UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTAD DE ARQITECTURA, URBANISMO Y ARTES
MODELACIÓN ESTRUCTURAL PUENTE CON MADERA BALSA CÁTEDRA: Chaparro Mendez, Jose Alex Chilet Cama, Wilber Pacora Perez, Carmen Luisa GRUPO: Ascencio Huamani, Jennifer Inchi Champi, Pamela 2016-1
ÍNDICE INTRODUCCIÓN: ..................................................................................................................... 3 OBJETIVOS .............................................................................................................................. 4 METODOLOGÍA ........................................................................................................................ 4 UBICACIÓN ............................................................................................................................... 4 MATERIALES ............................................................................................................................ 5 PROCESO DE DISEÑO ............................................................................................................ 5 Primeros bocetos ................................................................................................................... 6 PROCESO CONSTRUCTIVO .................................................................................................. 7 RESULTADOS ......................................................................................................................... 10 ANÁLISIS DE NODOS ......................................................................................................... 11 LAS CARGAS DISTRIBUDAS ............................................................................................. 15 CONCLUSIÓN ......................................................................................................................... 19
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INTRODUCCIÓN: El presente informe está realizado con la intención de archivar los apuntes hechos en la práctica de campo que consiste en construir un puente hecho con madera balsa que soporte la mayor cantidad de peso posible. Existió todo un procedimiento que se siguió para lograr recopilar los datos requeridos como la deformación de la viga, la carga máxima que soporta la estructura, etc. El fin de este trabajo es ganar experiencia en el aspecto estructural de un elemento arquitectónico, de este modo poder diseñar teniendo en cuenta la auto-sustentación física del proyecto. El comportamiento de la estructura nos ayudará a comprender la distribución de cargas.
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OBJETIVOS Diseñar un puente capaz de soportar el mayor peso posible aplicándole carga distribuida y cargas concentradas con el fin de conocer el comportamiento estructural de un sistema de barras.
METODOLOGÍA Se investiga el lugar donde se ubicara el puente, de ello se analiza el entorno y las necesidades que requiere paso siguiente se realiza un boceto y una vez aprobado se pasa a construir un modelo a escala para observar en tres dimensiones las proporciones y predecir el comportamiento de la estructura frente a esfuerzos verticales, una vez aprobado el modelo en la crítica recibida se pasa a construir el modelo con madera balsa para ser probado finalmente aplicándole peso y ver la capacidad de carga de la estructura.
UBICACIÓN El puente Bella Unión que se encuentra en el cruce de la Avenida Perú y Av. Nicolás Dueñas, en San Martín de Porres, alberga más de 250 mil conductores particulares, taxistas y transportistas masivos que viene del Callao, Carabayllo y San Martín de Porres, hacia el Centro de Lima y San Miguel. Nuestra propuesta será un puente en arco de acero de 60 metros de largo por 10 metros de ancho, con un mástil de 40 metros de altura.
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MATERIALES
Madera balsa de 4x4 mm Madera balsa de 1x4 mm Plancha de balsa de 4x4 mm Pegamento Regla
PROCESO DE DISEÑO Inicialmente comenzamos mirando diversas imágenes de puentes estructurados como ejemplos para tener una mejor visión de lo que podríamos elaborar. El puente en el cual nos llamó la atención y utilizamos como guía fue el de la imagen mostrada.
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Primeros bocetos
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Revisando diversos vigas nos dimos cuenta que se parte de la estructura horizontal y finalmente se resuelve la transmisión de cargas hacia el suelo siguiendo la lógica de tetraedros que posee la viga principal. Todo lo mencionado fue dibujado en un primer boceto que fue presentado en crítica y aprobado para empezar a realizar los primeros modelos tridimensionales
PROCESO CONSTRUCTIVO 1. Unos de los primeros pasos que dimos fue dibujar el diseño en AutoCAD para tener mayor precisión al momento de cortar la madera balsa, se comienza cortando los arcos de una plancha de balsa de 4x4 mm para tener unido el encuentro central. 7
2. Se continúa cortando barras de diferentes tamaños y tallándolas de distintas formas para que sean encajadas unas con otras o en los encuentros, se comenzó haciendo la viga principal, los tres arcos donde se distribuirán las cargas de los esfuerzos verticales.
3. Continuando con el proceso, decidimos trabajar con los encuentros desarrollándolo sin romper la triangulación ni la trama principal, haciendo que estas varillas se estructuren en tres dimensiones sin romper la triangulación.
PLANTA
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CORTE
REFUERZO CON MADERA BALSA LAMINADA
PERFIL LATERAL 4. Después procedimos a reforzar los arcos con madera balsa laminada para mayor soporte, debido a que en esta se distribuye la carga. 9
RESULTADOS
P1
P2
P3
D
E
F
O
R
M
A
C
I
Ó
N
SIN CARGA 4 LADRILLO 10 LADRILLOS 12 LADRILLOS 16 LADRILLOS 16LADRILLOS + 1 PERSONA 30 LADRILLOS
P4
P5
P6
P7
P8
P9
P10
P11
P1 21
P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 P11 21 18.2 14.5 12.5 11.6 12.5 14.5 17.9 21 21
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21 18.1 14.5 12.5 11.6 12.5 14.5 17.8 20.9 20.9
20.8 20.8 18.1 14.5 12.5 11.6 12.3 14.5 17.8 20.9 20.9 20.8 20.8 18 14.5 12.5 11.6 12.3 14.4 17.6 20.9 20.9 20.8 20.8 17.9 14.5 12.5 11.6 12.3 14.3 17.6 20.9 20.8 20.5 20.4 17.9 14.5 12.5 11.5 12.3 14.3 17.6 20.8 20.8 20.5 20.4 17.9 14.4 12.5 11.5 12.3 14.3 17.3 20.4 20.7
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ANÁLISIS DE NODOS
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LAS CARGAS DISTRIBUDAS Se empieza a coloca el peso de la siguiente manera:
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SE LE PUSO 30 LADRILLOS QUEE EQUIVALEN A 81 Kg
50 Kg + 16 LADRILLOS (43.2) = 93.2
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40 LADRILLOS = 108kg
Al colocar 40 ladrillos el puente cayó, al ver los restos nos sorprendimos al percatarnos que los arcos estaban intactos y lo curioso fue que ninguna pieza resulto rota (salvo las que fueron aplastadas por los ladrillos) ya que las barras del puente se despegaron, esa fue la falla de puente.
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CONCLUSIÓN Tras la ejecución del ejercicio podemos observar como las cargas se transmiten a través de las barras, se concentran en un nodo y vuelven a distribuirse, por ello es necesario realizar los encuentros de las barras de manera precisa para no provocar fallas en la estructura por una mala construcción. En la estructura, existen elementos que trabajan a flexión, compresión y tracción, los elementos que trabajan a flexión y compresión (viga y arco) deben tener un grosor mayor para resistir el quiebre de los esfuerzos provocados por las cargas. Sin embargo, los elementos a tracción pueden ser más delgados porque no tienen un pandeo notable a excepción cuando las varillas tienen mayor longitud pues están propensas al pandeo. Es recomendable revisar elementos como los nodos o barras para asegurarse de que no falle por mala construcción, usar varillas de menor longitud pues estas resisten mayores esfuerzos. El modelo propuesto está diseñado para que se construya de acero
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