PUENTE LEVADIZO
Los puentes son estructuras que facilitan la movilidad ya sea peatonal, automovilística o mixta en este caso se realiza un estudio de los principales esfuerzos a los que están sometidos sus partes principales en un puente elevadizo para tal fin se realiza un prototipo en madera en donde se demostrara dichos esfuerzos.
Los puentes son estructuras irremplazables lo que se podría hacer es variar sus materiales para la fabricación de estos.
Objetivos o
Identificar las zonas o elementos sometidos a mayor esfuerzo para determinar las cargas máximas que podría soportar sin sufrir ninguna variación en su estructura. Otro punto importante en este proyecto es determinar correctamente el factor de seguridad para este tipo de estructura. El puente consta con dos plataformas que se levantan en donde se calculara también el torque máximo que se puede aplicar.
DISEÑO BASICO
Marco teórico ¿Qué es un puente? Estructura construida con el fin de permitir a una vía de comunicación cruzar un cauce (río, barranco, etcétera) o bien atravesar otra vía de comunicación, sin que existan problemas de mezcla de los tráficos de ambas. En su construcción, se deben cuidar muchos e importantes aspectos, tales como: estabilidad, resistencia al desplazamiento y a la rotura, etcétera. Generalidades En realidad, la definición anterior no es del todo completa, pues sólo se considerará como puente si la separación entre apoyos supera los 10 m; si ésta estuviera comprendida entre los 3 y 10 m, se trataría de un “pontón”, y de una “tajea” si fuera menor de 3 m. El nombre de
viaducto suele asignarse a un puente cuando sus dimensiones son desproporcionadas con respecto al cauce que salva; éstas vienen dadas por la necesidad de evitar pendientes grandes en la vía de comunicación; así, si el obstáculo es un río, el viaducto atraviesa el valle por cuyo fondo discurre aquél. Un puente siempre recibe el nombre de la vía de comunicación que pasa sobre el mismo; por ejemplo, un puente por el que una carretera cruza sobre un ferrocarril, se denominará “puente de carretera”; cuando sobre el puente pasa un canal, recibe el nombre de
acueducto. Un puente es una construcción, normalmente artificial, que permite salvar un accidente geográfico como por ejemplo un río o un cañón para permitir el paso sobre el mismo. Su proyecto y su cálculo pertenecen a la Ingeniería Civil, siendo numerosos los tipos de diseño 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. [1] Un puente elevadizo es un tipo de puente móvil que se puede levantar con la ayuda de una instalación mecánica para así permitir el tráfico marítimo a través de un cuerpo de agua. Las
partes que se mueve se giran a través de un eje horizontal o a modo de bisagra para elevar la plataforma se utilizan cuerdas o cadenas acopladas en los extremos de cada plataforma.
Estos puentes son más complicados de construir que los fijos y tienen un presupuesto más elevado, se suelen construir en los pasos de embarcaciones para que los barcos pasen por debajo de ellos. Esquema del tipo de puente seleccionado:
Modelización y Análisis: Se utilizaron los siguientes materiales:
Tablero MDF Un tablero DM o mdf (sigla en inglés de Medium Density Fibreboard) es un aglomerado elaborado con fibras de madera (que previamente se han desfibrado y eliminado la lignina que poseían) aglutinadas con resinas sintéticas mediante fuerte presión y calor, en seco, hasta alcanzar una densidad media.
Presenta una estructura uniforme y homogénea y una textura fina que permite que sus caras y cantos tengan un acabado perfecto. Se trabaja prácticamente igual que la madera maciza, pudiéndose fresar y tallar en su totalidad. La estabilidad dimensional, al contrario que la madera maciza, es óptima, pero su peso es muy elevado. Constituye una base excelente para las chapas de madera. Es perfecto para lacar o pintar. También se puede barnizar (aunque debido a sus características no es necesario[cita requerida]). Se encola (con cola blanca) fácilmente y sin problemas. Suele ser de color marrón mediooscuro y es un tablero de bajo coste económico en el mercado actual. Básicamente se usa en la industria del mueble (en ebanistería para los fondos de armarios y cajones debido a que son muy baratos y no se pudren ni carcomen), la construcción e industrias afines, pero también se utiliza para hacer tallas y esculturas pegando varios tableros hasta conseguir el grosor adecuado, como soporte o lienzo de pintura, de base para maquetas, y como trasera de portafotos, posters y puzzles. [4] Caracteristicas:
[5]
Plywood El contrachapado, también conocido como multilaminado, plywood, triplay o madera terciada, es un tablero elaborado con finas chapas de madera pegadas con las fibras transversalmente una sobre la otra con resinas sintéticas mediante fuerte presión y calor. Esta técnica mejora notablemente la estabilidad dimensional del tablero obtenido respecto de madera maciza. [6] Tipos de contrachapados Contrachapado de calidad promedio con «chapa de exposición». Placa de contrachapado fenólico de alta calidad para verter hormigón (encofrado). Contrachapado de abedul.
