Diseño de Puente Hidraulico
January 25, 2023 | Author: Anonymous | Category: N/A
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DISEÑO DE PUENTE HIDRAULICO
Jeison Fernando Mejía, ID 752756 Maria Fernanda Tovar, ID 535324 Daniel Esteban Cortés, ID 547244 Leidy Johanna Orz, ID 424537
Universidad Cooperava de Colombia Facultad de
Ingeniería Civil
Cálculo Mulvariado Villavicencio - Colombia 2019
DISEÑO DE PUENTE HIDRAULICO
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DISEÑO DE PUENTE HIDRAULICO
Jeison Fernando Mejía, ID 752756 Maria Fernanda Tovar, ID 535324 Daniel Esteban Cortés, ID 547244 Leidy Johanna Orz, ID 424537
Profesor: William Sierra Alvarez
Universidad Cooperava de Colombia Facultad de Ingeniería Civil Cálculo Mulvariado Villavicencio - Colombia 2019
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Tabla de contenido
Introducción 1. Objevos 1.1 Objevo general 1.2 Objevos especícos 2. Mo Mont ntaj ajee y ma mate teri rial ales es 3. Fund Fundam amen ento toss te teór órico icoss 3.1.¿Qué es un puente? 3.1.1 Tipos de puentes que existen 3.1.2 Partes del puente 3.1.3 Puentes Basculantes. 3.2 Aplicación del cálculo diferencial en la construcción de puentes. 3.2.1 Derivada. 3.2.2 Fuerza cortante 3.2.3 Momento ector 4. Proc Proced edim imie ient nto o 5. De Desa sarr rrol ollo lo ma mate temá máco co 6. Co Con nclus clusio ione ness
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Introducción
Un puente basculante es un po de puente móvil que se construye sobre ríos navegables con la intención de comunicar dos lugares sin obstaculizar el tráco uvial, por lo general se usan contrapesos para levantar sus alas perpendicularmente al plano del puente. El sistema que usamos en nuestra maqueta es muy sencillo y prácco ya que demuestra perfectamente los principios de presión de uidos, además de armar la aplicación y ulidad del Cálculo integral dentro de la ingeniería en general, ya que este puente es solo un ejemplo de las tantas aplicaciones que ene esta herramienta en nuestro campo de trabajo.
1. Objevos
1.1.Objevo general
Aplicar conocimientos de cálculo en el diseño y elaboración de un puente con el n de aplicar modelos sico matemácos para la construcción del mismo.
1.2. Objevos específcos
●
Demostrar la aplicación e importancia de cálculo en la ingeniería civil mediante este proyecto.
●
Elaborar una maqueta a representación escala del puente a trabajar en cuesón-
●
Demostrar de manera técnica la aplicacion del calculo con el diseño de un puente elevadizo.
●
Calcular la presión del uido necesaria para levantar las alas de nuestro puente basculante.
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2. Montaje y materiales
● Pa Palit litos os de p pal alet etaa d dee 1 15x1 5x1.8 .8 ccm m ● Pa Palit litos os d dee pa palet letaa de 11 11.6 .6x0 x0.6 .6 ccm m ● Si Sililico cona na (4 ba barr rras as)) ● Am Amaarr rraadera derass (6 (6)) ● Je Jeri rin ngui uill llaas (4 (4)) ● Pist Pistol olaa de sili silico cona na ● Alicate ● Cuter ● Ta Tabl blaa d dee M MDF DF de 30 30x7 x70 0 ccm m ● Manguera ((2 2m m)) ● Tijeras ● Regla ● Cint Cintaa de en enma masc scar arar ar
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3. Fundamentos teóricos
3.1.¿Qué es un puente?
Estructura construida con el n de permir a una vía de comunicación cruzar un cauce (río, (río, bar barran ranco, co, etc etcéte étera) ra) o bie bien n at atrav ravesa esarr otr otraa vía de com comuni unicac cación ión,, sin qu quee exis existan tan problemas de mezcla de los trácos de ambas. En su construcción, se deben cuidar muchos e importantes aspectos, tales como: estabilidad, resistencia al desplazamiento y a la rotura, etcétera. Generalidades En realidad, la denición anterior no es del todo completa, pues sólo se considerará como puente si la separación entre apoyos supera los 10 m; si ésta estuviera comprendida entre los 3 y 10 m, se trataría de un “pontón”, y de una “tajea” si fuera menor de 3 m. El nomb nombre re de viad viaduc ucto to su suel elee as asig igna nars rsee a un puen puente te cuan cuando do su suss di dime mens nsio ione ness so son n desproporcionadas con respecto al cauce que salva; éstas vienen dadas por la necesidad
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de evitar pendientes grandes en la vía de comunicación; así, si el obstáculo es un río, el viaducto atraviesa el valle por cuyo fondo discurre aquél. Un puente siempre recibe el nombre de la vía de comunicación que pasa sobre el mismo; por ejemplo, un puente por el que una carretera cruza sobre un ferrocarril, se denominará “puente de carretera”; cuando sobre el puente pasa un canal, recibe el nombre de acueducto. Un puente es una construcción, normalmente arcial, que permite salvar un accidente geográco como por ejemplo un río o un cañón para permir el paso sobre el mismo. Su proyecto y su cálculo pertenecen a la Ingeniería Civil, siendo numerosos los pos de dise diseño ño que que se han han ap aplilica cado do a lo larg largo o de la hi hist stor oria ia,, in inu uid idos os por por lo loss ma mate teri rial ales es disponibles dispo nibles,, las técni técnicas cas desa desarroll rrolladas adas y las consi considera deraciones ciones económica económicas, s, entre entre otro otross factores. 3.1.1 Tipos de puentes que existen
Puentes de arco. Estos puentes ulizan como principal componente estructural el arco. ... Puentes viga. Tipo muy básico de los puentes que se apoya en varias vigas de varias formas y tamaños. ... Puentes de armadura. ... Puentes canléver o voladizos. ... Puentes colgantes. ... Puentes arantados.
