07 Kg. / cm² ♦ Momento de inercia I = (π X R4) / 3 = (π x 1296) / 3 = 1357,17 cm4. E x I = 1357,17 cm4 x 95000 Kg/ cm2= 128931.150 kg/cm2
5.1.5.- ESTADO DE COMPROBACIÓN A LAS DEFORMACIONES: Fc = (5/384) x [(q x L 4) / (E x I)] Fc = (5/384) x [(201 x 2,00 4) / (128931.150)] = 5
x (201X2, 004) = 3216x5 = 16080
384X (128931.150) =
49509561.6
= 0,00032 cm < 0,40 cm. OK = 0,00032 cm < 0,40 cm Cumple la flecha máxima, por lo que no se debe reforzar.
5.1.6.- COMPROBACIÓN A FLEXIÓN: Se trata de un forjado formado por vigas apoyadas sin limitación de movimiento en los nudos por lo que: M = (q x L2) / 8; M = (201 x 2,00²) / 8 = 100.5 Kgm 2 = 10050000 Kg.cm² Cortante = Q x L/2 = 201x2, 00/2 = 402 / 2 = 201 Kg
5.1.7.- MOMENTO RESISTENTE: W= (π x d³) / 32; W = (π x 12³) / 32 = 169.646 cm³. Uc = M / W < Tensión de Cálculo Ûc = 10005000 / 169646 = 58,98 Kg/ cm² < 102 Kg / cm². Cumple la condición ûc
5.1.8.- CALCULO DE COLUMNAS DE MADERA Para el cálculo de las columnas de madera, es conveniente el uso de las tablas…, pues estas columnas varían mucho según la clase de maderas y la longitud de las mismas en relación con su espesor, pero si es posible definirlas conservadoramente La Ecuación principal es: P/A=.3E/(L/D)2 Y L/D<50 (el alto entre el diámetro menor, menor a 50) Columna de de 15 cm *25cm diam. L=alto=6.00mts Resistencia max= 85 Kg/cm2
P= carga máxima en Kilogramos. A= área de la columna en cm2 =15x25= 375 cm2 E= modulo de elasticidad =112.000 Se escoge la menor dimensión de “D” = 15 cm Entonces 600/15=40<50 ok Si P/ 375 cm2 =. 14647,25 / (15x25) = 39,05 < 85 Ok.
Que en este caso es
aceptable: 39.05 Kg/cm2< 85 Kg/cm2
Para columnas cuadradas multiplicar un lado x 1,128 = Diámetro de columna redonda. NOTA: “la resistencia de estas columnas es igual a las columnas que se encuentran inclinadas a 45º con respecto al suelo”
5.1.9.- ANALISIS Y DISEÑO DEL CABLE PRINCIPAL
Longitud del cable: Xb: 13m Yb: 1.5m
Sb= xb
1 + 2/3* (yb/xb)2
=
13.115 m *2 = 26.23 m
Formula de la tensión
T= W *L
1+ L2 / 16 * F 2
2
Luz: 26.23 m Peso: 804.02 kg.m Flecha: 0.025 * 20 = 0.5 m Flecha total: 0.90 + 0.5 = 1.4
T = 49454,74 kg La resistencia a la tracción de la cuerda es de 7600kg/cm 2 (según tabla III)
Pb: 0.65 * 7600 = 4940 kg/cm 2 A = P = 49454,74 / 4940 = 10 cm 2 Pb
Revisión: Tensión: 49454,74 / 52.5 = 942 kgcm 2 Tensión que resiste la cuerda = 4940 kg/cm2 (La que resiste es mayor a la que necesita)
CALCULO DE LA DISTRIBUCION DEL PESO EN LOS TENSORES
T=
P*L Nº de tirantes
T = 804.02 * 20 / 16 = 1005.025 kg.m
CALCULO DEL DIAMETRO Y ALARGAMIENTO DE LOS TIRANTES
El diámetro es igual a 1.4cm su resistencia a la tracción es de: 3910kg/cm2 (por tabla III)
Alargamiento:
P*H D*E
105 -------- 158223
X = 210964 = E
140 -------- X
Alargamiento =
804.02 * 150 1.4 * 210964
= 0.41 cm
5.2.- CALCULO DE LAS PLANCHAS DE LAS COLUMNAS
Peso total que soportan: 49454,74 kg Numero de las columnas: 4 49454,74 =
12363,68 kg
4
12363,68 = 1.5
8242,46 =
82,42 cm
6.- PROCESO CONSTRUCTIVO Para la ejecución del proyecto se deben realizar una serie de pasos, en los cuales se incluye la búsqueda de la materia prima (Bambú) los Pilares para fundar El Puente y una serie de insumos menores (pernos, y herramientas manuales). De acuerdo al personal con el que contamos para la elaboración del puente se puede dividir en varios equipos de trabajo para demostrar el tiempo en la elaboración del mismo. (Equipos de cinco personas). (Equipo No. 1 Obtención de Materia Prima) El Bambú se encuentra a una distancia de 50 mts y 1 km aproximadamente de la zona de ejecución por consiguiente el tiempo de la recopilación y traslado es minino. (Equipo No. 2 Excavación de Fundaciones) Se requiere de la excavación de 4 huecos de 1mts2
y 2
mts de
profundidad para el asentamiento de los pilares principales del puente. Luego es necesaria la excavación de una zanja para posteriormente colocar un pilar posicionado en forma inclinada en relación con los pilares principales para la redistribución de las tenciones, formando un ángulo de 45 con respecto a la horizontal. Al tener material en la zona y realizado las fundaciones se procederán al posicionamiento de los pilares los cuales deben estar centrados en el hueco de fundación y en posición totalmente vertical, luego se debe rellenar y compactar adecuadamente. Las vigas de soporte se realizara con bambú de 12 cm de Diámetro y longitud de 7 mts, la longitud total de la viga es de 27 mts por lo cual se requiere de 8 trozos de bambú; El empalme se debe realizar como se indica en la figura:
La cominería se realizara con bambú de 8 cm de diámetro y longitud de 1,44 mts, se requiere de un total de 338 trozos para cubrir la longitud total del puente. Estas deben ser unidas de forma paralela, se recomienda utilizar cuerdas de fique para esta labor ver figura.
