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PUENTE PRATT

Presentado por: González Sarmiento Adriana Martínez Cantillo Katherine Rodríguez Navas Steffany Santander Amaranto Jonathan Zambrano De vega Daniela

Presentado a: Ignacio Camacho

Universidad Simón Bolívar Programa de Ingeniería Industrial

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TABLA DE CONTENIDO

1. Introducción……………………… Introducción………………………………………………… ……………………………………………… …………………… 2. Objetivos……………………………………………… Objetivos………………………………………………………………………… ………………………… 3. Marco teórico……………………………………………………… teórico……………………………………………………………………. ……………. 4. Tipos de armaduras………………………………………………… armaduras……………………………………………………………… …………… 5. Tipos de arma armaduras duras para puentes …… …………………………………… …………………………………………… …………… 6. Acero ASTM A36…………………………… A36……………………………………………………… …………………………………… ………… d……………………………………………………………… … 7. Factor de segurida d……………………………………………………………

8. Peso del puente …………………………………………………………………… …………………………………………………………………… 9. Peso de la cercha ……………………………………………………… ………………………………………………………………… ………… 10. Método de nodos ………………………………………………………………… ………………………………………………………………… 11.Calculo de nodos……… nodos…………………………………… ……………………………………………………… …………………………… … 12.Costos………………… Costos…………………………………………… ……………………………………………………… ………………………………. …. 

13. Conclusiones……………………………….………………………………………

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I.

INTRODUCCIÓN

Se Sellaman llamanestructuras estructurasaatodas todaslas laspartes partesde deuna unaconstrucción construccióncompuestas compuestaspor porvarios vario rectilíneos rectilíneosunidos unidosentre entresísípor porsus susextremos extremosyycuya cuyamisión misiónesessoportar soportarlas lascargas cargasaa encuentran encuentransometida. sometida.Uno Unodedelos losprincipales principalestipos tiposdedeestructura estructuraque queseseemplean empleanenening in las lasarmaduras armadurasoocerchas, cerchas,las lascuales cualestienen tienenlalacaracterística característicade deser sermuy muylivianos livianosyyco co capacidad capacidad dede soportar soportar cargos cargos elevados elevados yy cubrir cubrir grandes grandes luces, luces, generalmente generalmente sese u cubiertas cubiertas de de techos techos yy puentes. puentes. ElElprincipio principiofundamental fundamentaldedelas lasarmaduras armadurasesesunir unirelementos elementosrectos rectospara paraformar formar los loselementos elementostrabajan trabajanaaesfuerzos esfuerzosaxiales axialesenenpuntos puntosque quesesellaman llamannodos, nodos,yyentre entresís una una geometría geometría tal tal que que elel sistema sistema sese comparta comparta establemente establemente cuando cuando recibe recibe cargas carga directamente directamente enen todo todo elel nodo. nodo. Este Este permite permite soportar soportar cargas cargas transversales, transversales, entre entre dd usando usandomenor menorcantidad cantidaddedematerial materialque queelelusado usadoenenuna unaviga, viga,pero perocon conelelinconvenie inconveni los loselementos elementosocupen ocupenuna unaaltura alturavertical verticalconsiderable. considerable. En Enelelpresente presenteproyecto proyectosesedesarrolló desarrollólalaestructura estructurapratt, pratt,eleldiseño diseñoseserepresenta representaen hecho hechoaabase basede deacero. acero.Se Seevaluará evaluaráelelcomportamiento comportamientode delalaestructura estructurayyaplicación aplicaciónde de al cual será sometido. La Laaplicación aplicaciónde delalafuerza fuerzanos nosdeterminara determinaramediante medianteelelensayo ensayocual cualeseselelpeso pesomm resistirá resistirálalaarmadura. armadura.En Entérmino términodel delanálisis análisisaplicativo aplicativoseseda daaaconocer conocerelelpeso pesomm

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II. 

