“ANÁLISIS ESTRUCTURAL DEL PUENTE ISAIAS GARRIDO”

Durand Porras, Juan Carles [Docente Asesor]

Burlando Mendoza Martin Humberto

Shapiama Mendieta Charles Junior

Morales Flores Jack Watson

Abstract

El principal objetivo de este trabajo es analizar estructuralmente el Puente Isaías Garrido; con el fin de aplicar

nuestros conocimientos de mecánica a una estructura real. El fin último del análisis es determinar las fuerzas

que actúan sobre la estructura metálica y dentro de la misma. Para fines académicos se cambió la forma de la

estructura. Se cambió los tipos de soportes de ser tipos fijos, se cambiaron a tipos pasadores y rodillo

respectivamente.

Palabras claves

A continuación se desarrollara los siguientes temas: momento, fuerza, tensión y compresión.

INTRODUCCIÓN

En el presente informe se va a realizar el análisis estructural del Puente Isaías Garrido, para

el cual se utilizarán el método de los nodos y el método de las secciones, el objetivo de todo

análisis estructural está pensado para el desarrollo, elaboración e instalación, de esta

estructura, de manera que se pueda disminuir el gasto en costos. En nuestro caso se hará el

análisis para determinar las fuerzas que actúan sobre la estructura y dentro de la estructura

(tracción y compresión). Todo con fines netamente académicos y para poder utilizar los

temas estudiados durante el presente semestre.

DESARROLLO DEL TRABAJO DE INVESTIGACION

Marco Referencial

PUENTE ISAIAS GARRIDO

Reseña Histórica

Ubicado en el cauce del Río Chira, entre el eje vial de la Avenida Ramón

Castilla en la margen derecha y la intersección con la vía Pacasmayito en la

margen izquierda de la provincia de Sullana, departamento de Piura.

Conocido como puente "viejo" fue inaugurado el 28 de julio de 1937 y

construido por la misma empresa que hizo la torre EFFIEL de París. Era

presidente del Perú don Oscar R. Benavides Parte de la estructura metálica,

los dos cuerpos del lado izquierdo, se la "llevó" el río en una de sus

espectaculares crecidas siendo reconstruido en 1941 por el gobierno de don

Manuel Prado con un solo cuerpo en forma ovalada, como hoy luce. Es una

obra firme y espectacular de ingeniería civil, por su construcción y estética

acorde al imponente paisaje del valle. Por la altura del puente, es ideal para

la práctica de "puenting", donde el deportista, atado a una cuerda se lanza

desde la parte más alta quedando suspendido casi "besando" el dulce sabor

de las aguas del Chira. Sin embargo, nuestros jóvenes hacen la misma

pirueta lanzándose desde la misma distancia y en perfectos "clavados", sin

ataduras y libres como el viento, se zambullen en el agua, ante los aplausos

y admiración de los espectadores que cada fin de semana se dan cita en el

lugar para disfrutar los encantos de la naturaleza.

MARCO TEÓRICO:

1. ANÁLISIS ESTRUCTURAL:

Un análisis en sentido amplio es la descomposición de un todo en partes

para poder estudiar su estructura, sistemas operativos o funciones

Se denomina estructura a cualquier sistema de cuerpos unidos entre sí que

sea capaz de ejercer, soportar o transmitir esfuerzos.

Las estructuras están formadas por partes interconectadas entre si llamadas

barras, las cuales se diseñan determinando las fuerzas y los pares

(momentos) que actúan sobre ellas. Las barras están unidas en sus

extremos por medio de articulaciones o nudos.

Por lo tanto las barras son elementos sometidos a fuerzas que son iguales y

opuestas y están dirigidas a lo largo de la barra.

2. TIPOS DE APOYO

•TIPO PASADOR

Los soportes tipo pasador son utilizador comúnmente en estructurar

que van a tener cierta libertad de movimiento ya sea por su

funcionalidad o por otro motivo, en el caso del techo de los edificios C

y D, se usan soportes tipo fijo; pero el uso de éste tipo de soporte nos

genera momentos de fuerza, por lo que para fines académicos se

determinó asumir un soporte tipo pasador que sólo genera dos fuerzas.

