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UNIVERSIDAD NACIONAL “SANTIAGO ANTUNEZ DE MAYOLO” FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL

CARRERA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

TRABAJO DE INVESTIGACIÓN COMPORTAMIENTO DE LOS CABLES PRINCIPALES Y LAS TORRES DE SUSTENTACIÓN DE UN PUENTE COLGANTE SOMETIDO A CARGAS ESTÁTICAS, EN LA CIUDAD DE HUARAZ - DEPARTAMENTO DE ANCASH - 2014

AUTORES ISIDRO EVARISTO MILLER MAYHUAY MARCOS HARVEY HERVERT MELLIZO SAENZ IVAN MONTES CHAVÉZ LUIS ANGEL TREJO CLEMENTE MARCO

HUARAZ – PERÚ 2014

INDICE

CAPITULO I 1.1- ANTECEDENTES:---------------------------------------------------------------------- 6 1.2- JUSTIFICACION:----------------------------------------------------------------------- 8 1.3- PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA:-------------------------------------------- 8 1.4- MARCO TEORICO:-------------------------------------------------------------------- 9 1.5- OBJETIVO:------------------------------------------------------------------------------ 10 1.5.1- OBJETIVO GENERAL 1.5.2- OBJETIVO ESPECIFICO 1.6- DEFINICION DE VARIABLES:---------------------------------------------------- 10 1.7- DEFINICION DE TERMINOS:------------------------------------------------------ 11 1.8- HIPOTESIS:----------------------------------------------------------------------------- 11 CAPITULO II 2.1- METODOLOGIA:--------------------------------------------------------------------- 12 2.2- TIPO DE INVESTIGACION: ------------------------------------------------------- 12 2.3- PROCESAMIENTO Y ANALISIS DE INFORMACION:---------------------- 13 CAPITULO III 3.1- RESULTADOS:----------------------------------------------------------------------- 21 CAPITULO IV 4.1- DISCUSION:---------------------------------------------------------------------------- 23 CAPITULO V 5.1- CONCLUSIONES:-------------------------------------------------------------------- 24 5.2- RECOMENDACIONES:------------------------------------------------------------- 24 5.3- REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS:--------------------------------------------- 24 CAPITULO VI 6.1- ANEXOS:-------------------------------------------------------------------------------- 25

2

RESUMEN Los puentes colgantes están diseñados para unir distancias de grandes luces, en el presente trabajo se diseñó, analizó y calculó un puente colgante utilizando como material principal palitos de fósforo, cables y cola sintética. Para poder realizar este trabajo, primero se realizó el diseño del puente, escogiendo para la viga de rigidez el modelo “Prall” y para las torres de sustentación el modelo en forma de “K”, luego se realizó el análisis y cálculos para que el puente resista una carga estática de 135 Kg fuerza, para ello se utilizó una calculadora HP con el programa de “análisis de armaduras”, obteniendo como resultados que la mayor cantidad de palitos de fósforos a unir sería de 4 palitos unidos, obteniendo una resistencia al unir los 4 palitos de fósforos de 28 Kg fuerza, ya que la resistencia del palito de fósforos de 7 kg fuerza a tensión y compresión, una vez obtenidos los cálculos y la cantidad de palitos se procedió a armar la estructura del puente colgante. Finalmente se realizó los cálculos para el 3

cable principal y los cables secundarios o verticales, haciendo uso de la teoría de cables, obteniendo como resultados que la tensión máxima en el cable principal es de 8.82 Kg fuerza y un ángulo máximo en la deformación del cable principal de 53,15°, finalmente se realizó el cálculo de los cables secundarios, obteniendo que cada cable secundario tendrá una tensión máxima de 1.84 Kg fuerza.

ABSTRACT Suspension bridges are designed to bond distances great lights, the present study was designed, analyzed and calculated using a suspension bridge as the main material match sticks, cables and synthetic glue. To make this work , first the design of the bridge was made , choosing to beam stiffness model " Prall " and towers to support the model as "K" , then the analysis and calculations were performed for the bridge to withstand a static load of 135 Kg force to an HP calculator with this program " analysis of armor " was used , obtaining as results as many matchsticks would unite 4 sticks together , obtaining resistance Combine 4x matchsticks of 28 kg force, since the strength of stick matches 7 kg tension and compression force once calculate the amount of sticks and proceeded to build the suspension bridge structure obtained . Finally the calculations for the backbone and side or vertical wires was performed by making use of the theory of cables, obtaining as results the maximum tension in the main cable is 8.82 Kg force and maximum deformation angle main cable 53.15°, finally the calculation of secondary cables was performed, obtaining that each secondary cable has a maximum voltage of 1.84 Kg force.