OBJETIVO GENERAL Realizar Realizarlalaestructura estructuraPratt Prattdiseñado diseñadoen enun unpuente puenteaabase basede deacero aceropara paraanalizar analizar resistencia resistencia yy comportamiento comportamiento interno. interno.

III.

OBJETIVOS ESPECIFICOS



Hallar Hallar el el peso peso total total del del puente. puente.



Seleccionar Seleccionareleltipo tipode deacero aceropara paralalaconstrucción construccióndel delpuente. puente.



Elegir Elegir elel determinado determinado factor factor de de seguridad. seguridad.



Hacer Hacer los los respectivos respectivos planos planos para para este este diseño. diseño.



Determinar Determinar costos costos para para lala fabricación fabricación del del puente. puente.



Analizar Analizarelelcomportamiento comportamientode detensión tensiónoocomprensión comprensiónde decada cadaelemento elementodel delpu pu

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MARCO TEORICO Definición Definición de de estructuras: estructuras: Las Las estructuras, estructuras, son son elementos elementos constructivos constructivos cu c fundamental fundamentaleseslaladedesoportar soportarun unconjunto conjuntodedecargas cargasyydedeello elloseseconsidera consideralolosiguiente siguient 

Compuesta Compuestapor pormiembros miembrosunidos unidosentre entresísíen ensus susextremos. extremos.



Miembros Miembrosdispuestos dispuestosen enforma formade detriángulo triángulooocombinación combinacióndedetriángulos. triángulos.



Unión Uniónde delos losmiembros miembrosen enpunto puntocomún comúnde deintersección interseccióndenominado denominadonodo. nodo.



Tres Tres tipos tipos de de miembros: miembros: miembro miembro de de lala cuerda cuerda superior, superior, cuerda cuerda inferior inferior y (diagonales (diagonales yy montantes). montantes).



La Laestabilidad estabilidadde deuna unaestructura estructuraeseslalaque quegarantiza garantizaque queentendida entendidaenensusuconj con un unsólido sólidorígido rígidocumpla cumplalas lascondiciones condicionesdedelalaestática, estática,alalser sersolicitadas solicitadaspor porla exteriores exteriores que que puedan puedan actuar actuar sobre sobre ella. ella.



La Laresistencia, resistencia,eseslalaque queobliga obligaque queno nosesesuperen superenlas lastensiones tensionesadmisibles admisiblesdel delm que que no no se se produzca produzca rotura rotura en en ninguna ninguna sección. sección.



La Ladeformación deformaciónlimitada, limitada,implica implicaelelque quesesemantenga mantengaacotada acotada(dentro (dentrode deunos uno deformación deformaciónque queva vaaaproducir producirlas lascargas cargasalalactuar actuarsobre sobrelalaestructura. estructura.Estos Estos marcados marcadospor porlalautilización utilizaciónde delalaestructura, estructura,razones razonesconstructivas constructivasyyotras. otras.

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TIPOS DE ARMADURA La Lamayoría mayoríade delos lostipos tiposde dearmadura armadurausadas usadasen enlalaestructuración estructuraciónde decubiertas cubierta han hansido sidollamadas llamadaspor porlos losnombres nombresooapellidos apellidosdedequienes quieneslas lasdiseñan diseñanoopatentan. patentan.AAcoc se severán veránalgunos algunostipos tiposde deestructuras estructuras más másconocidas. conocidas.

Armadura Long: Los Loscordones cordonessuperior superioreeinferior inferiorhorizontales horizontalesseseunen unenmediante mediantemontantes montantesverticales verticales arriostrados arriostrados por por diagonales diagonales dobles, dobles, usados usados para para aumentar aumentar lala rigidez rigidez dede lala estru estru capacidad capacidaddederesistir resistircargas cargaslaterales, laterales,tales talescomo comolos losmovimientos movimientossísmicos sísmicosyylalapre pre vientos huracanados.

