trabajo solidos IIi.docx

F

MECANICA DE SOLIDOS IIDiseño de postes Universidad Nacional del Callao 29/05/2013

ALUMNO:

SICLLA LUJAN ANTERO JUNIOR GONZALES ENRIQUEZ FRANZ CODIGO:

100612I 100646K PROFESOR: ORTIZ ALBINO PITHER ASCENCION

En el siguiente trabajo procederemos a diseñar la cimentación de postes en la presencia de distintos tipos de suelo ,para lo cual tendremos en cuenta el esfuerzo cortante de diseño el cual debe ser menor del calculado matemáticamente

MECANICA DE SOLIDOS II-Diseño de postes 2013 PREGUNTA 1: Diseñar la cimentación de un poste de concreto armado de 10m de altura, 0.25 m de diámetro superior, 0.4 m de diámetro inferior y 0.075m de diámetro del agujero. La cimentación del poste es: a) b) c) Con un nivel triatico de : -0.40m NTN Calcular la seccion de la cimentación en caso de que sea necesario.

SOLUCION: 

Calculo del peso: =

2

x

……………(1)

MECANICA DE SOLIDOS II-Diseño de postes 2013 Hallamos el volumen del poste: ( De la gráfica:

Reemplazando valores:



Hallando el área del poste: Usando el diámetro inferior



Calculo del esfuerzo:

3

)

MECANICA DE SOLIDOS II-Diseño de postes 2013  Comparamos el esfuerzo del poste con el esfuerzo permisible para cada suelo: a) SUELO DE LIMA:

Entonces el poste no necesitara cimiento

b) SUELO DE LA SIERRA:

Entonces el poste necesitará cimentación  Diseñando la cimentación para el suelo arenoso:

𝐿

𝐿

4

MECANICA DE SOLIDOS II-Diseño de postes 2013 Se considera que la norma de cimentación exige un 10% de H=10



Por semejanza:

 Calculo de el peso del poste: ( Donde

=0.25m,

=0.384m y H=9m

CALCULO DE UNA ZAPATA DE SECCION CUADRADA  Calculo de el peso del cimiento:

5

)

MECANICA DE SOLIDOS II-Diseño de postes 2013

 Calculo de la longitud “L” para la cimentación del suelo de la sierra:



Reemplazando en



La cimentación para un poste de D=0.40m en el suelo de la sierra debe tener una base cuadrada de H =1m y L=0.50m(considerando el factor de seguridad)



Comprobando los resultados

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MECANICA DE SOLIDOS II-Diseño de postes 2013

CALCULO DE UNA ZAPATA DE SECCION CIRCULAR  Calculo de el peso del cimiento:





Calculo del radio “R” para la cimentación del suelo de la sierra:

)

La cimentación para un poste de D=0.40m en el suelo de la sierra debe tener una base circular de H =1m y R=0.25m(considerando el factor de seguridad)

Comprobando los resultados

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MECANICA DE SOLIDOS II-Diseño de postes 2013 c) PARA LA SELVA:

Entonces el poste necesitara cimentación  Diseñando la cimentación para el suelo arcilloso:

8

MECANICA DE SOLIDOS II-Diseño de postes 2013  Hallando Q :

 Calculo de el peso del poste: ( Donde

=0.25m,

=0.385m y H=9m

CALCULO DE UNA ZAPATA DE SECCION CUADRADA  Calculo de el peso del cimiento:

9

)

MECANICA DE SOLIDOS II-Diseño de postes 2013  Calculo del

hidrostático del suelo de la selva: (

)

(

)

 Calculo de la longitud “L” para la cimentación del suelo de la selva:



Reemplazando en

-39.66

 

La cimentación para un poste de D=0.40m en el suelo de la selva debe tener una base cuadrada de H =1m y L=0.60m(considerando el factor de seguridad) Comprobando los resultados

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MECANICA DE SOLIDOS II-Diseño de postes 2013 CALCULO DE UNA ZAPATA DE SECCION CIRCULAR  Calculo de el peso del cimiento:

 Calculo del

hidrostático del suelo de la selva:

(

)

(

 Calculo del radio “R” para la cimentación del suelo de la selva:



Reemplazando en

11

)

MECANICA DE SOLIDOS II-Diseño de postes 2013 -39.66

 

La cimentación para un poste de D=0.40m en el suelo de la selva debe tener una base circular de H =1m y R=0.30m(considerando el factor de seguridad) Comprobando los resultados