4

CAPITULO I 1.1.

ANTECEDENTES ANTECEDENTES INTERNACIONALES: Los puentes colgantes con sogas flexibles como cables han sido empleados desde épocas remotas como ya se ha indicado en el caso de los antiguos peruanos. Los puentes colgantes con características semejantes a los empleados en la actualidad aparecen a mediados del siglo XVIII en Inglaterra y Alemania (Steinman 1929), formando los cables con cadenas conectadas con pines y barras de ojo, con luces entre 20m y 30m. El puente Menai, en Gales, diseño de Thomas Telford, se terminó en 1826 con 176m de luz empleando cables con cadenas (Ryall MJ). En 1864 se terminó el puente colgante Clifton, en Inglaterra, diseño de Isambard Brunel, con 213m de luz y que tenía dos cables formados cada uno por tres cadenas de fierro forjado. En la segunda mitad del siglo XIX los más importantes puentes colgantes se construyen en los Estados Unidos, destacando los hechos por John A. Roebling, ingeniero nacido en Alemania, que en 1854 terminó de construir un puente con 248m de luz y 65m por encima de las turbulentas aguas del río Niágara; este proyecto fue considerado imposible para muchos y fue el primer puente de dos tableros, uno para el paso de ferrocarriles y el segundo para el paso peatonal y de carruajes. Uno de los puentes más notables de Roebling fue el de Brooklyn, en New York, terminado por su hijo en 1883 después de su muerte a consecuencia de heridas en un accidente durante la construcción del puente (Lainez‐Lozada 1996). Se aprecia el gran avance en la construcción de estos puentes al ver que ya en 1927 se construye un puente en Detroit con 564m de luz, cuatro años más tarde se termina el puente George Washington en New York con 1067m de luz y en 1937 se inaugura el Golden Gate en San Francisco con 1280m de luz. Un problema muy importante para la seguridad de estos puentes se presentó cuando comienzan a 5

construirse con vigas de rigidez cada vez más esbeltas y sufren el efecto del viento, en particular el efecto de las ráfagas de viento. En 1940 se terminó de construir el puente de Tacoma, con 854m de luz central, con vigas de rigidez de alma llena de sólo 2.40m de peralte sin arriostramiento lateral en su parte inferior lo que originó que tuviera una rigidez torsional muy reducida. A los pocos meses de haberse puesto en servicio este puente colapsó cuando su tablero fue destrozado por oscilaciones torsionales producidas por vientos con velocidades menores a 72 kph (Salvadori 1992). Esto llevo a la necesidad de considerar la estabilidad aerodinámica de los puentes y a los ensayos en túneles de viento. En 1957 se termina el puente Mackinac de 1158m de luz central y en 1964 el de Verrazano Narrows en New York de 1298m de luz central. Estos fueron los últimos grandes puentes construidos en Estados Unidos. A partir de estos años la construcción de grandes puentes colgantes se traslada a Europa, Japón y China. En 1964 se termina en Inglaterra el puente de Forth Road de 1006m de luz central. En 1966 el puente Severn de 988m de luz central y tramos laterales de 305m, en Inglaterra, diseño de Freeman Fox and Partners. Este puente marca una gran diferencia con los puentes americanos por dos nuevas ideas para reducir la inestabilidad aerodinámica al emplear un tablero formado por una viga cajón de forma aerodinámica en lugar de las vigas de rigidez convencionales, con un ahorro significativo en el peso del tablero, y el empleo de péndolas inclinadas en dos direcciones que aumentan la rigidez en el plano del cable. Este tipo de diseño se adoptó después de efectuar ensayos exitosos en túneles de viento. En la mayor parte de las péndolas se colocó amortiguadores viscosos para reducir su vibración debida al viento. Este concepto ha sido aplicado al puente sobre el Bósforo en Turquía en 1973, con 1074m de luz central, el puente Humber en Inglaterra en 1981, con 1410m de luz central y el Storebaelt East en Dinamarca en 1998, con1624m de luz central (Ryall MJ). ANTECEDENTES NACIONALES: Se denomina puente colgante a una estructura que permite cruzar, a distinto nivel, un obstáculo y está compuesta por un tablero soportado mediante péndolas verticales o inclinadas de cables, que son la estructura portante, y que cuelgan apoyados en dos torres. La necesidad de cruzar obstáculos naturales, sean ríos o quebradas, ha hecho que desde muy antiguo el hombre desarrolle este tipo de puentes. En el Perú, en la época de los incas, se emplearon sistemas de sogas denominados oroyas, con un cable, o huaros, con dos cables, y puentes colgantes que empleaban cables formados por varias sogas hechas de fibras vegetales del maguey. Estos puentes no tenían vigas de rigidez. Uno de los más notables fue el puente sobre el río Apurímac, 6

