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• Lyel Augusto

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Análisis de estructura s Laboratório de materiales Bejarano, Sara Dos Santos, Augusto Covarrubias, María Valentina Greco, Agostina Santini, Melany Ailén Raffo, Sol Mesel, Álvaro

Docentes: Damían Martino Marina Cuevas

El diseño Cuando tuvimos que pensar en un diseño para el puente tratamos de hacer el mejor uso del material (fideos) que pudimos. El material era lineal y tenía un poco de flexibilidad, la cual pudimos usar a nuestro favor. A partir de esto comenzamos a pensar en un diseño que consista en vigas hechas por grupos de fideos unidos. Después de decidir utilizar vigas, tuvimos que pensar cual era la mejor estructura que podíamos hacer. Basándonos en la distribución de la fuerza, es decir, que ningún área fuera más fuerte que la otra, sino que el peso en una zona del puente se distribuya de manera equitativa a las demás áreas. A partir de esta premisa decidimos hacer un puente en forma de prisma, que constaba de rieles laterales con vigas en forma de triángulo y vigas superiores e inferiores con vigas en forma de X. Las vigas triangulares a los costados estaban pensadas con la finalidad de soportar peso, por ende, debía ser capaz de mantener cierta flexibilidad, en nuestra opinión el triángulo era la figura óptima para dichos resultados. En cuanto a los rieles superiores e inferiores, seleccionamos vigas también en forma de X, esto se debe a que precisábamos que el puente no se abra, es decir que las vigas laterales se mantengan unidas. Aquí es donde la estructura en X toma lugar, al parecer esta estructura tenía la flexibilidad necesaria para mantener los rieles unidos y a su vez mantener la rigidez del

puente. Por último se le pusieron vigas largas en las 4 esquinas para darle un poco más de soporte. El diseño se basaba en la estructura y no necesariamente en el peso.

Estudio de la estructura y forma hechos en clase, anterior a la construcción

El puente podría haber mejorado de haber puesto más fideos en cada viga. Otra idea que surgió en el diseño y se terminó descartando fue la de utilizar más tirantes, lo que más tarde al observar la manera en la que se rompió, constatamos que en realidad hubiera sido una buena opción haberlos agregado. A su vez tampoco podemos determinar muy bien cuál fue el error principal porque hubo bastantes problemas de construcción, varias uniones no se hicieron con la precisión necesaria y cerca del 50% de éstas fueron solo de silicona sin fideos que ayuden a darles la resistencia necesaria. Por otro lado varias vigas centrales no se trataron con la delicadeza que necesitaban, por ende, muchos fideos terminaron rompiéndose antes de hacer la prueba de peso, esos fideos no aportaban nada a la estructura más que peso muerto.

Vistas del puente

Análisis de Esfuerzos Se entiende por esfuerzos mecánicos la aplicación de dos fuerzas tanto en una misma dirección como en sentido opuesto. La fuerza de acción la aplicamos nosotros a un cuerpo, y la fuerza de reacción evita el desplazamiento del cuerpo. Los esfuerzos se clasifican en: - Con respecto a un eje:

→ Compresión → Tracción

- Con respecto a un plano → Cortante - Giro de un par de fuerzas con respecto a un eje

→ Torsión

-Combinación de esfuerzos axiles → Flexión Un esfuerzo de flexión se da en un elemento alargado con dos puntos de apoyo en los extremos. En el trabajo propuesto en clases, se sometió el puente elaborado a partir de fideos a un esfuerzo de flexión, es decir en un punto central sosteniendo el peso a partir de una cuerda, de donde se sostenía una bolsa en la que se aumentaba pesos de madera. Lo cual ocasiono la ruptura de la estructura, pues en una primera instancia no estaba diseñada para un esfuerzo de flexión situado en un único punto, sino en un esfuerzo de mayor uniformidad sobre toda la estructura. Los resultados obtenidos en la relación peso de la estructura y el peso aplicado es P1 sea el peso añadido en madera

de:

R=

P 1 1352 = =7.62 P 2 176

P2 sea el peso de la estructura de fideo y

Registro fotográfico de la estructura

Registro práctico

fotográfico

del

trabajo

Rediseño de puente Para rediseñar la estructura del puente de fideos, proponemos hacer dos columnas ubicadas una a cada lado del puente en su punto medio, a su vez estas columnas estarían

unidas entre sí por medio de estructuras triangulares. También se pondrían tensores que van desde los puntos más altos de las columnas uniéndolo con la estructura horizontal, esto nos ayudaría a que el puente resista una carga mayor ya que las fuerzas de tracción serían más soportables con esta estructura.