La presentación más común de este material es en tableros de 4×8 pies, 1,22×2,44 metros, en grosores que van de los 3 mm hasta los 36 mm en casi cualquier tipo de madera, predominando las maderas blandas. Existe una gran variedad de madera contrachapada. Suelen hacerse tableros de pino y abeto para uso industrial y la construcción. Asimismo podemos encontrar tableros enchapados con maderas decorativas como el roble rojo, abedul, arce, loan (caoba filipina), caobilla, entre otras maderas duras. Los tableros para usos interiores suele presentar una resistencia limitada a la humedad, en contraste, tenemos tableros en los que se usa pegamentos especiales basados en fenol-formaldehido, capaces de resistir la podredumbre y prevenir el hojeo de las capas del material, muy aptos para ambientes exteriores y marinos o para encofrados de hormigón. Existe el «contrachapado de aviación», muy resistente y ligero, elaborado de caoba o abedul, usado para fabricar aviones. Uno de los aviones creados con este material fue el célebre bombardero británico «de Havilland Mosquito» usado durante la segunda guerra mundial. [6]
[7] Se tomo como traccion minima admisible 0.35N/mm2
Descripción de algunos esfuerzos presentes en la maqueta:
Tracción
[2]Se denomina tracción al esfuerzo interno a que está sometido un cuerpo por la aplicación de dos fuerzas que actúan en sentido opuesto, y tienden a estirarlo.
Compresion
[3]El esfuerzo de compresión es la resultante de las tensiones o presiones que existe dentro de un sólido deformable o medio continuo, caracterizada porque tiende a una reducción de volumen del cuerpo, y a un acortamiento del cuerpo en determinada dirección.
Flexión
En ingeniería se denomina flexión al tipo de deformación que presenta un elemento estructural alargado en una dirección perpendicular a su eje longitudinal .El rasgo más destacado es que un objeto sometido a flexión presenta una superficie de puntos llamada fibra neutra tal que la distancia a lo largo de cualquier curva contenida en ella no varía con respecto al valor antes de la deformación. El esfuerzo que provoca la flexión se denomina momento flector.
Factor de seguridad El esfuerzo de diseño es ese nivel de esfuerzo que puede desarrollarse en un material al mismo tiempo que se garantiza que que el miembro cargado es seguro. El factor de diseño N es un numero entre el cual se divide la resisitencia reportada de un material para obtener el esfuerzo de diseño
METODOS DE DISEÑO Y GUIAS PARA SELECCIONAR FACTORES DISEÑO Se debera aplicar las experiencias de diseño y el conocimiento analizados en la seccion precedente para determinar un factor de diseño para una stuacion particular. Por ultimo es responsabilidad del diseñador establecer el factor de diseño para garantizar la seguridad del componente que se esta diseñando, al tiempo de lograr un diseño efectivo en cuanto a costos. Tabla 3-2 Criterios para esfuerzos de diseño-Esfuerzos normales directos.
Forma de carga Estatica Repetida Impacto a choque
material ductil
material fragil
= /2 = /8 = /12
= /6 = /10 = /15
DISEÑO DETALLADO Calculos: [7]Datos de la madera:
Datos para el diseño
La resistencia a la tracción tomada para el diseño será de
= 0.35 /
El factor de seguridad FS=8 tomado de la tabla, considerando como una carga repetida.