Armadura Pratt: Originalmente Originalmentefue fuediseñada diseñadapor porThomas ThomasyyCaleb CalebPratt Prattenen1844, 1844,representa representalalaadapta adapt armaduras armadurasalaluso usomás másgeneralizado generalizadode deun unnuevo nuevomaterial materialde deconstrucción construcciónde delalaépoca: época:e

Armadura Howe: Cercha Cerchaformada formadapor porelementos elementoshorizontales horizontalessuperiores superioreseeinferiores inferioresentre entrelos loscuales cualessese dispuestas dispuestaslas lasbarras barrasverticales verticalesyydiagonales, diagonales,donde dondelos loselementos elementosverticales verticalestrabajan trabajana los los diagonales, diagonales, aa compresión. compresión. Armadura Warren: ElElrasgo rasgocaracterístico característicode deeste estetipo tipode dearmaduras armadurasesesque queforman formanuna unaserie seriededetriángulo triángul (o(oequiláteros), equiláteros),dedemanera maneraque quetodas todaslas lasdiagonales diagonalestienen tienenlalamisma mismalongitud. longitud.Las Las tt

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Armadura Vierendeel: Tiene Tiene como como características características principales principales las las uniones uniones obligatoriamente obligatoriamente rígidas rígidas yy lala a diagonales diagonales inclinadas. inclinadas. De esta maner manera, a, en una armadura Vierendeel, no aparec triangulares triangularescomo comoen enlalamayoría mayoríade delas lasarmaduras, armaduras,sino sinouna unaserie seriede demarcos marcosrectan rectan trata por tanto de una armadura empleada en edificación por el aprovechamie aperturas.

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TIPOS TIPOS DE DE ARMADURAS ARMADURAS PARA PARA PUENTES PUENTES

Las Lasformas formastípicas típicasde dearmaduras armaduraspara parapuentes puentescon conclaros clarossimples simplesserian serianlas lasarm ar pratt, pratt, Howe Howeyy Warren Warren se seusan usannormalmente normalmentepara paraclaro claross de de 55m 55m yy 61m 61m de de longitud. longitud. Para Paraclaros clarosmas masgrandes grandesseseusan usanuna unaarmadura armaduracon concuerda cuerdasuperior superiorpoligonal, poligonal,como comola Parker que permite algo de ahorro de en material. También están las armaduras armaduras s estas estasseseusan usancuando cuandolos losclaros clarosmayores mayoresde de91m 91myycuando cuandosesequiere quiereahorra ahorraalgo algode de armadura armadurakk cumple cumplecon con los los mismos mismos propósitos. propósitos.

DESCRIPCIÓN DESCRIPCIÓN DEL DEL MATERIAL MATERIAL Es Esuna unaaleación aleaciónde dehierro-carbono hierro-carbonoforjable, forjable,con conporcentajes porcentajesde decarbono carbonovari var 0,008 0,008yy1,76%. 1,76%.SeSedistinguen distinguendedelas lasfundiciones, fundiciones,también tambiénaleaciones aleacionesdedehierro hierroyycarbo carb éstas éstas tienen tienenuna una proporción proporción dede carbono carbono que que puede puedevariar variar entre entre 1,76% 1,76% yy6,67%, 6,67%

