Estudio de un puente de madera. Aplicacion de fuerzas

1. RESISTENCIA DE MATERIALES
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Puente a base de madera balsa (PUENTE EN ARCO)
Durand Porras, Juan Carlos [Docente Asesor]
Fermin Rojas Lucia
Melendez Lopez Jesus
Naupay Villaroel Yuri
Universidad Privada del Norte (UPN-LIMA), Escuelade Ingeniería Industrial
Este proyecto nos permitirá conocer como aplicando los diferentes tipos de fuerza en la construcción de estos
evitan que se caigan. Los puentes son tan antiguos como la civilización misma, inicialmente usaban árboles
caídos para cruzar una zanja o un rio. La aparición de los nuevos materiales de construcción principalmente el
acero, dio paso a un replanteamiento de construcción de la situación, la teoría de estructura elaboro los
modelos de cálculo para la comprobación de los diseños cada vez más atrevidos de los ingenieros.
Se tratará de predecir la carga máxima que resistirá un prototipo de puente, compuesto por palos de madera,
esto se lograra utilizando básicamente lo aprendido en el curso, que refiere al análisis de armaduras con el
método de los nudos utilizando la tercera ley de newton.
Palabras Clave
Realizar los cálculos respectivos en todos los elementos y establecer si están en compresión o tensión en un
puente hecho de madera.

2. RESISTENCIA DE MATERIALES
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Introducción
En general el tema de puentes es de interés para todos los alumnos de ingeniería. Se trata de
la aplicación de los conocimientos adquiridos en los cursos de resistencias de materiales,
concreto armado y específicamente en el análisis de estructuras. Se estudian en él
conocimientos que no solo se aplican en la construcción de puentes sino en muchas otras
estructuras.
La idea del puente es tan primitiva como el hombre; al llegar a un curso de agua o una
quebrada nace inmediatamente la idea de valerse de algún elemento que permita cruzarlo,
el puente más primitivo que existe es el conocido ejemplo del puente de monos en el cual
una cadena de estos animales se balancean hasta alcanzar una rama de la varilla opuesta
pasando el resto de los animales por el puente así formado. La idea del hombre de colocar
troncos de árboles o grandes piedras de los sitios estrechos de las quebradas, es lo más
primitivo que se conoce. En estas épocas se intensifican el desarrollo de la técnica de dos
aspectos: el diseño y la construcción. Aparecen además nuevos materiales de incalculable
valor para la conquista de mayores luces.
El acero y el hormigón armado, estos dos materiales han desplazado casi por completo a las
construcciones de albañilería y de manera absoluta a las de fierro fundido.
Hoy en día, el análisis de una estructura se ha tornado muy analítico y exacto, debido a la
rigurosidad que exige diseñar un puente; es por eso que el estudio del análisis de estructuras
se basa en conocimientos de la física, matemática y específicamente estática, aplicando
varios leyes de equilibrio para así poder determinar un balance entre la carga y la
resistencia de la estructura formada únicamente por armaduras.

3. RESISTENCIA DE MATERIALES
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Desarrollo del Tema y metodología
Conocimientos previos.
Fuerza:
Se denomina fuerza a cada una de las acciones mecánicas que se producen entre los
cuerpos. Una fuerza se caracteriza por:
• Su punto de aplicación sobre el cuerpo
• Su dirección o línea de acción
• Su sentido, que puede ser en cualquiera de los dos opuestos que define la línea de ac- ción
• Su magnitud que indica la intensidad de la misma.
Las fuerzas que pueden actuar sobre un cuerpo se clasifican en fuerzas de volumen y
fuerzas de superficie.
Compresión.
Las deformaciones provocadas por la compresión son de sentido contrario a las producidas
por tracción, hay un acortamiento en la dirección de la aplicación de la carga y un
ensanchamiento perpendicular a esta dirección, esto debido a que la cantidad de masa del
cuerpo no varía. Las solicitaciones normales son aquellas fuerzas que actúan de forma
perpendicular a la sección; por lo tanto, la compresión es una solicitación normal a la
sección ya que en las estructuras de compresión dominante la forma de la estructura
coincide con el camino de las cargas hacia los apoyos, de esta forma, las solicitaciones
actúan de forma perpendicular provocando que las secciones tienden a acercarse y
apretarse.

