UNIVERSIDAD AUTONOMA TOMAS FRIASFACULTAD DE INGENIERIA TECNOLOGICACARRERA DE INGENIERIA MECANICA

UNIV: RENATO OQUENDO RAMIREZDOCENTE: ING. JUAN JOSE IGLESIAS FLORESAUXILIAR: UNIV. WENDY ARANCIBIAMATERIA: MEC - 264 (ESTRUCTURAS METALICAS)TEMA: PROYECTO SOBRE UN PUENTE ACUEDUCTO

FECHA: P/2/07/14POTOSI - BOLIVIAINTRODUCCIONEl puente es una estructura que salva un obstculo, sea ro, foso, barranco o va de comunicaci6n natural o artificial, y que permite el paso de peatones, animales o vehculos.Todos los puentes se basan en modelos naturales, a los que, conforme la tecnologa ha ido avanzando, se han incorporado nuevas formas de resolver los mismos problemas. A partir de un tronco derribado sobre un cauce, una piedra desprendida de una ladera o una maraa de lianas y enredaderas tendidas sobre un barranco, que desde siempre han servido para salvar accidentes naturales, se ha montado una ciencia que es parte importante de las aplicaciones de la ingeniera civil: el proyecto y construccin de puentes.

2.- MARCO TEORICOTIPOS DE PUENTESLos puentes se pueden clasificar en diferentes tipos, de acuerdo a diversos conceptos como el tipo de material utilizado en su construccin, el sistema estructural predominante, el sistema constructivo utilizado, el uso del puente, la ubicacin de la calzada en la estructura del puente, etc.

SEGN EL MATERIAL EMPLEADOSegn el material empleado en la construccin del puente pueden ser de: mampostera madera hormign armado hormign pretensado acero hierro forjado compuestos La estructura de un puente no est constituida de un nico material, por lo cual, esta clasificacin difcilmente se adapta a la realidad. Por ejemplo, los puentes de arcos hechos con mampostera de ladrillos, normalmente tienen las bases construidas con mampostera de piedra ya que de este modo resultan ms consistentes y ms duraderos al embate de las aguas de un ro.

SEGN LOS OBSTACULOS QUE SALVANSegn el obstculo que salvan los puentes pueden ser: acueductos: soportan un canal o conductos de agua. viaductos: puentes construidos sobre terreno seco o en un valle y formados por un conjunto de tramos cortos. pasos elevados: puentes que cruzan autopistas, carreteras o vas de tren. carretera elevada: puente bajo, pavimentado, sobre aguas pantanosas o en una baha y formado por muchos tramos cortos. alcantarillas: un puente por debajo del cual transitan las aguas de un ro o quebrada.

SEGN EL SISTEMA ESTRUCTURAL PREDOMINANTESegn el sistema estructural predominante pueden ser: isostticos hiperestticos Aunque esto nunca ser cierto al menos que se quisiera lograr con mucho empeo, todos los elementos de un puente no podrn ser isostticos, ya que por ejemplo un tablero apoyado de un puente est formado por un conjunto altamente hiperesttico de losa de calzada, vigas y diafragmas transversales (separadores), cuyo anlisis esttico es complicado de realizar. Este tipo de clasificacin es cierta si se hacen algn tipo de consideraciones, como por ejemplo: Se denomina "puente isosttico" a aquel cuyos tableros son estticamente independientes uno de otro y, a su vez, independientes, desde el punto de vista de flexin, de los apoyos que los sostienen. Se denomina "puente hiperesttico" aquel cuyos tableros son dependientes uno de otro desde el punto de vista esttico, pudiendo establecerse o no una dependencia entre los tableros y sus apoyos.

SEGN EL SISTEMA ESTRUCTURALTambin segn el sistema estructural los puentes se pueden clasificar como: Puentes en arco o arqueados (el elemento estructural predominante es el arco, utilizando como material de construccin el acero y que pueden ser estticos o hiperestticos). Pueden ser de: tablero superior acero con tmpano de celosa arcadas y de hormign con tmpano abierto o macizo tablero inferior, discurriendo la calzada entre los arcos, paralelos o no, con diversos tipos de sujecin. Puentes colgantes. Constan de un tablero suspendido en el aire por dos grandes cables, que forman sendas catenarias, apoyadas en unas torres construidas sobre las pilas. El tablero puede estar unido al cable por medio de pndolas o de una viga de celosa. Existen diversos puentes colgantes con luces superiores a 100 Puentes de vigas Gerber (tienen tableros isostticos apoyados sobre voladizos de tramos isostticos o hiperestticos).