Desarrollo
= Calculo del área
= (2 ∗ 10) − (3 ∗ 2) = 14 Calculo de la fuerza que soportara la estructura
=∗ = 0.35[ ] ∗ 14 = 4.9 ≈ 5
Calculo de la fuerza requerida
= = = 58 = 0.625 La fuerza requerida en cada lado del puente es:
= 0.625 2 = 0.3125 Análisis de las fuerzas en los miembros de las estructuras Estructura
Análisis en el nodo D
∑ = 0 ∗ sin(51) = 0.3125 = 0.402 ∑ = 0 − ∗ (51) = 0 = 0.25299 Análisis en el nodo C
∑ = 0
−0.402∗(39) − ∗ Cos(39) = 0 = 0.402 ∑ = 0 − − 0.402 ∗ (39) + 0.402∗ (39) = 0 = 0 Análisis en el nodo D
∑ = 0 −0.402∗(39) − ∗ Cos(39) = 0 = 0.402 ∑ = 0 − −0.25299+0.402∗ (51) − 0.402∗ (51) = 0 = −0.25299 Análisis en el nodo B
Este nodo tiene es similar al nodo C por lo que sus fuerzas son:
= = 0.402 = 0.402
Análisis en el nodo A
∑ = 0 +0.402∗ Sin(51) = 0 = 0,3125 Calculo de la relación de transmisión.
Tomando de referencia que las plataformas son levantadas a 5 rev por segundo en las poleas.
= = 20 28 ∗ 30 = 21.42
Es la velocidad de giro del eje donde están sujetados las cuerdas que levantan las plataformas.
Estos cálculos son validos para la otra parte del puente.
Prototipo:
Experimentación:
Puente descendido
Puente Elevado
Especificaciones técnicas: Maxima Carga: 5 N en cada plataforma Altura: 200 mm Ancho: 150 mm
Conclusiones El peso máximo que puede soportar el puente es de 5 N en el punto crítico ubicado en
la parte central del puente. Cuando un peso sobrepasa al máximo los miembros que soportan a la plataforma
fallaran ya que sus secciones transversales son menores en comparación con la plataforma. Para los cálculos no se considera los esfuerzos en la plataforma puesto que dadas las
condiciones de construcción de la maqueta la plataforma tiene mayor área transversal que los miembros que soportan la estructura del puente. Para el análisis se dio principal importancia al esfuerzo de tracción con el que se
determinó la carga máxima.
Plano General (Anexos) Planos Particulares( Anexos)
REFERENCIAS: [1]«Puentes Levadizos». [Online]. Disponible en: http://es.slideshare.net/Juliorci/puenteslevadizos. [Accedido: 18-feb-2015] [2]«Tracción - Wikipedia, la enciclopedia libre». [Online]. Disponible en: http://es.wikipedia.org/wiki/Tracci%C3%B3n. [Accedido: 18-feb-2015] [3]«Esfuerzo de compresión - Wikipedia, la enciclopedia libre». [Online]. Disponible en: http://es.wikipedia.org/wiki/Esfuerzo_de_compresi%C3%B3n. [Accedido: 18-feb-2015] [4] «Tablero de densidad media ». [Online]. Disponible en: http://es.wikipedia.org/wiki/Tablero_de_fibra_de_densidad_media. [Accedido: 18-feb-2015] [5] «Tableros mdf». [Online]. Disponible en: http://www.masisa.com/col/productos/tableros/mdf/. [Accedido: 18-feb-2015] [6] «Contrachapado». [Online]. Disponible en: http://es.wikipedia.org/wiki/Contrachapado. [Accedido: 18-feb-2015] [7]«Bosque - Google Libros». [Online]. Disponible en: https://books.google.com.ec/books?id=65HoZgVQ6ZIC&pg=PA51&lpg=PA51&dq=resistencia+ a+la+tracci%C3%B3n+de+plywood&source=bl&ots=WVjdplnevz&sig=znAyrnG7PEt38DsuBHQjJ Rs0dw&hl=es&sa=X&ei=1k7nVLu5AomZNpa6gMgB&ved=0CE4Q6AEwCQ#v=onepage&q=resistenci a%20a%20la%20tracci%C3%B3n%20de%20plywood&f=false. [Accedido: 18-feb-2015]