en la vecindad de Curahuasi, que formó parte del camino imperial al Chinchaysuyo (Gallegos, Héctor). Este puente fue descrito por E. G. Squier que lo recorrió en la década de 1860 durante sus viajes por el Perú, preparó el dibujo que se adjunta y lo publicó en un libro el año 1877. Squier dice que este puente tenía una luz del orden de 45m y se hallaba a unos 35m sobre el cauce del río con su parte central a unos 4m por debajo de los extremos. Su estructura portante estaba formada por cinco cables de fibra de maguey de unos 12cm de diámetro, sobre los que se hallaba la plataforma formada por pequeñas varas de caña atadas transversalmente con tiras de cuero sin curtir. Estos cables se reemplazaban cada año. Este puente colgante fue usado por cerca de 500 años, por desuso y falta de mantenimiento colapsó en la década de 1890. 1.2.

JUSTIFICACIÓN El presente trabajo se realiza para que los estudiantes de la facultad de ingeniería civil de la universidad nacional Santiago Antúnez de Mayolo puedan tener un mayor conocimiento sobre los puentes colgantes, determinando que los cables principales y las torres de sustentación son los que soportaran la carga estática a la que será sometida. Ya que en nuestro país es muy escasa la información sobre los procedimientos y detalles del análisis y diseño de Puentes Colgantes. Los Puentes Colgantes de luces importantes que se han construido han sido adquiridos generalmente en el extranjero, incluyendo el diseño estructural dentro del monto del contrato. Esta limitación ha impedido que se tenga ingenieros con experiencia en este tipo de diseño, en un número semejante a los que se tiene en el diseño de otros tipos de puentes. El Objetivo principal de este trabajo es presentar las características importantes y el procedimiento de diseño que deben tener estos puentes, particularmente los de luces intermedias, ya que nuestros obstáculos naturales no hacen necesarios puentes colgantes de grandes luces.

1.3.

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ¿De qué manera se comportarán los cables principales y las torres de sustentación de un puente colgante cuando es sometido a cargas estáticas?

1.4.

MARCO TEORICO 7

PUENTE COLGANTE: Un puente colgante es un puente sostenido por un arco invertido formado por numerosos cables de acero, del que se suspende el tablero del puente mediante tirantes verticales. Desde la antigüedad este tipo de puentes han sido utilizados por la humanidad para salvar obstáculos de grandes luces. Con el paso de los siglos y la introducción y mejora de distintos materiales de construcción, este tipo de puentes son capaces en la actualidad de soportar el tráfico rodado e incluso líneas de ferrocarril ligeras como también grandes camiones de carga. ESTRUCTURA Y FUNCIONAMIENTO: Los cables que constituyen el arco invertido de los puentes colgantes deben estar anclados en cada extremo del puente ya que son los encargados de transmitir una parte importante de la carga que tiene que soportar la estructura. El tablero suele estar suspendido mediante tirantes verticales que conectan con dichos cables. Las fuerzas principales en un puente colgante son de tracción en los cables principales y de compresión en los pilares. Todas las fuerzas en los pilares deben ser casi verticales y hacia abajo, y son estabilizadas por los cables principales. Asumiendo como cero el peso del cable principal comparado con el peso de la pista y de los vehículos que están siendo soportados, unos cables de un puente colgante formarán una parábola (muy similar a una catenaria, la forma de los cables principales sin cargar antes de que sea instalada la pista). Esto puede ser visto por un gradiente constante que crece con el crecimiento lineal de la distancia, este incremento en el gradiente a cada conexión con la pista crea un aumento neto de la fuerza. Combinado con las relativamente simples constituidas puestas sobre la pista actual, esto hace que los puentes colgantes sean más simples de diseñar, calcular y analizar que los puentes atirantados, donde la pista está en compresión.