SEGN SU DESTINO Segn su destino los puentes pueden ser: viaductos para carretera para ferrocarril compuestos acueducto (soporte de tuberas de agua, gas, petrleo, etc.) pasarelas: pequeos puentes para peatones.

SEGN EL ANCLAJESegn el anclaje: Puentes fijos: aparecen anclados de forma permanente en las pilas. Dentro de este tipo estan los puentes de placas, cuya armadura es una plancha de hormign armado o pretensado que salva la distancia entre las pilas. Es una construccin bastante usual en las autopistas. Puentes mviles: pueden desplazarse en parte para dar paso a embarcaciones Puentes de pontones: apoyados sobre soportes flotantes, generalmente mviles, y se usan poco.

SEGN EL SISTEMA CONSTRUCTIVO EMPLEADOSegn el sistema constructivo empleado. Est clasificacin generalmente se refiere al tablero: vaciado en sitio: si la colada de concreto se hace sobre un encofrado dispuesto en el lugar definitivo. losa de concreto armado o postensado sobre vigas prefabricadas (de concreto armado o precomprimido vigas inetlicas, etc.). tablero construido por voladizos sucesivos (por dovelas prefabricadas o vaciadas en sitio); puede ser construido por adicin sucesiva de elementos de acero, soldados 6 empernados. tblero atirantados tablero tipo arpa, con doble fila de soporte o una sola fila tablero lanzado (el tablero se construye en uno de los extremos del vano a cubrir y se lleva a su sitio deslizndolo sobre rodillos, suplementando el extremo delantero de la estructura con un elemento estructural auxiliar, llamado nariz de lanzamiento) SEGN LA HUBICACION DE LA CALZADASegn la ubicacin de la calzada los puentes pueden ser: de calzada superior: cuando la estructura portante tablero est ubicada ntegramente debajo de la calzada. de calzada inferior: son los tableros cuya estructura portante est ubicada a los lados de la calzada sobresaliendo de su superficie o que est ubicada por encima de la misma. Hay puentes que tienen estructura por encima de calzada en algunos sectores y por debajo de ella en otros. Ejemplos de ello lo constituyen el puente sobre la Baha de Sydney o el puente Forth en Escocia. Los puentes de doble nivel de calzada constituyen una mezcla autntica de los dos tipos de calzada y un ejemplo lo son el puente de la baha de Oakland o el puente de Brooklin. Puentes en esviaje: Se dice que el tablero de un puente tiene "esviaje" o que est construido en esviaje, cuando la forma en planta del tablero no es rectangular, lo que quiere decir que los apoyos del tablero forman un ngulo distinto a 90 con el eje longitudinal del tablero. El esviaje en tablero complica los anlisis, el diseo y la construccin de un puente. Alcantarillas: son estructuras menores, aunque pueden llegar a alcanzar cierta importancia en funcin de circunstancias especficas. Se utilizan como pasos a travs de terraplenes, por lo cual quedan enterradas detectndose su presencia por los cabezales que asoman en cada extremo por prolongacin de la misma alcantarilla. Se diferencian 4 tipos: Alcantarillas de cajn:formadas por dos paredes laterales, tapa y fondo, generalmente de seccin constante y cartelas en las esquinas. Algunas veces no tienen relleno encima por lo cual las cargas rodantes estarn en contacto con la lo. de tapa; otras veces tienen relleno encima, no mayor de unos 8 mts A menor tamao del cajn, el relleno puede ser mayor. Alcantarillas circulares:Son tubos enterrados, dimetros no menores de 90 cm, para facilitar Sin limpieza;. tubos de dimetros grandes son muy costosos. Bvedas de concreto armado.Son estructuras que resisten grandes rellenos encima de su techo. Casi siempre formadas por secciones de espesores variables y con geometra de arcos circulares 6 parablicos. Alcantarillas metlicas.Formadas por chapas acanaladas, de acero galvanizado, premoldeadas para formar tubos de dimetro, previsto. Funcionan como estructuras elsticas flexibles, por lo cual se adaptan a las presiones del relleno que soportan.

SEGN EL FUNDAMENTO ARQUITECTONICOSegn el fundamento arquitectnico utilizado, los puentes pueden ser: COLGANTES con armadura superior con armadura inferior ATIRANTADOS con forma de arpa con forma de abanico con forma de haz EN ARCO superior inferior a nivel intermedio MOVILES giratorio basculante levadizo LOSA MACIZA un tramo varios tramos (isosttica e hiperesttica) articulado o gerber CON VIGAS SIMPLEMENTE APOYADAS un tramo varios tramos articuladas o gerber articuladas o gerber con pilas tipo consolas losa apoyada en vigas cajn PORTICOS empotrados triltero biarticulado con soportes inclinados de prticos triangulados ARMADURA METALICA armadura y arriostra miento inferior armadura y arriostra miento superior tipo Bailey.