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La La diferencia diferencia fundamental fundamental entre entre ambos ambos materiales materiales eses que que los los aceros aceros so s ductilidad, ductilidad, fácilmente fácilmente deformables deformables enen caliente caliente utilizando utilizando forjado, forjado, laminación laminación oo mientras mientras que que las las fundiciones fundiciones son son frágiles frágiles yy sese fabrican fabrican generalmente generalmente por por Además Además de de los los componentes componentes principales principales indicados, indicados, los los aceros aceros incorporan incorporan otros otros químicos. químicos. Algunos Algunosson son perjudiciales perjudiciales(y(y sese llaman llaman impurezas) impurezas)yyprovienen provienendedelalac mineral mineral oo elel combustible combustible empleado empleado en en elel proceso proceso de de fabricación: fabricación: eses elel caso caso del del a fósforo. fósforo.Otros Otrosseseañaden añadenintencionalmente intencionalmentepara paralalamejora mejorade dealguna algunade delas lascaracter caracte acero acero(y(ysesellaman llamanaleantes). aleantes).Los Los aleantes aleantespueden puedenutilizarse utilizarsepara paraincrementar incrementarlalares re ductilidad, ductilidad,laladureza, dureza,etcétera, etcétera,oopara parafacilitar facilitaralgún algúnproceso procesodedefabricación fabricacióncomo comopp mecanizado. mecanizado.Elementos Elementoshabituales habitualespara paraestos estosfines finesson sonelelníquel, níquel,elelcromo, cromo,elelmolibden molibde Para Parasusuuso usoenenconstrucción, construcción,elelacero acerosesedistribuye distribuyeenenperfiles perfilesmetálicos, metálicos,siend sien diferentes diferentescaracterísticas característicassegún segúnsusuforma formayydimensiones dimensionesyydebiéndose debiéndoseusar usarespecíficam específica una una función función concreta, concreta, ya ya sean sean vigas vigas oo pilares. pilares. Los Los métodos métodos antiguos antiguos para para la la fabricación del aceroconsistían consistían en en obtener obtener hier hier elelhorno, horno,con concarbón carbónvegetal vegetalyytiro tirodedeaire; aire;expulsión expulsióndedelas lasescorias escoriaspor pormartilleo martilleoyyc del del hierro hierro dulce dulce para para cementarlo. cementarlo. Luego Luego sese perfeccionó perfeccionó lala cementación cementación fundiend fundien cementado cementadoenencrisoles crisolesdedearcilla arcillayyenenSheffield Sheffield(Inglaterra) (Inglaterra)seseobtuvieron, obtuvieron,aapartir partirdede1 de decrisol. crisol.AAmediados mediadosdel delsiglo sigloXIX XIXseseextendió extendiólalafabricación fabricacióndel delacero aceromerced mercedaamm perfeccionados: el de Bessemer, que consiste en la descarburación de la fundición fundición po dd i i

l ldd

t t ióió

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ióió dd hihi

dd l l

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La La estructura estructura del del acero acero sese compone compone de de una una mezcla mezcla de de fases, fases, con con diversas diversas pp mecánica. mecánica. Las Las proporciones proporciones de de esta esta fase fase yy sus sus composiciones composiciones serán serán determin determi comportamiento comportamiento de de este este material material Estas Estasfases fasesseseobtienen obtienenaatemperatura temperaturaambiente ambientemediante medianteelelenfriamiento enfriamientolento lentode deun unaca L as pr pr i nci ncip pale less son:  

La Laferrita ferritaesesblanda blandayydúctil. dúctil.Su Suestructura estructuraesescúbica cúbicacentrada centradaen enelelcuerpo, cuerpo,esesese hasta los 721 ºC ºC



La Laaustenita austenitaes eslalamás másdúctil dúctilyydensa densade delas lasfases fasesdel deldiagrama diagramaFe-Fe3C. Fe-Fe3C.



La Lacementita cementita(Fe3C) (Fe3C)esesun uncompuesto compuestointermetálico intermetálicodedefórmula fórmulaFe3C, Fe3C,con conun unc de de carbono carbono de de 6,67%, 6,67%, es esmuy muy dura dura yy frágil. frágil.



La Laperlita perlitaeseselelmicroconstituyente microconstituyenteeutectoide eutectoideque queseseforma formaaalos los727 727ºC ºCaapartir part austenita austenitacon con0.77 0.77%%de decarbono. carbono.Es Esuna unamezcla mezclabifásica bifásicade deferrita ferritayycementita cementita morfología morfologíalaminar. laminar.Sus Suspropiedades propiedadesmecánicas mecánicasserán seránintermedias intermediasentre entrelalaferri ferr yy la la cementita cementita dura dura que que la la compone. compone.