TIPOS DE SUSPENCIÓN: La suspensión en los puentes más antiguos puede hacerse por cadenas o barras enlazadas, pero los puentes modernos tienen múltiples cables de acero. Esto es para mayor redundancia; unos pocos cables con defectos o fallos entre los cientos que forman el cable principal son una 8

pequeña amenaza, mientras que un solo eslabón o barra malo o con defectos puede eliminar el margen de calidad o echar abajo la estructura. TIPOS DE TABLEROS: La mayoría de los puentes colgantes usan estructuras de acero reticuladas para soportar la carretera. Recientes desarrollos en aerodinámica de puentes han permitido la reintroducción de estructuras laterales en la plataforma. 1.5.

OBJETIVO Objetivo principal Analizar y verificar el comportamiento de los cables principales y las torres de sustentación de un puente colgante. Objetivos secundarios -

Conocer el comportamiento de un puente colgante ante cargas estáticas. Conocer que en un puente colgante son los cables principales las que transmiten todas las

-

cargas a las torres de sustentación. Conocer que los cables principales y secundarios están sometidos a fuerzas de tracción y que las torres están sometidos a cargas de compresión.

1.6.

DEFINICIÓN DE VARIABLES CABLES PRINCIPALES: Los cables principales son los que van soportar todo el peso del puente, por lo que los cables principales son de suma importancia en el diseño de un puente colgante. TORRES DE SUSTENTACIÓN: Son los que transmiten la carga de todo el puente hacia el suelo, a través de los cables principales.

1.7.

DEFINICIÓN DE TÉRMINOS VIGA DE RIGIDEZ: Es la viga que tiene por función recibir todas las cargas y transmitirlas a los cables principales y de ahí a las torres de rigidez a través de los cables secundarios. CABLES PRINCIPALES: Son los que van a soportar todo el peso del puente más las cargas adicionales. 9

CABLES SECUNDARIOS: Son los cables verticales que transmiten toda la carga del tablero de rigidez a los cables principales. TORRES DE SUSTENTACIÓN: Transmiten toda la carga del puente a través de los cables principales. 1.8. -

HIPOTESIS Son los cables principales y las torres de sustentación los que soportaran todo el peso de un puente colgante.

CAPITULO II 2.1. METODOLOGÍA: La metodología utilizada fue la experimental ya que para determinar la resistencia de la viga de rigidez se hicieron ensayos experimentales con una carga de 27 Kg fuerza con un pequeño puente de 3 cerchas y para ello se hizo uso del método científico, ya que primero nos planteamos

un problema, donde dicho

problema era si la pequeña cercha soportaría una carga de 27 Kg fuerza antes de tener una falla, luego formulamos la hipótesis en la cual diseñamos una cercha con 4 palitos como máximo para ver si soportaría el peso de 27 Kg fuerza, después de ello realizamos las pruebas respectivas, obteniendo resultados favorables, luego de analizar e interpretar los resultados, concluimos que la viga de rigidez tendrá como máximo 4 palitos unidos a lo largo de toda la viga. Para los cables se hicieron pruebas similares, donde se probaron la resistencia de los cables, sometidos a tensiones, esta prueba la realizamos utilizando un dinamómetro que se ubicaba en el medio del cable, luego procedíamos a sujetar en la parte inferior del cable una cubeta y la parte superior del cable se sujetaba en una viga, el cable se mantenía de forma vertical, luego empezábamos a cargar la cubeta con 10

ladrillos de 4.5 Kg cada ladrillo y seguíamos poniendo más ladrillos y verificábamos también la lectura del dinamómetro hasta que llegaba un punto de rotura del cable, es de esa manera como se calculó la fuerza máxima de tensión que podía resistir cada cable. 2.2. TIPO DE INVESTIGACIÓN 