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3.1.2 Partes del puente
Tramo Esquema básico de las partes de un puente. Porción del puente en la que se sosenen las pilastras o los basones.
Ménsula Es un recurso arquitectónico de aspecto tradicional en el cual se descarga el sobrepeso de las pilas y de los basones. Basón Sirve de apoyo para el tramo en la subestructura. Asiento Forma parte del basón en el cual el tramo descansa, también está ubicado en los extremos de los tramos diferentes de las pilas.
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Ripio o Relleno Es sostenido por los estribos y es un sustuto de materiales removidos como la l a arena, la erra y las rocas; también sirve de reforzamiento para la resistencia de las pilastras y los basones. Luz de los basones Es la distancia media que existe entre los basones consecuvos y las paredes internas de pilas. Losa de Acceso Supercie del rodamiento en la cual la l a ménsula se apoya. Tablero Tablero de un puente. Esta es la base superior del rodaje que se uliza para reparr la carga a largueros y a vigas en momentos especícos.
La estructura del tablero puede estar elaborada para servir de base a una vía férrea, a un canal de riego o a un canal de navegación, en estos dos úlmos casos se le llamaría puente canal y también a una tubería, en el cual su nombre sería puente tubo. Contraventeo Este es un sistema que proporciona rigidez a la estructura del puente. Apoyos 9
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Los apo apoyos yos son ens ensamb amblaj lajes es y pla placas cas que son dis diseña eñados dos esp especí ecíca camen mente te pa para ra rep repar arr, r, transmir y recibir las reacciones de la estructura del puente. Algunos pos de apoyos son los balancines y los rodines. Viga Transversal Es una arma armadura dura de conexión que se locali localiza za entre las vigas princ principales ipales.. Una de ellas son las vigas de celosía. Vientos o arriostrados laterales Sirven para conectar a las armaduras y proporcionarles rigidez. Otras secciones diversas Las juntas de expansión, los goznes, las placas de unión, los marcos rígidos, la supercie de rodamiento y las vigas de disntas categorías. Cabeza de un Puente. Es una forcación armada que sirve de protección al extremo de un puente que se encuentra cercano a una posición enemiga. Prel El prel es un murete de seguridad que se elabora en los puentes para impedir caídas o para establecer límites en una zona de tránsito. Barandilla También llamada baranda, es una clase de parapeto que está conformado por balaustres y se uliza como un elemento de protección.
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3.1.3 Puentes Basculantes.
Los puentes basculantes son los que giran alrededor de un eje horizontal situado en una línea de apoyos; se incluyen por tanto en ellos los levadizos y los basculantes según la clasicación de Gauthey Son los más clásicos de los móviles y los que más se ulizan actualmente. Son también los primeros, porque los famosos puentes levadizos medievales eran de este po. Los puentes levadizos iniciales de madera consisan en un tablero simplemente apoyado a puente cerrado, y arantado durante el movimiento. Eran siempre de una hoja, porque giraban sobre un apoyo y se elevaban rando del otro. Los rantes, formados por cadenas o cuerdas, se recogían con un cabrestante manual, y ello hacía girar el tablero sobre uno de sus apoyos, mediante una rótula. También se ulizaron puentes levadizos de dos hojas, con el vano móvil dividido en dos semi vanos que se levantaban desde sus extremos; en ellos la estructura cerrada ene que seguir estando arantada para ser estable; es por tanto una estructura arantada en las dos situaciones, abierto y cerrado.
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3.2 Aplicación del cálculo dierencial en la construcción de puentes.
El cálculo diferencial es una parte del análisis matemáco que consiste en el estudio de cómo cambian las funciones cuando sus variables cambian. El principal objeto de estudio en el cálculo diferencial es la derivada.