Análisis de un puente real Puente Golden Gate – San Francisco, USA El Golden Gate se construyó entre los años 1933 y 1937, conecta la península de San Francisco norte con Marin en California, USA. El estilo arquitectónico de la construcción es Art déco.Está catalogado como puente colgante y fue una obra de ingeniería muy innovadora para su época. El puente tiene 1,9 Km de largo, el tramo colgante está separado del agua por 67 mt.

Componentes del puente: Está compuesto por dos torres, Torre San Francisco y Torre Marin ambas de 227 mt de altura y 44.000 toneladas de peso que son los dos pilares principales de la construcción. Estas están unidas por cables tensados que van anclados a la parte terrestre de la bahía y pasan por la parte superior de las torres, estos junto con los cables verticales son parte del soporte del tramo colgante. Tiene también 2 torres de altas tensiones en cada lado de la bahía unidas entre sí por medio de arcos y reforzadas con placas de acero para mayor soporte. El tramo suspendido por donde se transita tiene 1,9 Km de largo y 27 mt de ancho. Este tramo tiene una estructura horizontal construida por dos vigas en cada lado que contienen triángulos internos que ayudan a soportar la estructura. Los puentes colgantes trabajan sobre todo los esfuerzos de tracción, es por esto que están construidos por medio de cables tensores que ayudan a mantener la estructura firme. Los cables principales del Golden Gate son galvanizados, tienen aproximadamente 1mt de diámetro y 2,3 Km de largo. Los cables están fabricados con 27.522 alambres de acero. Los cables de suspensión vertical están dispuestos cada 15 mt, estos son inspeccionados periódicamente y son vueltos a tensar cuando es necesario, ya que el trabajo que tienen los cables hace que se pierda la tensión. Datos de los materiales utilizados Cantidad de Hormigón Concrete Quantities (as built)

Metros cúbicos

Muelle San Francisco

99,400

Muelle Marin

18,000

Anclajes, Torres y alojamiento de cables

139,160

Fijación terrestre

21,800

Pavimento

19,115

Total

297,475

Cantidad estructural de acero Kg Torres principales

40,280,000

Estructura suspendida

21,772,000

Anclajes

3,991,000

Fijación terrestre

9,250,000

Total

75,293,000

Pintura El puente está pintado para evitar la corrosión causada por la sal y el agua de mar. El trabajo de pintura se hace continuamente donde se determina que la corrosión está afectando el acero. La formula original de la pintura ha sido cambiada con los años y los avances tecnológicos, hoy en día se utiliza una base de silicato de Zinc y pintura acrílica, anteriormente no tenía base de Zinc y la pintura era vinílica.

Conclusión Cuando fueron colocadas las maderas (que se encontraban en una bolsa siendo sostenida por un gancho, como se puede ver en el registro fotográfico)

llegó hasta un

determinado tiempo a aguantar el peso adquirido mientras que veíamos la deformación del mismo causando una torsión, hasta que los fideos cedieron a romperse, ya que además de hacer las columnas más gruesas con más fideos, el peso colocado no llegó a aguantar el peso de 3 maderas (600grs. c/u Aprox.) debido a que la estructura desde un principio era estable pero al no poseer el grosor que le generara la resistencia necesaria como para soportarla se tornó frágil y fácil de colapsar.

Consultados:

http://goldengatebridge.org/research/factsGGBDesign.php#maincable

https://es.wikipedia.org/wiki/Puente_colgante https://es.wikipedia.org/wiki/Puente_Golden_Gate http://goldengatebridge.org/research/documents/retro3.pdf