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ACERO ASTM A36 Acero Aceroestructural estructuraldedebuena buenasoldabilidad, soldabilidad,adecuado adecuadopara paralalafabricación fabricacióndedevigas vigassold so edificios, edificios,estructurales estructuralesremachadas remachadasyyatornilladas, atornilladas,bases basesde decolumnas, columnas,piezas piezaspara parapuen pue dispositivos dispositivos de de combustible. combustible. Aplicación Aplicaciónenenconstrucción construccióndedepuentes, puentes,estanques, estanques,estructuras estructuraspara paraindustrias, industrias,edificios edificio aplicación aplicación estructurales estructurales en en general. general.

Composición Química (Valores Típicos) Típicos) %C

%Mn

%Si

%P

%S

≤ 0,26

0,80 -1,20

≤ 0,40

≤ 0,04

≤ 0,05

Propiedades Mecánicas Esfuerzo Fluencia

Esfuerzo Tracción (Kg/mm²)

Elongación

(Kg/mm²)

MPa

(Kg/mm²)

MPa

%

25,5 (mín.)

250 (min.)

40,8 (mín.)

400 (mín.)

20 (mín.)

F río Mínimo Radio Interior de Plegado en Frío Espesor E (mm.) Hasta 20 mm

Sobre 20 mm Hasta 25 mm

Sobre 25 mm Hasta 50 mm

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¿Por qué se escogió este acero?

Se Seescogió escogióeste esteacero aceroporque porquecuenta cuentacon conlas lascondiciones condicionesyypropiedades propiedadesmecán mecá requieren requierenen enlalaconstrucción construcciónde denuestra nuestracercha cerchaademás ademáseseselelúnico únicoacero aceroque queseseencu encu mercado mercado que que encontramos encontramoscon con un un espesor espesor superior superior aa ocho ocho pulgadas pulgadas también también cuen cuen excelente excelentesoldabilidad soldabilidadque queloloconvierte convierteenenlalamejor mejoropción opciónpara paralalaconstrucción construccióndedeestr est

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FACTOR DE SEGURIDAD El Elfactor factorde deseguridad seguridadsesedetermina determinacon conlalasiguiente siguientefórmula: fórmula:

En Ennuestro nuestroproyecto proyectono nocalcularemos calcularemoselelfactor factordedeseguridad, seguridad,sino sinoque queloloestimaremos estimaremosy estimado estimadofue fue2.5 2.5siendo siendoeste esteestimado estimadoun unfactor factordedeseguridad seguridadmuy muybueno buenoyayaque queelelpue pu soportar soportar 2.5 2.5 veces veceselel peso peso para paraelel cual cual fue fuediseñado. diseñado.

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PESO DEL PUENTE Wp = Peso del puente Wch = Peso de la cercha Wl Wl == Peso Peso de de la la loza loza de de concreto concreto Wv = Peso vivo vivo Wt Wt == Peso Peso de de la la tractomulas tractomulas

 =  +  +  +  Ahora Ahora vamos vamos aa determinar determinar cada cada uno uno de de los los pesos pesos Wt Wt == Peso Peso de de las las tractomulas tractomulas

Wt = # tractomulas ∗carga máxima La La carga carga máxima máxima es es igual igual aa 50 50 toneladas. toneladas.

 Acarriles  # tractomulas = Atractomulas # tractomulas =15m =15m 10mm 10m 10m ∗∗ 2.6m 2.6  # tractomulas =150m 26m 

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Wt = 5.8∗50 toneladas Wt = 290 toneladas ∗ 1000 kg Wt = 2845 KN Ahora Ahora determinamos determinamos elel Wv Wv (peso (peso vivo) vivo)

Wv = Wpersonas + Wviento Wt = N ∗m Donde DondeNN==número númerode depersonas personasyyestá estádado dadopor porlalaformula formula

N = 1 ∗largo del puente∗ 2 Se Seasume asumeque quepor porcada cadametro metrotransita transita11persona personayysesetiene tieneen encuenta cuentaque quehay haydos dossende send peatonales. Entonces:

N = 2 ∗15 N = 30 mm==masa masacorporal corporalde delalapersona personaque queen enColombia Colombiaesesigual igualaa70 70kg kg

Wpe Wperson rsonasas = 30 ∗ 70 kg

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