La cuerda principal tendrá un diámetro de 12 cm y una longitud de 26,23 mts serán de 1,4 cm de diámetro la longitud promedio será de 1,70 mts los cuales estarán distribuidos equitativamente a una longitud de 2 mts. Al estar las cuerdas en su posición final se debe colocar las vigas de extremo a extremo para posteriormente fija los tirantes a las misma a una distancia que se encuentra previamente calculada; luego se procede a extender y fijar la cominería dando así final al proceso constructivo quedando el punto listo para su funcionamiento.
RECOMENDACIONES
Entre las principales recomendaciones podemos decir que:
La mano de obra debería de ser la propia comunidad.
Cumplir a cabalidad con el proceso constructivo aquí descrito para garantizar la estabilidad y seguridad del puente.
En la medida de lo posible tratar el bambú con los químicos especiales para alargar su durabilidad y resistencia a los efectos ambientales y ataque de plagas.
Si el bambú no es tratado sustituirlo por uno nuevo en un periodo máximo de seis meses.
En caso de no conseguir el diámetro de bambú requerido, empalmar varios hasta lograr el diámetro necesario.
CONCLUSIONES El puente colgante hecho con bambú es bastante resistente y fácil de construir siempre y cuando el material esté presente en la zona y se cuente con suficiente personal de trabajo para hacer todos los amarres correspondientes a los empalmes de las guaduas. Las características mecánicas y físicas del bambú son buenas y en comparación con la madera su resistencia es ligeramente superior, además es un material que está revolucionando la construcción hoy en día y por eso es conocido como el “acero vegetal” sus construcciones son cada vez más comunes en Colombia y México y todo debido a sus nobles propiedades aptas para la ingeniería civil. El diseño estructural resulto ser bastante resistente a la tracción y compresión luego de realizados los cálculos, se hicieron en base a su capacidad máxima para sobreestimar los valores en caso de algún evento imprevisto que cause el tránsito de gran cantidad de personas; a puente lleno son 15 personas asumiendo que cada una ocupa 1m de espacio. Asimismo el análisis del puente con bambú supero las exigencias a las que se fue sometido, demostrado con cálculos lo dicho anteriormente. En resumen es un proyecto viable económicamente y que garantiza la seguridad de las personas al cruzar por el mismo y a su vez va a permitir la continuidad del desarrollo de la comunidad a pesar de las adversidades climatológicas en referencia a las crecidas del rio mocoties por motivo de las lluvias continuas…
Anexos
TABLA COMPARATIVA I RESISTENCI
MASA POR
RELACION
MODULO DE
RELACION
DE DISEÑO
VOLUMEN
DE
ELASTICIDAD
DE
(R)
(M)
RESISTENCIA
(E)
RIGIDEZ
(KG/CM2)
(KG/M3)
CONCRETO
82
2400
0.032
127.400
53
ACERO
1630
7800
0.209
2.140.000
274
MADERA
76
600
0.127
112.000
187
BAMBU
102
600
0.170
203.900
340
A
MATERIAL
(R/M)
(E/M)
(KG/CM2)
TABLA II PROPIEDADES MECANICAS DEL BAMBU EN CONDICION SECA
RESISTENCIA A COMPRESION (Kg/cm2)
825
RESISTENCIA A FLEXION (Kg/cm2)
856
MODULO DE ELASTICIDAD (Kg/cm2)
203.873
RESISTENCIA EN CORTANTE PARALELO A LA FIBRA
23
(Kg/cm2) RESISTENCIA A TENSION (Kg/cm2)
2038-3058
TABLA III CARACTERISTICAS DE LAS CUERDAS
Diámetro Resistencia Rendimiento Metraje Presentación mm a la tracción m x Kg m x Rollo Kg x Rollo KgF 6
770
58,8
220
5,0
8
1.360
33,3
220
7,0
10
2.040
22,2
220
10,0
12
2.900
15,4
220
14,5
14
3.910
11,1
220
20,1
16
4.910
8,7
220
25,6
18
6.310
6,8
220
33,0
20
7.600
5,6
220
40,1
22
8.910
4,5
220
49,1
24
10.490
3,8
220
58,0
26
12.190
3,3
220
68,0
BIBLIOGRAFIA
www.tec.cr/sitios/Vicerrectoria/vie/...23.../23-1%20p%2029-38.pdf web.catie.ac.cr/guadua/usos.htm
