TRABAJO COLABORATIVO 1 ESTÁTICA Y RESISTENCIA DE MATERIALES
TUTOR VICTOR HUGO RODRIGUEZ
PARTICIPANTES GRUPO 212019_4
OSCAR OSWALDO QUINTERO COD. NESTOR ORLANDO ALARCON COD. 1018408711 LUIS GERMAN CRISTANCHO COD. 80549482
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA COLOMBIA MARZO DE 2016
INTRODUCCION Este trabajo se realizó con el propósito de aclarar los conocimientos sobre cómo realizar las cubiertas de una estructura, analizar que materiales son los convenientes y las medidas apropiadas para brindarles la seguridad de los usuarios y garantizar un trabajo de calidad y satisfacción. Cada uno de los integrantes del grupo colaborativo aporto soluciones para desarrollar el trabajo con lo requerido y así fortalecer el aprendizaje ya que es muy importante para cada una de nuestras vidas.
OBJETIVOS
Fortalecer nuestros conocimientos y ponerlos en práctica en el desarrollo del trabajo. Conocer los materiales y diseños de cubiertas para las estructuras. Realizar los ejercicios para aprender a hallar momentos de fuerza, las tensiones, ángulos que forman las cuerdas.
Primera fase del trabajo colaborativo Seleccionar un tipo de estructura para puente o cubierta, en la figura 1 se pueden ver algunos tipos de estructura para cubierta.
Dibujar la estructura primero en tres dimensiones y luego sacar una sección de ella en dos dimensiones, los dos dibujos deben llevar todas las medidas (acotación), especificar el tipo de material seleccionado (tabla c-1), dibujar todas las cargas o fuerzas externas. Tamaño de la estructura: Frente (6 a 8m), Altura (3 a 4m), Profundidad (10m) Nodos mínimos en el frente: 10
Hacer el Diagrama esfuerzo – deformación de acuerdo al material seleccionado y entregar un listado de características asociadas al tipo de armadura elegida.
PASO 1. SELECCIÓN DEL TIPO DE ESTRUCTURA E D
F
C
G
B A
1.723 mm
H I
30° P
N
O
6m
M
L
K
PASO 2. DETERMINAR EL AREA A CUBRIR
J
6m
10 m
4m
De donde se obtiene para la cercha que: L (luz) = 6 m f = (L/2) tangθ = (6 m/2) tang30° = 1.7 m Otros valores geométricos que se definen son: Longitud de la cuerda inferior (LCI) = L = 6 m Longitud de la cuerda superior (LCS) = L/cosθ = 6 m /cos 30° = 6.9 m Número de nodos en la cuerda superior (n). n = 14 Ahora se procede a calcular las longitudes de las barras que no se conocen:
E D
F
B A
H I
30° P 0.75m
1.7 m
G
C
O
N
M
L
K
J
0.75m 0.75m 0.75m 0.75m 0.75m 0.75m
6m
AB = BC = CD = DE = EF = FG = GH = HI = 6.9 m / 4 = 1, 7 m BP = HJ = 1, 5 m tang30° = 0, 43 m CO = GK = 0.75 DN = FL = 0. 88 EM = 0.98 BO = HK = 0.69 CN = GL = 0 .81 DM= FM = 0.93 IJ = JK = KL = LM = MN = NO = OP = 0.75 m
Se llevan estos valores ala tabla 2 BARRA AB BC CD DE EF FG GH
LONGITUD (m) 1.7 1.7 1.7 1.7 1.7 1.7 1.7
0.75m
HI IJ JK KL LM MN NO OP BP HJ CO GK DN FL EM BO CN DM FM GL HK
1.7 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.43 0.43 0.75 0.75 0.88 0.88 0.98 0.69 0.81 0.93 0.93 0.81 0.69 28.81
PASO 3. DETERMINAR EL NÚMERO DE CERCHAS (N) QUE SE REQUIEREN
Se define un espaciamiento entre cerchas s = 2 m De manera que el número de cerchas que se requieren son:
N = (profundidad del terreno / s) + 1 = (10m/2m) + 1 = 5 + 1 = 6 Se muestra que si el espaciamiento es de 2 m, se requieren 6 cerchas para cubrir una longitud de 10 m.