DE ACUERDO A LA ORIENTACIÓN La investigación es APLICADA



DE ACUERDO A LA TÉCNICA DE CONTRASTACIÓN La investigación es DESCRIPTIVA

8,6

4,3

4,3

2.3. PROCEDIMIENTO Y ANÁLISIS DE INFORMACIÓN DISEÑO DEL PUENTE: 11

Para poder realizar el presente trabajo, primero se realizó el diseño del puente, escogiendo para la viga de rigidez el modelo “Prall” y para las torres de soporte el modelo en forma de “K”

4,3

8,6

43

4,3 1,5

Viga de rigidez modelo Prall

8,6

1,5



4,3

4,3

4,3

4,3

2 19,2 36,4

12

4,3

4,3

4,3

4,3

8,6

Torre de sustentación modelo forma de k

4,3

4,3

2

4,3

4,3

19,2

Viga modelo Prall que van encima de las torres de sustentación

Cerchas modelo tipo Prall para unir las torres de sustentación

13

35

20

8,6

40,85

14

ANALISIS Y CALCULOS: Los cálculos para calcular las fuerzas en la viga de rigidez, torres de sustentación, y vigas sobre las torres se realizó con la ayuda de una calculadora HP 50g utilizando el programa de armaduras: 

VIGA DE RIGIDEZ: Para la viga de rigidez se hizo un análisis diferente, ya que en un puente colgante son los cables principales y las torres de sustentación los que soportan el peso del puente, es por ello que la viga de rigidez sirve como un tablero para transmitir toda la carga del puente a los cables secundarios, de ahí a los cables principales y estos finalmente a las torres de sustentación. Es por ello que en el presente trabajo se consideró que la viga de rigidez tendrá como máximo 4 palitos de fósforos y a lo largo de toda la viga. Para determinar dicha cantidad se hizo experimentalmente una pequeño puente de 3 cerchas con una cantidad máxima de 4 palitos de fósforos y con un triplay como base para que distribuya el peso en todos los nudos y se colocó sobre este pequeño puente la cantidad de 6 ladrillos, verificando que se comportó de manera uniforme sin presentar fallas algunas.

15



TORRES DE SUSTENTACIÓN: Para las torres de sustentación se realizó el siguiente análisis: Basándonos en el siguiente principio: “Si en un nudo convergen tres barras, donde dos de las barras se encuentran sobre una misma línea y la tercera en una dirección arbitraria… entonces la barra que tiene dirección arbitraria es nula”, como se puede apreciar en el dibujo de la torre de sustentación, tenemos que en el nudo “a” no tiene carga, y que en ese nudo convergen 3 barras, dos de las cuales se encuentran en una misma línea y la tercera barra que es perpendicular a las otras dos por lo tanto es nula, de este análisis se puede concluir que en las torres de sustentación las barras que soportaran las cargas serán solo las barras verticales y que las barras horizontales solo cumplen una función de arrostramiento para que la torre no se deforme.

16

17



3.5

3 2

A

3.5

F

D

B 1

3.5

C

3.5

3.5

H O K M Q 18 30 22 26 12

4

8

5 7

9 11 13

6

15 10 24 14 16 20 N L J I G

E

3.5

19 17

21

23

31 27 29 25 28 P

33 32

R

VIGA SOBRE LA TORRE DE SUSTENTACIÓN: Para la viga de sustentación si se usó de una calculadora HP 50g, para poder calcular los esfuerzos que se tendrá en cada barra, obteniéndose los siguientes resultado:

18

DETERMINACIÓN DEL NÚMERO DE PALITOS POR TRAMO CANTIDA FUERZA TIPO RESISTENC D DE EN CADA DE IA DEL TRAMOS PALITOS TRAMO(K FUERZ PALITO POR g) A (Kg) TRAMO ´ 1 C AB 11.7394 7 2 ´ AC