4. RESISTENCIA DE MATERIALES
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Tracción o tensión.
Se define la tensión como el cociente entre la fuerza aplicada y la superficie sobre la cual se
aplica. Las tensiones en los puntos interiores de un cuerpo son debidas a las fuerzas internas
que aparecen para compensar las fuerzas externas y mantener la cohesión del sólido. En el
análisis general de una pieza deformable, se define la tensión en un punto P aso- ciada a un
plano p determinado que pasa por dicho punto como el vector: siendo DF la resultante de
las fuerzas internas sobre una pequeña área DA, definida en los alrededores de P y
contenida en el plano p.
Puente:
Un puente es una construcción que permite salvar un accidente geográfico como un río, un
cañón, un valle, un camino, una vía férrea, un cuerpo de agua o cualquier otro obstáculo
físico. El diseño de cada puente varía dependiendo de su función y la naturaleza del terreno
sobre el que se construye. Su proyecto y su cálculo pertenecen a la ingeniería estructural,
siendo numerosos los ti- pos de diseños 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. Al momento de analizar el diseño de un puente, la calidad
del suelo o roca donde habrá de apoyarse y el régimen del río por encima del que cruza son
de suma importancia para garantizar la vida del mismo.
Fallas en un puente:
 Fallo debido a corrosión,
 Fatiga de los materiales,
 Viento,
 Diseño estructural inadecuado,
 Terremotos,
 Procedimiento inadecuado de construcción,
 Sobrecarga o impacto de embarcaciones,

5. RESISTENCIA DE MATERIALES
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 Materiales defectuosos.
Vista lateral del puente de arco
Vista superior del puente de arco

6. RESISTENCIA DE MATERIALES
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Vista Inferior del puente de arco

7. RESISTENCIA DE MATERIALES
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Calculo de fuerzas aplicadas a la viga
1. Presión total aplicada a la base del puente
NUDO Q:
∑Fx = 0
a = W 0.096 Sen79° a = 0.094W
∑Fy = 0
b = W 0.096 Cos79° b = 0.018W

8. RESISTENCIA DE MATERIALES
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NUDO L
∑Fx = 0
0.41W Cos50° = aCos21°
a = 0.28W

9. RESISTENCIA DE MATERIALES
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NUDO K
b = 0.28W Sen69°
b = 0.26W

10. RESISTENCIA DE MATERIALES
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NUDO S
Eje X
0.12W Sen56° = PCos20°
P = 0.10W
0.12WSen56° = P Sen70°
P= 0.10W
0.12WCos56° = PSen20° + R
0.12WCos56° - 0.10W Sen 20° = R
W (0.12Cos56° - 0.10 Sen 20°) = R
0.03W = R

11. RESISTENCIA DE MATERIALES
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NUDO T
n Cos34° = m Cos61°
n Sen34° + m Sen61° =
x Sen34°+ m Sen61° =
m ( x Sen34°+ Sen61°) =
m = 0.21W
n = 0.12W

12. RESISTENCIA DE MATERIALES
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 Elemento más cargado (TENSION)
Barra LG
A = 6 x10-6 m2
Esfuerzo: E MBalsa =
σ= = = 68.3 KPa =
Deformación:
δlg= =
δlg= 0.01m

13. RESISTENCIA DE MATERIALES
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 Elemento menos cargado (COMPRESION)
Barra RL
A = 6 x10-6 m2
Esfuerzo: E MBalsa =
σ= = =2.6 KPa =
Deformación:
δrl= =
δrl= 0.05m

14. RESISTENCIA DE MATERIALES
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Conclusión
De acuerdo a los cálculos realizados podemos indicar que la estructura del
puente está diseñada de tal manera que va a soportardiferentes cargas o pesos.
Además, conel estudio realizado concluimos que es importante saber definir
los puntos de apoyo al momento del diseño y construcción, ya que la fortaleza
de la estructura en general depende principalmente de ellos.

15. RESISTENCIA DE MATERIALES
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Referencias
[1] https://es.wikipedia.org/wiki/Leyes_de_Newton
[2] https://es.wikipedia.org/wiki/Tensi%C3%B3n_mec%C3%A1nica
[3] http://es.slideshare.net/waltercutipaaquino/libro-resistencia-dematerialesi
Datos de Contacto:
1. Durand Porras, Juan
Carlos [Docente Asesor]
Universidad Privada del Norte –Lima jdu@upnorte.edu.pe
2. Alejos Flores, Roberto
Juan
Universidad Privada del Norte –Lima Ralejos@upnorte.edu.pe
3. Bravo Díaz, Mario Universidad Privada del Norte –Lima Mbravo@upnorte.edu.pe