ESCUELA DE EDUCACIÓN TÉCNICA N°1 “GRAL. MANUEL BELGRANO” MAIMARA –JUJUY RESISTENCIA Y CALCULO DE ELEMENTOS Alumnos: Abalos Daniela, Esquivel Lautaro, Gutierrez Hector, Mamani Caucota Maximiliano Tema: Tipos de esfuerzos Profesor: Cruz Jorge Curso: 501 Año:2024 Tema: tipos de esfuerzos Consigna de trabajo: 1-En forma grupal realizar un trabajo de investigación sobre los distintos tipos de esfuerzos que pueden encontrarse en las estructuras de los puentes colgantes. Se debe elegir un puente de un lugar específico conocido en donde en donde se investigará también las partes que lo conforman, materiales, técnicas, proceso, procedimientos constructivos y cualquier otra información relativas a las resistencias de materiales. Presentar un Informe. El trabajo practico debe ser definido a través de una exposición grupal. Índice Introducción…………………………………………………………………………….4 Esfuerzos, Definición de puente, Tipos de puente, Definición de puente colgante………………………………………………………………………………5-7 Historia del puente Yi Sun-Sin, Partes de un puente (general)………………...8-9 Partes del puente Yi Sun-Sin……………………………………………………..…10 Tipos de esfuerzos que se presentan en un puente, Tipos de esfuerzos que se presentan en el puente Yi Sun-Sin…………..………………………………….11-13 Conclusión…………………………………………………………………………….14 Anexo...……………………………………………………………………………15-17 Introducción Como ya se sabe los esfuerzos como lo son la tensión, corte, compresión, flexión, torsión y pandeo están presentes en todas las estructuras. En este caso los desenvolveremos en un puente colgante como el Yi Sun-Sin (Corea del Sur) y todas sus partes que lo conforman, materiales, técnicas, procesos, procedimientos constructivos y cualquier otra información que implique a las resistencias de materiales. Desarrollo 1-Esfuerzos: Como ya se sabe los esfuerzos están presentes en todo tipo de estructuras y materiales, a continuación pasamos a definir los tipos de esfuerzos. Tracción: Hay tracción cuando una barra está sometida a unas fuerzas coliniales (dentro de el mismo eje) que se aplica en sentidos contrarios y de igual magnitud. En términos simples, es la fuerza que tiende a estirar o alargar un objeto. En el contexto de los puentes y otras estructuras, la tracción es una fuerza importante que debe ser tenida en cuenta en el diseño para garantizar la estabilidad y la seguridad. Compresión: La compresión es una fuerza que actúa sobre un objeto intentando comprimirlo o reducir su longitud. En el contexto de los puentes, la compresión se refiere a la fuerza que ejerce la estructura sobre los materiales de soporte, como los pilares o las vigas, cuando la carga del puente se transfiere hacia abajo Flexión: Cuando una estructura que se encuentra apoyada recibe una fuerza perpendicular al eje longitudinal, ahí es donde recibe deformación. En términos simples, la flexión ocurre cuando una fuerza actúa sobre un objeto y lo hace curvarse. Corte: Se da cuando las fuerzas tienen que aplicarse en secciones infinitamente (muy cerca pero no junta) pequeñas una contra otra. El corte es un fenómeno mecánico en el que se aplica una fuerza, causando una separación o deslizamiento a lo largo de una sección transversal del mismo. Torsión: Para que exista debe haber un par de cuplas (causa de la rotacion) en sentido contrario que deben aplicarse sobre el eje longitudinal. La rotación es el movimiento de un objeto alrededor de un eje o punto central. En términos mecánicos, implica girar o cambiar la orientación de un objeto alrededor de un punto fijo. El pandeo: Un fenómeno que ocurre cuando un elemento estructural, como una columna o viga, se somete a cargas que provocan una deformación lateral inestable. Esta deformación lateral se produce debido a la compresión que experimenta el elemento, lo que resulta en una curvatura o desviación de su forma original. El objetivo principal de este informe es dar a conocer los tipos de esfuerzos presentes en un puente colgante (tipo de puente), para esto primero tenemos que entender que es un puente y sus clasificaciones como tal. 2-Definición de puente: Un puente es una obra que permite pasar sobre un foso, un río u otro lugar. Se trata de una estructura que se eleva sobre la superficie para facilitar los desplazamientos, haciendo que las personas o los vehículos puedan evitar algún obstáculo y así acortar largas distancias. 