2

5.25

T

7

1

´ BC

3

7

T

7

1

´ BD

4

5.25

C

7

1

´ CD

5

7.8262

C

7

2

´ CE

6

8.75

T

7

2

´ DE

7

3.5

T

7

1

´ DF

8

8.75

C

7

2

´ EF

9

3.3131

C

7

1

´ EG

10

10.5

T

7

2

´ FG

11

0

T

7

0

´ FH

12

10.5

C

7

2

´ GH

13

0

C

7

0

´ GI

14

10.5

T

7

2

´ HI

15

0

T

7

0

´ HJ

16

0

C

7

0

´ IJ

17

10.5

T

7

2

´ JK

19

0

T

7

0

´ JL

20

10.5

T

7

2

19

´ KL

21

0

C

7

0

´ KM

22

10.5

C

7

2

´ LM

23

0

T

7

0

´ ln

24

10.5

T

7

2

´ MN

25

3.3131

C

7

1

´ MO

26

8.75

C

7

2

´ NO

27

3.5

T

7

1

´ NP

28

8.75

T

7

2

´ OP

29

7.8262

C

7

2

20

C

8,6

35

30

5.25

7

1

´ OQ ´ PQ

31

7

T

7

1

´ PR

32

5.25

T

7

1

21

´ QR



33

C

11.7394

CABLE PRINCIPAL A



7

2

B

Hallamos la fuerza distribuida para cada cercha y nos da una fuerza lineal de:



 wo = 15.69 Kg/m Hallamos la ecuación de la parábola: y= 4hx2/L2 Dónde:

L = 0,90m h = 0.30 m (4)(0.30)(0.90)2 y= 8(0.30) y=



81 200

Hallamos la constante, para luego hallar la tensión máxima en el cable principal:



W O L2 FH= 8h



T =F H /cosθ



θmax =tan−1

w0 L 2 FH

( )

Reemplazando en las fórmulas:

22

2

(15.69)(0.90) 8(0.30)



FH=



θmax =tan−1



T =5.29/cos ⁡( 53.15 °)

F H =5.29 x 0.90 ( 15.69 2 x 5.29 )

θmax =53.15 °

T =8.82

23



81,7

CABLE SECUNDARIO

24

81,7

50N 50 N

100 N

Se colocaran en total 76 cables verticales o secundarios y basándonos en los principios físicos, determinamos que cada cable soportara una carga de 1.84 Kg fuerza. Esta valor de 1.84 Kg fuerza resulta de dividir la carga total que soportara, que será de 135 Kg más el peso de la viga de rigidez que es de 5 Kg fuerza.

25

El principio físico en la que nos basamos, es que si tenemos un bloque de 100 N los dos cables soportaran cada uno una fuerza de 50N cada uno, ya que se encuentran en forma equidistante del centro de gravedad del bloque, en este análisis se demuestra que para pesos equilibrados los cables soportaran la misma cantidad de fuerza, sin importar el tamaño del cable. Este mismo análisis se utilizó para hallar las fuerzas en cada cable secundario o vertical.

26

Como se puede apreciar en el gráfico, el peso se distribuirá de manera casi uniforme a lo largo del puente, por lo que podemos hallar la fuerza en cada cable secundario o vertical con tan sólo dividir el peso total que soportará la viga de rigidez entre la cantidad de cables secundarios, además que los cables secundarios se encuentran en forma equidistante.

27

CAPITULO III 3.1. RESULTADOS  VIGA DE RIGIDEZ Para la viga de rigidez se determinó que como máximo se unirá cuatro palitos de fósforo a lo largo de toda la viga de rigidez, esta tendrá una longitud de 1,72 pero al realizar la maqueta del puente esta longitud se redujo a 1,70 por errores que se produjeron durante su elaboración. Esta viga de rigidez soportara una carga de 135 Kg fuerza lo que es equivalente a 30 ladrillos artesanales. La viga de rigidez está conformada por 5 cerchas que hacen una longitud de profundidad de 16,5 cm.

Cada cercha tendrá que soportar una carga de 25 Kg fuerza, lo que

linealmente es equivalente a 14,70 Kg/m. 

TORRES DE SUSTENTACIÓN Las torres de sustentación son en total 4 torres que a través de los cables principales transmitirán a las torres principales el peso de los ladrillos más el peso de la viga de rigidez, en total serán 30 ladrillos que hacen un peso de 135 Kg fuerza a esto se suma el peso de la viga de rigidez que tiene un peso de 5 Kg fuerza lo cual nos resulta que el peso que soportaran en total todas las torres es de 140 Kg fuerza. Entonces cada torre soportará una carga de 35 Kg fuerza, cada torre consta de 8 pequeñas columnas las cuales cada una soportará una carga de 4.375 Kg fuerza cada una, ya que la fuerza se distribuirá de manera uniforme porque en la parte superior de la torre de sustentación hay una pequeña tabla que cumple la función de distribuir de manera uniforme la carga que esta reciba.