PASO 4. DETERMINAR EL AREA DE INFLUENCIA DE UNA DE LAS CERCHAS (Ac) Para una de las cerchas que no esté en los extremos se tiene que: Ac = s x LCS = 2 m x 6.9 m = 13.8 m2
PASO 5. SELECCIONAR EL PERFIL CON EL QUE SE VA A CONSTRUIR LA CERCHA La cercha se construirá con perfiles de acero compuesto por dos ángulos de lados iguales L50x50x6 o Angulo doble
PASO 6. SELECCIONAR EL PERFIL, EL NÚMERO Y LA LONGITUD TOTAL DE LAS CORREAS Se usaran correas de celosía construidas con varilla de acero y con una densidad de 5kg/m
Para la cubierta se usara teja eternit No 8 según tabla especificaciones tejas eternit Para cada pendiente se requiere cubrir 3.45m de longitud de la cuerda superior más 0.16m de voladizo para un total de 3.61m, (3.61m / 2.3m =1.57) 1.57 tejas, para cubrir los 2m de ancho para el área de influencia para la cercha se requieren 2m / 0.873 = 2.3 tejas para un total de 1.57X1.57X2.3 para un total de
5.67 tejas con un peso de 27.30kg por teja según tabla especificaciones tejas eternit. El número de correas por cada pendiente serán de 5 separadas 1.7m una de la otra para un total de 10 correas para las dos pendientes por lo cual se requiere una longitud de 10X 2m del ancho del área de influencia igual 20m de correa por cercha
PASO 7. ESTABLECER LA VELOCIDAD MÁXIMA DEL VIENTO EN LA LOCALIDAD En Bogotá la velocidad promedio del viento es de 7.5 km/h (2.0 m/s), y la máxima es de 11,2 km/h (3.0 m/s).
PASO 8. ESTABLECER LAS CARGAS A DISTRIBUIR EN LA ESTRUCTURA CV = 70Kg/m2 x Ac x g CARGAS VIVAS (CV): CV = 70Kg/m2 x 13, 8 m2 x 9, 81 m/s2 = 9.476,46 N CARGAS MUERTAS (CM): Peso propio de la cercha: Sumatoria de la longitud de las barras x densidad lineal del perfil seleccionado x gravedad = 28,81 m x 2,22 kg/m x 9,81 m/s2 = 627,4 N Peso de las correas: Sumatoria de la longitud de las correas x densidad lineal de la celosía x gravedad = 12 m x 5 kg/m x 9,81 m/s2 = 588,6 N Peso de las tejas: Numero de tejas en el área de influencia x Peso de la teja = 9,2 x 17,06 kg x 9,81 m/s2 = 1.539,7 N Cargas de viento: Pd x Ac (con Pd = (1/2) ρ v2) = (1/2)(1,2 kg/m2) (5,14 m/s)2,(10,4 m2) = 164,9 N/m2
De donde CM = 314,5 N + 588,6 N + 1.539,7 N + 164,9 N = 2.607,7 N CARGA TOTAL (CT) = CV + CM = 7.141,7 N + 2.607,7 N = 9.749,4 N = 10 kN PASO 9. DISTRIBUIR LAS CARGAS EN LOS NODOS DE LA ESTRUCTURA [W = CT/n – 1)] W= 10KN / (14-1) W=0.769 KN PASO 10. DIBUJAR LA CERCHA GEOMETRICAS Y DE CARGA
CON
LAS
ESPECIFICACIONES
1.546,25N 1.546,25N
1.546,25N 1.546,25N
1.546,25N
E F
D
1.546,25N
G
C 773.125N
A
1.546,25N
B
H
30° O
Ñ
N
M
L
K
J
773.125N
I
Resolver los 3 ejercicios propuestos, mostrando el diagrama de cuerpo libre, explicando paso a paso el desarrollo 1. Dos cables están unidos en “V” y cargados con un peso dado en Newton (P= xxx seleccione una cifra de tres dígitos) ejemplo 250N. Hallar las tensiones en los cables.
La selección de los tres dígitos es 634 N.
Es necesario hallar las tres tensiones de las cuerdas. Aplicamos el siguiente plano.
T3 = 634 ∑
∑
(
(
)
)
Las tensiones de las cuerdas son T1= 609.6 N T2= 323.088N T3= 634N 2. determine el momento de la fuerza dada en kilo Newton (F= xx seleccione una cifra de dos dígitos) respecto al punto O.
El número escogido es 70 KN
Solución Enfoque escalar ( )
Enfoque vectorial
( )
3. Si la tensión en el cable AB está dada en newton (TAB= XXXX N, seleccione una cifra de cuatro dígitos) determine las componentes Fx, Fy, Fz de la fuerza que dicho cable ejerce sobre el apoyo A, así como los ángulos que forma dicho cable con los ejes X, Y y Z.
El número seleccionado es 1800 → →
→
→ |→ | |→ | |→ |
√ →
|→ |
→ → → → |→ | → |→ | → |→ |
CONCLUSIONES Con el desarrollo de este trabajo hemos estudiado los pasos para la realización de la cubierta de una estructura, conocimos los diferentes materiales y las especificaciones de ellos para saber cuáles sé deben utilizar, evidenciamos que hay factores que influyen en la construcción de la misma, los cuales se deben tener presente para asegurar y garantizar el trabajo. Se han aclarado conocimientos gracias a la participación y colaboración de los compañeros del grupo.
BIBLIOGRAFIA
http://campus06.unad.edu.co/ecbti05/mod/lesson/view.php?id=9231
http://campus06.unad.edu.co/ecbti05/mod/resource/view.php?id=17709
http://www.manualespdf.es/manual-estructuras-metalicas/