OBSERVACIONES Y RECOMENDACIONES: 1. Se debe de hacer comparaciones para tener la seguridad que los cálculos sean los adecuados agregando un poco mas de distancia a la longitud o radio de la zapata 2. Si nos encontramos con un suelo con nivel de agua natural debemos tener en cuenta el empuje que este produce a la hora de diseñar la cimentación. 3. Se diseñara la cimentación del poste solo cuando el esfuerzo del poste es mayor que el esfuerzo admisible del suelo. 4. Según los cálculos el suelo en Lima es idónea para la cimentación de postes. 5. La estructura de la cimentación de un poste puede ser variada, puede ser de forma circular, cuadrada, rectangular, etc. 6. En caso de cualquier duda se deben seguir las normas técnicas de cimentación para el adecuado diseño de la cimentación

12

MECANICA DE SOLIDOS II-Diseño de postes 2013 

PREGUNTA Nº2:

Diseñar 2 postes, uno de acero A - 36, otro de madera (Pino Douglas N°1)), para una sección circular y una sección T, que soportan una fuerza de 10kN. Efectuar la comprobación con esfuerzo cortante y momento flexionante.

0.5m

10kN 10 m







Solución A (TOMANDO DE REFERENCIA LA FLECHA MAXIMA) :

 Para este problema usaremos la tabla de L. Mott 

Por norma:

 Características: 

PINO DOUGLAS NUM 1

= 660KPa 

ACERO A-36:

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MECANICA DE SOLIDOS II-Diseño de postes 2013  Calculando el momento de inercia de la madera:



De los datos:



Entonces

tenemos:

 Calculando el momento de inercia del acero:





De los datos:



Entonces

tenemos:

CÁLCULOS EN EL POSTE DE SECCIÓN CIRCULAR DE DIÁMETRO D 

Para una sección circular tenemos:

D

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MECANICA DE SOLIDOS II-Diseño de postes 2013  Para la Madera: 

Por rigidez:



Por resistencia:



VERIFICANDO EL ESFUERZO

Sección adecuada a usar: Sección circular de diámetro 0.90m. 

VERIFICANDO POR ESFUERZAO CORTANTE: ̅

(

)(

=660Kpa

660Kpa >22,938KPa

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)

MECANICA DE SOLIDOS II-Diseño de postes 2013  Para el Acero A-36: Calcilo del momento de inerciaen la sección W

Parte 1

b

2

0

3

b

∑ ∑

Y= 16

0

MECANICA DE SOLIDOS II-Diseño de postes 2013 ∑

Entonces: = b=0.12612m 

Por resistencia:

 VERIFICANDO POR ESFUERZO:

 Sección adecuada a usar: Sección tipo W de 14.89pulg de peralte  VERIFICANDO EL ESFUERZO CORTANTE: ̅

=

=

74.2515MPa >

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(

)(

)

=74.2515MPa

MECANICA DE SOLIDOS II-Diseño de postes 2013 

CONCLUSIONES Y OBSERVACIONES: 1. Se debe de hacer comparaciones para tener la seguridad que nuestros cálculos sean los adecuados, además para verificar que el esfuerzo no exceda lo permitido evitando así tragedias posteriores. 2. Vale resaltar que la elección del tipo de sección es importante, porque de estos depende el tipo de diseño que se va a utilizar, en los casos anteriores se presenta el mejor tipo de sección a usar. 3. Hay que tener en cuenta que estos resultados son los que se deben tomar en cuenta para el diseño, por eso se debe ser lo más minucioso posible para que así los cálculos realizados sean más exactos y que el diseño pueda soportar con lo indicado en las variables (Cargas, fuerzas externas, tensiones, etc. 4. Como podemos apreciar el esfuerzo cortante es adecuado para los 2 tipos de postes, eso implica que la flecha esta dentro del rango máximo permitido. 5. Se verifica que el esfuerzo cortante esta también dentro de el rango permitido



CONCLUSIONES :  Nótese que para el diseño de cimentación hemos tomado una longitud mayor de la calculada utilizando el factor de seguridad, puesto que esta precaución nos dará mas seguridad en el diseño.  Se parte a hallar la sección S (Modulo elástico de sección) del esfuerzo máximo que puede soportar el material en cada caso, por tanto se permitirá hallar una sección adecuada para soportar el máximo esfuerzo e incluso el doble ya que tomamos como factor de seguridad el número 2.  Es necesario realizar las verificaiones por resistencia , rigidez y esfuerzo cortante ,pues el diámetro del poste debe cumplir todas las pruebas.



BIBLIOGRAFIA



DIEÑO Y CÁLCULO DE ESTRUCTURAS Bernardo Villasuso(1994)-El Ateneo –Buenos Aires –Argentina

MECANICA VECTORIAL PARA INGENIEROS –ESTATICA Ferdinand P. Beer ,E.Russell Johnston (1990) -Ediciones Mc Graw –Hill.

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