VIGA SOBRE LAS TORRES DE SUSTENTACIÓN La viga sobre las torres de sustentación transmitirá la carga recibida de los cables principales a las torres de sustentación. La viga sobre las torres de sustentación están diseñadas para soportar dicha carga, además la carga recibida se distribuirá en 24 apoyos, lo que disminuirá la fuerza recibida de los cables y los distribuirá en forma uniforma a lo largo de toda la viga para luego transmitir dicha carga a las torres de sustentación.



CABLE PRINCIPAL

28

El cable principal según los cálculos realizados tendrá una tensión máxima de 8.82 Kg fuerza, un ángulo máximo de 53.15° de deformación y soportará una carga lineal de 15,69 Kg/m. 

CABLE SECUNDARIO Los cables secundarios soportarán una tensión máxima de 1,84 Kg fuerza, en total serán 76 cables secundarios ubicados a 4,3 cm de distancia entre cables, estos cables serán colocados a lo largo de toda la viga de rigidez, serán 38 cables a cada lado de la viga de rigidez.

CAPITULO IV 4.1. DISCUCIÓN El presente trabajo realizado tiene por finalidad demostrar que en un puente colgante son los cables principales y las torres de sustentación los que soportarán toda la carga, este enunciado está aún por comprobarse, ya que los puentes colgantes reales cuentan con anclajes donde se sujetan los cables principales, estos anclajes se ubican a los extremos del puente y también soportan parte de la carga del puente. En el trabajo realizado se simulo estos anclajes haciendo una base de madera, para que los cables del puente puedan sustentarse en esta base y así puedan simular los anclajes de un puente colgante, los cálculos realizados en este trabajo no incluyen a los anclajes, solo se hicieron 29

cálculos, análisis y pruebas de la viga de rigidez, las torres de sustentación, la viga sobre las torres y los cables principales y secundarios.

CAPITULO V 5.1. CONCLUSIONES 

Los cálculos teóricos realizados para la construcción del puente cumplieron

 

satisfactoriamente cuando se llevaron a la práctica. Los cables y las torres de sustentación soportaron el peso de los 30 ladrillos. La viga de rigidez descendió 4 cm por debajo de su nivel debido al peso de



los ladrillos. El puente está diseñado para soportar cargas estáticas lineales.

5.2. RECOMENDACIONES 

Se recomienda al docente dejar el trabajo a inicios del ciclo académico por



ser un trabajo tedioso que demanda mucho tiempo. Se recomienda a los alumnos dejar secar el puente por lo menos una semana, antes de ponerlo a prueba.

5.3. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 

http://tesis.pucp.edu.pe/repositorio/bitstream/handle/123456789/1056/ZEGA RRA_CIQUERO_LUIS_ANALISIS_DISE %C3%91O_PUENTES_COLGANTES.pdf?sequence=1 30



http://caminos.udc.es/info/asignaturas/622/contenido_publico/recursos/P2_05

 

_colgantes1.pdf www.elrincondelingeniero.com/read-offline/.../cables-catenaria-y-otros. SALAZAR TRUJILLO, JORGE, “Mecánica Básica para Estudiantes de

 

Ingeniería”, Segunda edición, Colombia, 2007 OBANDO OYOLA, PEDRO, “Estática”, Primera Edición, Lima, 1986 GAMIO ARISNABARRETA, LUIS, “Estática”, Primera Edición, 2007 CAPITULO VI

6.1. ANEXOS

Se está realizando el pegado de las torres de sustentación

31

Se realiza el pegado de las cerchas para la viga de rigidez

Unión de cuatro palitos de fósforos para realizar la unión de cerchas

32

Experimentación de la viga de rigidez

Se puede apreciar que la viga de rigidez soporta una carga de 35 Kg fuerza

33

El puente ya concluido.

Colocando las cargas estáticas sobre el puente

34

Observando el comportamiento del puente

El Ingeniero midiendo la altura del puente

35

El puente soporto satisfactoriamente la carga de 30 ladrillos

36