2.1.- PUENTES ACUEDUCTOSEntendemos por acueducto a aquellas construcciones que tienen por objetivo principal la conduccin del agua desde un punto hasta otro para permitir que personas o comunidades tengan acceso a ella. El acueducto es, tal como lo dice su nombre, un conducto exclusivo para el agua y no para otros elementos como el transporte, personas u objetos. Los acueductos ms famosos son los que quedan hasta el da de hoy en pie en gran parte de Europa y que han sido construidos en el perodo de mximo poder del Imperio Romano en la Antigedad. Estos acueductos, a veces confundidos con puentes, estn hechos completamente en piedra y son obras maestras de la ingeniera.

Puentes acueductos en la antigedad.

Puentes acueductos en la actualidad.2.2 PUENTES VIADUCTOSUnviaductoes una obra de ingeniera que salva un valle en su totalidad, caracterstica diferenciadora con lospuentes. El trmino viaductoproviene dellatnva, camino yductus, que significa conduccin. Sin embargo, aparentemente en laRoma Antiguaste trmino nunca fue utilizado, siendo ms bien una derivacin moderna considerando la analoga con la palabraacueducto. Al igual que losacueductos romanos, en un principio muchos viaductos consistieron de una serie de arcos de aproximadamente la misma longitud.Los puentes viaductos pueden las que soportan el paso de carreteras o vas frreas

Puente viaducto para carretera

Puente para ferrocarril

2.3.- PASARELASLas pasarelas peatonales son estructuras que se proyectan para proteger tanto a los peatones como a los conductores. Por lo general estn conformadas por dos semiestructuras: dos escaleras o rampas de acceso a ambos lados de la va y un puente peatona l; adicionalmente se incluyen los cerramientos los cuales cumplen tambin una funcin de proteccin contra los factores climticos, cadas o lanzamientos de objetos a la va. Estos estn destinados exclusivamente a la circulacin de personas.

Pasarela peatonal

TIPO DE VIGA

En laviga Prattlas diagonales trabajan a latracciny los montantes trabajan a lacompresin.Laviga Prattes unaViga de Celosa, cuya condicin fundamental es la de ser geomtricamente indeformable. Como un punto en un plano queda determinado por el tringulo que le une a otros dos, el tringulo es el elemento fundamental de una celosa indeformable. De ah el nombre de estructuras trianguladas.

3.- UBICACIN DEL PROYECTO

El presente proyecto est ubicado en la ciudad de Potos a aproximadamente una altura de 4200m sobre el nivel del mar, a unos 3Km al sur de la ciudad de Potos camino salida a a la ciudad de Tarija.

4.- JUSTIFICACION El presente proyecto est basado en el recalculo del puente acueducto, para determinar si el diseo esta con todas las cargas de servicio y si los perfiles que utilizaron fueron los correctos, como as tambin verificar los clculos en los puntos crticos tanto a tensin como a compresin.

5.- OBJETIVO GENERAL El objetivo de los puentes es de agilizar la movilidad vial y mejorar la circulacin vehicular en sectores concurridos. El diseo de cada puente vara dependiendo de su funcin y la naturaleza del terreno sobre el que el puente es construido.6.- OBJETIVO ESPECIFICOEl objetivo principal consiste en suministrar agua potable a las empresas metalrgicas para usos especficos como tambin suministrar agua a los pobladores de esa parte de la ciudad de Potos.

7.- INGENIERIA DEL PROYECTO7.1.- CARGAS DE SERVICIOCARGAS UTILIZADAS EN EL PROYECTO

CARGA MUERTA (ESTRUCTURA)(Klb)CARGA MUERTA (TUBO MAS EL FLUIDO)(Klb/pie)CARGA VIVA (3 PERSONAS DE MANTENIMIENTO 80Kg/C.U.)(Klb)CARGA DE VIENTO(Lb/pie)

27.920.2320.52916.08

CARGA MUERTA (ESTRUCTURA)Calculado ya por el programa RAM

CARGA MUERTA (DEL TUBO MAS EL FLUIDO)Analizando por metro lineal tenemos:L = 1m

Como en el proyecto se est tomando 2 tubos entonces:

CARGA VIVA Son las personas de mantenimiento que estarn designadas para el mantenimiento y el cuidado de cualquier anomala que se presente la estructura durante toda su vida til en este caso se est tomando a 3 personas con un promedio de 80 Kg cada uno.