•TIPO RODILLO

El soporte tipo rodillo es usado comúnmente en estructuras que por

dilatación térmica necesitarán espacio para dilatarse. En el caso del

techo de los edificios C y D se usan soportes tipo fijo; pero el uso de

éste tipo de soporte nos genera momentos de fuerza, por lo que para

fines académicos se determinó asumir un soporte tipo rodillo que sólo

genera una fuerza.

3. MÉTODO DE LOS NODOS

El método de los nudos es un procedimiento para resolver estructuras de

barras articuladas. Se basa en dos etapas:

Planteamiento del equilibrio en cada barra de la estructura. El caso

más normal es cuando las barras son biarticuladas, obteniéndose las

reacciones en los extremos de cada barra en dirección cortante y una

relación entre las reacciones normales en ambos extremos (iguales y

opuestas si la barra no está sometida a cargas externas intermedias):

Planteamiento del equilibrio en cada nudo:

Sea, por ejemplo, A un nudo o articulación de una estructura de ese

tipo, al cual llegan 3 barras y sobre el que hay aplicada una carga

externa P. Por simplicidad, se ha supuesto que las secciones

transversales de todas las barras trabajan a tracción (caso en que no

hay cargas intermedias en las barras). El diagrama de sólido libre

para dicho nudo será el mostrado en la siguiente figura.

4. MÉTODO DE LAS SECCIONES

Este método se basa en el hecho de que si una armadura, tomada como un

conjunto, está en equilibrio, cualquier parte de ella también lo estará.

Entonces, si se toma una porción de la estructura mediante un corte, de tal

manera que no tenga más de tres incógnitas, es posible, mediante las tres

ecuaciones independientes disponibles en el caso de fuerzas coplanares,

determinar las fuerzas en los miembros involucrados en el corte para

obtener la solución respectiva.

CALCULOS DEL PUENTE

Dimensiones totales del puente (5 Tramos)

Largo: 150m, ancho: 4.5m, alto: 5m

Dimensiones de cada tramo del puente

Largo: 30m, ancho: 4.5m, alto: 5m

Determinación de la fuerza del puente

Carga del puente:

Carga total del puente = 80 Ton

Para el concreto:

W Concreto en cada tramo = 2400kgm3 x (30m x 0.25m x 4.5m) = 27 x 103 kg = 81 Ton

Para el Acero:

Largo= [10 x (5.83m)+ 1x (30m) + 1x (24m)] x2 = 224.6m

Ancho= [8 x (5.83m)+ 2 x (4.5m)] = 55.64m

Total= 224.6m +55.64m = 280.24 m

W Acero Cada tramo = 19.05kgm x (280.24 m) = 5.33 x 103 N = 5.33 Ton

W Total Cada tramo = 80 + 81 + 5.33 = 166.33 Ton

Factor de seguridad = 1.25

W total Cada tramo = 166.33 x1.25 = 207.91=208 Ton

W total Cada Lado =208/2 = 104 Ton

F total Cada Lado =104*9.81 = 1020.24= 1020.24Ton

ANÁLISIS ESTRUCTURAL POR EL MÉTODO DE LOS NODOS

DIAGRAMA DE CUERPO LIBRE

Σ Fx = 0

-Kx = 0

Kx=0

Σ Mk = 0

-Ay (30)+ 175(24) + 175(18) + 320(15) + 175(12) + 175(6) = 0

Ay=510 N

Σ Fy = 0

-175 – 175 – 320 – 175 – 175 + 510 + Ky= 0

Ky= 510 N

ANÁLISIS DE NODOS

NODO A

Σ Fy = 0 Σ Fx = 0

(-5 / 5.83)FAP + 510= 0 (-3 / 5.83) 594.66 + FAB = 0

FAP = 594.66 N FAB = 1155.62 N

NODO B

Σ Fy = 0 Σ Fx = 0

FBP = 0 -1155.62 + FBC = 0

FBC = 1155.62 N

NODO P

Σ Fy = 0 Σ Fx = 0

(5 / 5.83) 594.66 - (5 / 5.83) FPC = 0 (3 / 5.83) 594.66 + (3 / 5.83) - FOP = 0

FPC = 594.66 N FOP = 612 N

NODO C

Σ Fy = 0

(5 / 5.83) 594.66 – 175+ (5 / 5.83) FCO=0

FCO = 390.61 N

Σ Fx = 0

(-3 / 5.83) 594.66 – 1155.62 +390.61 (3 / 5.83) + FCD=0

FCD = 1260.62 N

NODO D

Σ Fy = 0 Σ Fx = 0

FDO = 0 -1260.62 + FDE = 0

FDE = 1260.62 N

NODO O

Σ Fy = 0 Σ Fx = 0

(-5 / 5.83) 390.61 + (5 / 5.83) FOE = 0 (-3 / 5.83) 390.61+612 + (3 / 5.83) 390.61- FON = 0

FOE = 390.61 N FON = 612 N

NODO E

Σ Fy = 0

-175+ (5 / 5.83) 390.61 + (5 / 5.83) FEN = 0

FEN = 594.66 N

Σ Fx = 0

-1260.62 + (3 / 5.83) 390.61 + 594.66 (3 / 5.83) + FEF=0

FEF = 753.62 N

NODO N

Σ Fy = 0 Σ Fx = 0

FFN - 320= 0 753.2+FFG = 0

FFN = 320 N FFG = 753.62 N

ANÁLISIS ESTRUCURAL POR EL MÉTODO DE SECCIONES

Calcular las fuerzas que son atravesadas por las secciones a´,b´y c´, tales como:

FPO, FCO, FCD; FON, FOE, FDE; y FNM, FNG, FFG respectivamente.

ANÁLISIS DE SECCIONES

FUERZAS DE LA SECCIÓN a’:

Σ Mc = 0

FPO (5) - 510(6) =0

FPO= 612 N

Σ FY = 0

510 - 175 -(5/5.83) FCO =0

FCO = 390.61 N

Σ MO = 0

FCD (5) -412(9)+150(3) =0

FCD =651.6 N

FUERZAS DE LA SECCIÓN b’:

Σ ME = 0

175(6) -510(12) - FON (5) =0

FON= - 906 N

Σ FY = 0

510 - 175 - (5/5.83) FOE =0

FOE = 390.61 N

Σ MO = 0

-412(9) +150(3) -150(3) + FDE (5) =0

FDE = 741.6N

FUERZAS DE LA SECCIÓN c’:

Σ MG = 0

150(6) +224(3) +150(12) -412(18) - FNM (5) =0

FNM = - 808.8 N

Σ FY = 0

412 - 150 – 150 – 224 - 150 - (5)

(5.83) . FNG =0

FNG = 305.5 N

Σ MN = 0

-412(15) + 150(9) +150(3) - 150(3) – FFG (5) =0

FFG = 966 N

Resultados y Análisis:

FUERZAS REACCIONES

FAP = 594.66 N Tensión

FAB = 1155.62 N Compresión

FPC = 594.66 N Tensión

FOP = 612 N Compresión

FCO = 390.61 N Tensión

FCD = 1260.62 N Tensión

FDE = 1260.62 N Tensión

FOE = 390.61 N Compresión

FON = 612 N Compresión

FEN = 594.66 N Compresión

FEF = 753.62 N Tensión

FFN = 320 N Tensión

FFG = 753.62 N Tensión

Conclusiones

Se determinaron las fuerzas de tracción y compresión de los primeros nodos.

Se comprobó por medio del uso del método de los nodos y de secciones que

las fuerzas halladas son las correctas.

Referencias Bibliográficas:

FERDINAND P, BEER. (2007) Mecánica vectorial para ingenieros -

Estática, 8va Edición.

HIBBELER R.C. (2004) Ingeniería Mecánica- Estática, 10ma Edición.