3- Tipos de puentes: Existen varios tipos de puente elaborados por la humanidad. Estos son: Puentes de arco: Los puentes de arco pueden ser de varios tipos, como arcos de medio punto, arcos rebajados o arcos segmentarios. La fuerza del arco distribuye la carga a lo largo de la curva del arco hacia los estribos en los extremos del puente. Puentes de viga: Estos puentes pueden tener vigas de madera, acero o concreto, y pueden ser simples, continuos o en celosía. Las vigas horizontales soportan la carga del tráfico y la distribuyen a los pilares o soportes. Puentes en ménsula: También llamados puentes de voladizo, utilizan una viga horizontal que se extiende desde una pared o un pilar y se sostiene en voladizo. Esta viga puede ser de acero, concreto o madera, y el tablero del puente se apoya en ella. Puentes basculantes: Estos puentes tienen una sección que puede levantarse o girarse sobre un eje para permitir el paso de barcos de gran altura. La sección móvil, llamada tramo basculante, puede ser contrapesada para facilitar su movimiento. Puentes flotantes: Utilizados principalmente para cruzar cuerpos de agua donde no es posible construir pilares, estos puentes se apoyan en pontones o flotadores. Estos pueden ser colocados momentáneamente o si no de forma permanente y su diseño varía según las condiciones del agua y la longitud requerida. Puentes de truss: Utilizan una estructura de truss, que consiste en barras rectas conectadas en forma de triángulos, para soportar la carga. Puentes colgantes: Utilizan cables principales suspendidos de torres y anclados en ambos extremos del puente. El tablero del puente cuelga de ellos y puede moverse libremente. 4-Definición de puente colgante: Un puente colgante es un tipo de puente en el que el tablero del puente se sostiene mediante cables suspendidos de torres o también conocidos como pilonas y anclados en ambos extremos del puente. Estos cables principales soportan la carga del puente y transfieren la fuerza hacia los anclajes en tierra. El tablero del puente cuelga de estos cables, lo que le permite moverse libremente y adaptarse a cambios en la carga y el viento. En este caso como la tarea asignada fue seleccionar un puente colgante, mi grupo se decidió por el puente Yi Sun-Sin ubicado en Corea del Sur, así que empezaremos a desarrollar el puente a centrándonos más en cómo está compuesto (partes), procesos constructivos empleados y esfuerzos que se presentan en la estructura. 5- Historia del puente Yi Sun Sin: El puente Yi Sun-sin es un puente colgante en la ciudad de Asan en la costa sur de Corea del Sur y fue inaugurado en 1997 para celebrar el 400 aniversario del nacimiento del almirante Yi.. El puente forma parte de la carretera de acceso al complejo industrial de Yeosu. Es el octavo puente colgante más largo del mundo por la longitud de su vano (espacio entre sus torres/pilones) principal, de 1.545 m (cifra que representa el año de nacimiento del legendario almirante de la dinastía Joseon que da nombre a la estructura) desde su inauguración en 2012.Lleva el nombre de un famoso almirante y estratega naval coreano del siglo XVI, Yi Sun-sin. El puente no solo sirve como un monumento conmemorativo, sino que también conecta dos islas, Chamseom y Muuido, en la bahía de Asan, proporcionando una importante ruta de transporte para la región. Además de su función práctica, el Puente Yi Sun-sin se ha convertido en un punto de referencia cultural y turístico en Corea del Sur debido a su diseño distintivo y su conexión con la historia naval del país. 6- Partes del puente (En general) Los puentes tienen varias partes que los conforman, cada uno apartando sus partes importantes para que la estructura se mantenga firme, estas son: Estribo: Estructura de soporte en los extremos del puente que proporciona estabilidad lateral. Aletas: Refuerzos estructurales que se extienden desde los estribos hacia el centro del puente para mayor estabilidad. Pilastra: Parte vertical de apoyo que sostiene la superestructura del puente. Pilotes: Elementos alargados y profundos que se colocan en el suelo para soportar cargas y transmitirlas al suelo más estable. Cabezal: Refuerzo estructural en el extremo superior de las pilas que proporciona apoyo adicional. Columnas: Elementos verticales que sostienen