CARGA DE NIEVE Es despreciable debido a que la estructura no tiene mucha rea donde pueda acumularse la nieve adems que los tubos tendrn una distancia de 10 cm.CARGA DE VIENTO

Reemplazando:

Donde:

CARGAS DE SISMO Las cargas de sismo tambin se desprecian ya que en nuestro medio casi no hay terremotos o algn tipo de sismo que pueda presentarse.

Lista de Materiales

Nota.- Listado slo de las barras y placas seleccionadas grficamente

Miembros:

PerfilMaterialPesoULongitudPeso[Lb/ft][ft][Lb]C 9X13.4A361.34E+011166.82015667.500W 10X26A362.59E+01472.44112252.700Peso Total [Lb]27920.200Despiece de Barras

Nota.- Listado slo de las barras seleccionadas grficamente

PerfilLongitudN de Piezas[ft]C 9X13.46.5676C 9X13.49.2872W 10X266.5672N total de Piezas220

Resultados del Anlisis

Acciones discriminadas en miembrosPuntos considerados

ESTADO : ECU 5=1.2CM+0.5CV+0.5CN+1.3CVTPlano 1-2Plano 1-3Dist a JAxialCorte V2M33Corte V3M22TorsinEstacin[ft][Lb][Lb][Lb*ft][Lb][Lb*ft][Lb*ft]MIEMBRO 1020%0.000-158131.7303183.50810526.75967.244-869.984-4.576100%6.562-158131.7303183.508-10362.39967.244-428.747-4.576MIEMBRO 170%0.000-138703.850-2843.550-9343.673-30.282-707.141-10.705100%6.562-138703.850-2706.3848864.7723629.05811099.864-10.705

Mximos esfuerzos en miembros

Estado : ECU 5=1.2CM+0.5CV+0.5CN+1.3CVTAxialCorte V2Corte V3TorsinM22M33[Lb][Lb][Lb][Lb*ft][Lb*ft][Lb*ft]MIEMBRO 102Max-158131.703183.5167.24-4.58-428.7510526.76Min-158131.703183.5167.24-4.58-869.98-10362.40MIEMBRO 17Max-138703.90-2706.383629.06-10.7111099.868864.77Min-138703.90-2843.55-30.28-10.71-707.14-9343.67

Deflexiones locales en miembrosDefiniciones utilizadas

Estado : ECU 5=1.2CM+0.5CV+0.5CN+1.3CVTEstacinEje 1Eje 2Eje 3Rotacin11Defl. (2)Defl. (3)[ft][ft][ft][Rad][ft][ft]MIEMBRO 1020%0.000-0.010-0.2330.00141--25%-0.001-0.010-0.2330.00118--0.00098(L/6728)50%-0.002-0.009-0.2320.00095--0.00123(L/5331)75%-0.004-0.008-0.2300.00071--0.00087(L/7535)100%-0.005-0.007-0.2280.00048--MIEMBRO 170%0.0040.003-0.0390.00219--25%0.0030.002-0.0270.00164-0.00257(L/2551)50%0.0020.001-0.0150.00109-0.00506(L/1298)75%0.0010.000-0.0040.00055-0.00537(L/1222)100%0.0000.0000.0000.00000--

Tensiones en miembrosUbicacin de fibras con mximos esfuerzos a flexin

ESTADO : ECU 5=1.2CM+0.5CV+0.5CN+1.3CVTFlexinEstacinAxialCorte V2Corte V32-Pos2-Neg3-Pos3-Neg[Lb/ft2][Lb/ft2][Lb/ft2][Lb/ft2][Lb/ft2][Lb/ft2][Lb/ft2]MIEMBRO 1020%-2992243.00180208.9012837.17-650553.70650553.70307596.60-307596.6025%-2992243.00180208.9012837.17-327816.20327816.20268595.00-268595.0050%-2992243.00180208.9012837.17-5078.755078.75229593.50-229593.5075%-2992243.00180208.9012837.17317658.70-317658.70190592.00-190592.00100%-2992243.00180208.9012837.17640396.20-640396.20151590.50-151590.50MIEMBRO 170%-2624620.00174019.2022833.21577439.00-577439.00250020.90-250020.9025%-2624620.00172175.3071237.54290903.90-290903.902283.99-2283.9950%-2624620.00170331.40123073.607845.25-7845.25-776054.20776054.2075%-2624620.00168487.50174909.60-271737.00271737.00-2084994.002084994.00100%-2624620.00166643.60226745.60-547842.90547842.90-3924534.003924534.00

