Procedimiento-de-Calculo-Puente-de-Palitos-de-Madera.pdf

estática

1. 1. MEMORIA DE CÁLCULO DE UN PUENTE DE PALITOS DE
MADERA

1.1. Introducción
1.2. Objetivo General
1.3. Objetivos específicos
1.4. Estado del arte
1.5. Metodología
1.6. Resultados
1.7. Análisis
1.8. Conclusiones
1.9. Recomendaciones

2. 1.1. Introducción
Las estructuras civiles presentes en cada sociedad afectan a aspectos humanos,
sociales, ecológicos y económicos. Así que, el buen diseño y calidad de estas
estructuras son objetivos de la ingeniería civil.
Las estructuras durante su vida útil deben proporcionar seguridad frente a fallos
y la funcionalidad de servicio previamente establecida.
Por lo tanto, un mal diseño, una mala construcción y un mantenimiento pobre,
sumados a un uso incorrecto y a nuevas condiciones ambientales o incremento
de las cargas, pueden llegar a colapsar la estructura o pueden hacer necesaria
la reparación y/o refuerzo de la misma.
El objetivo del presente trabajo es realizar un puente de palitos de madera
basados en el diseño del Puente Sioux Narrows en Kenora, Canadá. Con un
peso máximo de 2 Kg. Y que soporte una carga mínima de 150kg, se empezó a
construir dicho puente con el análisis estructural y con los resultados se rediseñó
el acomodo de los principales elementos estructurales; con este trabajo se
pretende recordar, organizar y complementar, bajo una forma de aplicación
práctica, los conocimientos adquiridos en el curso de Diseño estructural en
edificaciones.
1.2. Objetivo General

Este trabajo se plantea con el objetivo principal de elaborar un puente basándose
en un diseño ya construido y verificar el análisis y diseño estructura en un puente
de palitos de madera para soportar una carga mínima de 150 kg. y con ello
aplicar los conocimientos adquiridos en el curso.
1.3. Objetivos Específicos
Para llevar a cabo este objetivo ha sido necesario marcarse otros más
específicos:
-Conocer el diseño del puente de Sioux Narrows en Kenora, Canadá
-Construir un puente de palitos de madera.
-Acomodar los elementos del puente de manera que resistan una carga mínima
de 150 kg.
- Utilizar programas computacionales para el análisis de la estructura. (AutoCAD
y SAP2000)

3. -Utilizar el criterio de diseño personal para la elaboración y el rediseño de los
elementos estructurales del puente.
1.4. Estado del arte
Una de las áreas donde más trabajo tiene la ingeniería civil es el Diseño
Estructural, que es muy interesante y tiene una aplicación más que útil en el
mundo industrial. Son el arquitecto y el diseñador quienes se encargan de crear
la estructura y darle las proporciones correctas. Por principio de cuentas, el
diseño estructural se encarga de investigar qué puede ofrecer un material y
cuáles características lo convierten en único, así como los costos que tendrá y
sus propiedades, tales como aislamiento térmico y acústico, impermeabilidad,
entre otras. Los expertos señalan que este diseño se compone de dos partes: la
intuición de los creadores y el método científico.
El diseño estructural se compone de los siguientes cinco elementos:
Estructuración: se proponen ubicaciones y dimensiones que permitan afinar un
proyecto.
Análisis: se utilizan programas computacionales que brindan los
desplazamientos y elementos mecánicos de los componentes de la estructura.
Diseño: cuando ya se poseen los elementos mecánicos, se proporcionan las
dimensiones y armados de los miembros de la estructura.
Dibujo: se arman los planos.
Memoria de cálculo: se mencionan las cargas vivas y muertas, así como
ejemplos de diseño.
1.5. Metodología
Se buscó en internet los diferentes tipos de puentes y se optó por la elaboración
de un puente de armadura.
Los puentes de armadura están compuestos por elementos conectados. Tienen
una superficie sólida y un entramado de vigas con uniones articuladas para los
costados. Los primeros puentes de armadura eran de madera, pero los
modernos usan metales, como hierro forjado y acero.

4. Se escogió el diseño del puente Sioux Narrows en Kenora, Canadá.
Se dibujó en 3D en AutoCAD y se rediseñaron algunos elementos para un mejor
soporte. Se exporto a SAP2000 y se analizó con las secciones, materiales y
cargas correspondientes a los palitos de madera.


Construcción del puente de palitos de madera.
Materiales:
-2 kg de palitos de madera.
-Resistol blanco 850
Una vez completado el análisis se procedió a pesar los palitos de madera y
contabilizar cuantos contenía por kilogramo, seguido de esto se construyeron las

5. bases del puente los cuales tienen una altura de 20cm. Se elaboraron los
largueros de base a base y se dejó secar por 24 hrs.

6. 1.6. Resultados
Con el puente ya modelado en 3D en AutoCAD y analizado en SAP2000, se
realizó un rediseño de los elementos del puente a nuestro criterio de diseño y se
volvió a analizar obteniendo una mayor eficiencia en nuestro puente para
soportar las cargas a las que estará expuesto este.

Los elementos del puente son:

Totales:
Cuerda superior:
Cuerda inferior:
Elementos en Diagonal:
Elementos Verticales:

7. 1.7. Análisis

DIAGRAMA DE DEFORMACIONES DEL PUENTE


DIAGRAMA DE CORTANTES DEL PUENTE

8. DIAGRAMA DE TORSIÓN DEL PUENTE




DIAGRAMA DE MOMENTOS DEL PUENTE

9. 1.8. Conclusiones
Obtuvimos una estructura creada por nosotros, con base a puentes existentes,
tomando como punto de equilibrio todas las ventajas de cada uno, teniendo
consigo un puente resistente de tensión y compresión; el peso del puente es de
1.7 kg aproximadamente y de carga máxima soportada alrededor de 300kg.
Estamos conscientes de que la forma y la estructura del puente es favorable
para que el resultado que queremos, que es aguantar la mayor carga con menos
peso posible del puente.

1.9. Recomendaciones
Haga un estudio global del modelo de puente e intente calcular los esfuerzos
sobre los elementos principales para dimensionarlos proporcionalmente y no
utilizar más peso donde no se necesita. Así se optimizará el uso del material y
no habrá desperdicios de peso. Lo ideal sería que, en el momento de la falla del
puente, todos los elementos del modelo estuvieran trabajando al máximo y se
rompieran al tiempo.
Buenas uniones. La mayoría de las fallas de los modelos ocurre en las uniones
ya que éstas son puntos de concentración de esfuerzos y debilidad constructiva.
En uniones a compresión es apreciablemente fácil la construcción y sólo se
necesita verificar que haya buen contacto entre los elementos. Las uniones que
funcionarán a tracción son más críticas; para éstas se podría aumentar el
espesor de los elementos en la parte cercana al nudo o reforzar la unión con
elementos adicionales. Siempre es mejor que la unión se haga por los lados y
no punta con punta, de esta manera se tiene más superficie de contacto, la cual,
con Resistol blanco, resistirá como esfuerzo cortante, la tracción entre los
elementos principales de la unión.