3.2.1 Derivada.
La derivada de una función mide la rapidez con la que cambia el valor de dicha función matemáca, según cambie el valor de su variable independiente. La derivada de una función es un concepto local, es decir, se calcula como el límite de la rapidez de cambio media de la función en un cierto intervalo, cuando el intervalo considerado para la variable independiente se torna cada vez más pequeño.
3.2.2 Fuerza cortante
El esfuerzo cortante, de corte, de cizalla o de cortadura es el esfuerzo interno o resultante de las tensiones paralelas a la sección transversal de un prisma mecánico como por ejemplo una viga o un pilar. Se designa variadamente variadamente como T, V o Q.
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3.2.3 Momento ector
denom nomin ina a mo mome ment nto o fl flect ector or (o ta tamb mbié ién n "f "fle lexor xor"), "), o mo mome ment nto o de fl flex exió ión, n, a un Se de momento de fuerza resultante de una distribución de tensiones sobre una sección transversal de un prisma mecánico flexionado o una placa que es perpendicular al eje longitudinal a lo largo del que se produce la flexión.
4. Procedimiento
Se tomaron mulplex palitos de madera (15x1,8 cm) los cuales se unieron como se muestra en las imágenes.
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Con el n de elaborar los pilares del puente.
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Se crearon alrededor de 4 pilares los cuales se unieron entre sí con ayuda de silicona y una pajita de jugo, por la cual pasaría un un palito de pincho de forma cilíndrica alargada. Seguidamente se tomaron 4 palitos de paleta los cuales se ubican paralelamente con el n de crear la sección horizontal del puente por la cual los vehículos circulan y será una de las piezas que rotan con ayuda del brazo hidráulico.
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Finalmente se realizaron dos piezas de la sección horizontal del puente después fueron jadas a los pilares con ayuda de unos barandales, los cuales permiten la l a libre rotación de las secciones horizontales sin limitar la estabilidad del puente, una vez jas todas las piezas se procedió a jar los pilares del puente a la base de MDF con ayuda de la silicona.
Dando como resultado un puente hidráulico que funciona con jeringuillas como brazos hidráulicos donde las mangueras con agua simulan la función del aceite especial para brazos hidraulicos.
5. Desarrollo matemáco
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Presión del uido
Presión Modelo sico-matemáco general P=Presión F=Fuerza A=Área P=
F A
La unidad en que se mide es el
N ❑❑
m² ❑
La pro profun fundid didad ad del ui uido do es dir direct ectame amente nte pro propor porcio cional nal a su pro profun fundid didad ad y densidad
b
∫
F = W ( Profundidad de la placa ) L ( y ) dy a
Donde: W: Es la densidad del uido a-b: Es el intervalo dentro de la l a cual se desplaza h(y): Es la profundidad L(y): Es la longitud horizontal medida de izquierda a derecha sobre la supercie de la placa al nivel Dy: Es el diferencial
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Cálculo para determinar la fuerza ejercida por el agua sobre un lado del pilar sumergido. b
∫
Profundidad ndidad de la placa ) L ( y ) dy F = W ( Profu a 3
∫ 62.4 (5− y ) 44.6 y dy
F =
0
3
∫ 2783.04 ( 5 y − y ) dy 2
F =
2
0
3
F =2783.04
2
5
y
∫ [ 2 y − 3
3
] dy
0
2783.04
F =
2
5
y
3
[ 2 y − 3 ]
F =2783.04 [
5
2
3
2
3
3
− ]− [ 0 ] 3
F =2783.04 [ 13.5 ]
F =37571.04 lb
6. Conclusiones
● El cálcu cálculo lo inte integral gral no es solo un ítem d dentro entro del syll syllabus abus d dee las car carrera rerass de ingeniería, sino que es una herramienta exacta y de gran ayuda para la ingeniería civil ya que su campo de aplicación es muy amplio. ● El uso de llaa fuer fuerza za gen generada erada por la p presió resión n de un u uido ido es mu muyy úl, ya q que ue se pueden mover grandes pesos con una fuerza menor. 18
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● Al hacer uso de dell cálcul cálculo o integ integral ral par paraa calcu calcular lar pre presion siones es sob sobre re las cu cuales ales el p puent uentee ene que resisr nos permite denir de una forma más clara que clase materiales ulizar para no tener fallas en las l as resistencias del hormigón con el cual se construye el puente.
7. Bibliograa hps://www.ingenierocivilino.com/2011/01/puentes-basculantes.html hps://maestrotk.jimdo.com/proyectos-emprendedores/puente-levadizo/ hps://prezi.com/hezboa_svhas/aplicacion-del-calculo-dierencial-en-laconstruccion-de-puentes/ hp://ingenieriaymas.com/2016/07/uerza-cortante-y-momentoexionante.html hps://ccocoa.com/pos-de-puentes-que-existen-y-sus-caracteriscas/ hps://www.youtube.com/watch?v=oJKcwgX3kQ&t=290s hp://iesmanuelreina.blogspot.com/2009/06/planos-del-puente-levadizo-3eso.htm
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