Fuerzas en extremo de miembrosNotas.-Axial: Fuerzas axialesV2: Fuerza de corte en 2V3: Fuerza de corte en 3Torsin: Momento de torsinM22: Momentos flectores 2M33: Momentos flectores 3

ESTADO: ECU 5=1.2CM+0.5CV+0.5CN+1.3CVT

MiembroExtremoAxialV2V3TorsinM22M33[Lb][Lb][Lb][Lb*ft][Lb*ft][Lb*ft]102NJ: 73-158131.728213183.5075867.24439-4.57620-869.9835410526.75944102NK: 74-158131.728213183.5075867.24439-4.57620-428.74738-10362.39858

17NJ: 17-138703.85264-2843.54961-30.28243-10.70535-707.14076-9343.6727317NK: 18-138703.85264-2706.384253629.05751-10.7053511099.864478864.77230

8.- COSTOS Por razones de que en nuestro medio no se encuentra con facilidad los perfiles que se utiliza para la construccin de las estructuras, pude averiguar mas o menos cuanto seria el precio del acero A 36 por Tonelada y la mayora estn en un rango de SUS 800 a SUS 1100.Entonces el peso de la estructura 27920.200 Lb * 800

12.664 Tn * 800

Entonces el costo de los perfiles W y C son = SUS 10131.2Y del tubo es de 1.782 Tn * 800SUS 1425.6

Costo de los pernos, volandas a presin, tuercas Unidades = 224Precio de cada uno = Bs 6Entonces es SUS 193.1

COSTO TOTAL DE TODA LA ESTRUCTURA SUS 11749.9

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LOS PUENTES METALICOS VENTAJAS: CONSTRUCTIVAS: ptima para encaonados, altas pendientes, donde no permita instalar apoyos temporales. Posibilidad de prefabricar los miembros de una estructura. Facilidad para unir diversos miembros por medio de varios tipos de conectores como son la soldadura, los tornillos y los remaches. Rapidez de montaje Gran capacidad de laminarse y en gran cantidad de tamaos y formas. Resistencia a la fatiga. AMBIENTALES: No contamina el medio ambiente No requiere la utilizacin de los recursos naturales Se minimizan los residuos que afectan el entorno ecolgico. El acero es 100% reciclable. ECONMICAS: Disminucin de cargas muertas entre 40% a 50% reduciendo los costos en cimentacin. Beneficio econmico para la regin por el plazo reducido de la obra. Menores costos para ampliacin de capacidad.

DESVENTAJAS: COSTOS DE MANTENIMIENTO La mayor parte de estructuras metlicas son susceptibles a la corrosin al estar expuestos a agua, aire, agentes externos, cambios climticos por lo que requieren de pintado peridico. CORROSIN La exposicin al medio ambiente sufre la accin de agentes corrosivos por lo que deben recubrirse siempre con esmaltes primarios anticorrosivos. COSTO DE PROTECCION CONTRA FUEGO Debido a este aspecto su resistencia se reduce considerablemente durante incendios. FRACTURA FRGIL Puede perder ductilidad bajo ciertas condiciones provocando la falla frgil en lugares de concentracin de esfuerzos. Las cargas producen fatiga y las bajas temperaturas contribuyen a agravar la situacin. Susceptibilidad al pandeo por ser elementos esbeltos y delgados.

CONCLUSIONESEl presente proyecto ha sido realizado con la ayuda de programa estructural RAM ADVANCE.Los parmetros que se ha tomado para el diseo est conforme a lugar donde se est realizando como podemos mencionar:Las cargas de viento.

RECOMENDACIONES Se recomienda utilizar los perfiles adecuados para la estructura, ya que si no se realiza un buen clculo estructural tendra a no soportar las cargas de diseo.Utilizar bien las cargas que se van a introducir al programa, unmal calculo nos hara variar todo los resultados.

BIBLIOGRAFIA http://www.monografias.com/trabajos81/puentes-metalicos/puenteshttp://www.miliarium.com/bibliografia/Monografias/Puentes/TiposPuentes.asphttp://www.tplain.com/imagenes/aiguesterrassa2.jpghttp://thales.cica.es/rd/Recursos/rd99/ed99-0053-02/contenido/9_clasificacion_puentes.htmTABLAS DE PERFILES DE LRFDESPECIFICACIONES ANSSI PARA TUBOS

ANEXOS

Mxima velocidad del viento (desde 1 de junio de 2013)