la carga de la superestructura del puente. Zapata: Base de hormigón que distribuye la carga de las columnas o pilares en el suelo. Asientos de vigas: Superficie sobre la cual descansan las vigas del puente. Vigas: Elementos estructurales horizontales que soportan la carga del puente y la transmiten a los pilares. Barras transversales: Elementos que refuerzan y conectan las vigas entre sí. Barras longitudinales: Refuerzos estructurales que se extienden a lo largo de la longitud del puente para mayor resistencia. Claro: Distancia horizontal entre los soportes del puente. Protección de talud: Estructura de seguridad que evita el deslizamiento de tierra en los bordes del puente. Barrera: Estructura de seguridad que separa la calzada del puente de los peatones o vehículos en la vía. Losa: La losa es la parte superior del tablero del puente, donde se coloca el pavimento. En conjunto con esta van otras dos partes como: Losa de aproximación: esta es la porción de pavimento que está unida al puente y que conecta la carretera. Carretera: es el pavimento que se encuentra por las calles y rutas de la ciudad, este gracias a la losa de aproximación se conecta con la losa del puente. 7- Parte del Puente Yi Sun-sin en Corea del Sur: Torres: En este caso el puente posee dos torres en este caso de 270 metros de alto, pero para ser exactos 272,7 metros. Proporciona soporte vertical al puente y distribuye la carga hacia los cables de suspensión y los estribos. Puede tener una forma única para mejorar la estabilidad y la resistencia a los vientos fuertes. Anclajes: Son las partes donde los cables principales están firmemente sujetos al terreno. Proporcionan la resistencia necesaria para mantener todo en su lugar. Cables principales: Están suspendidos entre las torres y soportan el peso del tablero del puente con ayuda de los cables de suspensión/verticales. Estos cables están hechos de acero y se tensan cuidadosamente para mantener la estabilidad. Tienen hasta 700mm de diámetro. Cables de suspensión: Estos cables conectan el tablero a los cables principales y son responsables de mantener el tablero en su lugar y distribuir las cargas. Los cables de suspensión están compuestos por varios cables más pequeños entrelazados para aumentar su resistencia y flexibilidad. Tablero del puente: Es la superficie sobre la cual transitan los vehículos, peatones y, a veces, bicicletas. Generalmente, está hecho de concreto reforzado para soportar cargas pesadas y resistir la corrosión. El tablero del puente está dividido en carriles para automóviles. Estribos: Son estructuras de soporte ubicadas en ambos extremos del puente que sostienen los extremos del tablero del puente y transfieren la carga al suelo. Comúnmente, están construidos con concreto armado y pueden incluir pilotes profundos para proporcionar una base sólida. Vigas transversales: Estas vigas refuerzan la estructura del tablero del puente y proporcionan rigidez adicional. Están colocadas perpendicularmente al tablero del puente y pueden estar integradas en el diseño de la superestructura o ser elementos independientes sujetos a la misma. Estas partes trabajan juntas para crear una estructura de transporte segura que permite la perfecta movilización de las personas entre las dos ciudades. 8- Tipos de esfuerzos que se presentan en un puente Los esfuerzos en los puentes se presentan de distintas maneras ya que hay varios tipos de la misma. Los siguientes son los esfuerzos que se presentan en las estructuras: Tracción: Este esfuerzo ocurre cuando una fuerza tira de una parte del puente en una dirección opuesta. Esto sucede en los cables de suspensión en un puente colgante experimentan tracción debido al peso de la plataforma y la carga viva. Compresión: En este caso, una fuerza empuja las partes del puente hacia el centro. Los pilares y las vigas principales soportan compresión. Se presenta en un puente de arco, la parte superior del arco está comprimida mientras que la parte inferior está en tracción. Flexión: La flexión ocurre cuando una carga aplicada al puente causa curvatura en las vigas o elementos estructurales. Las vigas horizontales en un puente de vigas experimentan flexión. Corte: El esfuerzo de corte se produce cuando fuerzas paralelas al plano que están finitamente cerca del puente intentan cortar la estructura. Los pernos, remaches y conexiones deben resistir estos esfuerzos. Torsión: La torsión es una fuerza rotacional que afecta a los elementos del puente. Por ejemplo, un puente en voladizo experimenta torsión en sus extremos. 9- Tipos de esfuerzos que se presentan en el puente Yi Sun-Sin El Puente Yi Sun-sin en Corea del Sur está diseñado para resistir una serie de esfuerzos para garantizar su estabilidad y seguridad. Estos son: Compresión: Estos son dos tipos opuestos de esfuerzos mecánicos que actúan sobre diferentes partes del puente. La compresión es un esfuerzo que tiende a reducir el tamaño o la longitud de un material, Se presentan en las columnas de soporte del puente están sujetas a esfuerzos de compresión debido al peso del puente y la carga vehicular Tensión: La tensión tiende a estirar o alargar el material, se aprecia en los cables de suspensión cuando estos experimentan esfuerzos de tensión que los mantienen en su lugar y soportan el peso del tablero del puente. Flexión: El puente puede experimentar esfuerzos de flexión debido a las cargas aplicadas, como el tráfico vehicular y las fuerzas del viento. La flexión es un esfuerzo que causa que una estructura se curve o deforme, y puede ser crítica en elementos como las vigas transversales del tablero del puente y las columnas de soporte. Además de que se presentan los esfuerzos anteriores el puente de Corea del Sur tiene la capacidad de soportar tanto cargas estáticas (como el peso permanente de la estructura y el paso vehicular) como cargas dinámicas (como el impacto de vehículos en movimiento y las fuerzas del viento). A su vez está sujeto a esfuerzos repetidos a lo largo del tiempo, lo que puede provocar fatiga en los materiales. Esto es especialmente importante en estructuras como los cables de suspensión, que pueden experimentar ciclos de carga y descarga debido al tráfico vehicular y las condiciones climáticas. 10- Proceso constructivo El Puente Yi Sun-sin, en Corea del Sur como ya se sabe tiene una longitud de 2.260 metros. El diseño de tres tramos del puente colgante tiene dos pilones principales separados aproximadamente 1,5 kilómetros entre sí. Cabe aclarar que la Corporación Yooshin que fue responsable del diseño del puente, mientras que la Compañía Industrial Daelim llevó a cabo la construcción. Los pilones, que se elevan a una altura aproximada de 270 metros (272,7 metros) son las torres de hormigón más altas que se han construido en el mundo. Al verse en corte transversal, tienen forma trapezoidal. Los pilones se curvan ligeramente hacia adentro y se estrechan hacia arriba. Con un costo de 400 millones de dólares, la empresa DAELIM Industrial Company empezó a construir el puente en 2009 con la colocación de los cimientos para los dos inmensos pilares. Estos fueron levantados usando la técnica del encofrado deslizante, mediante la cual se vierte hormigón de forma continua a medida que el molde de encofrado se eleva lentamente por el pilón. Mientras asciende y va estrechándose el pilón, los moldes se ajustan para crear la forma correcta. Al principio del proyecto, se usaron técnicas de posicionamiento óptico y GPS para establecer los dos puntos de control principales cerca de la base de cada pilón. Ambos puntos de control ofrecen una clara visual al pilón opuesto. Para asegurar su exactitud y precisión, la mayoría de las medidas se tomaron temprano por la mañana, cuando los errores ocasionados por las condiciones atmosféricas son menores. Para tomar visuales a través del agua hasta la parte superior del pilón distante, los técnicos usaron tecnología de largo alcance Trimble S8 FineLock™ para apuntar y medir automáticamente a los prismas de los moldes de encofrado. Tomaron medidas múltiples en posición de círculo directo e inverso, y compararon los resultados con observaciones de láseres GPS, verticales y giratorios. Como parte del proceso de calidad del proyecto, los operarios compararon la puntería manual y automática usando la Trimble S8. Estas pruebas demostraron que el largo alcance de enganche fino de la Trimble S8 eliminó los errores humanos y redujo el tiempo necesario para realizar la medición. Para la instalación de los cables principales, con un diámetro de 700 mm que constan de 12.800 alambres de acero. Se instalaron mediante el método airspinning, asegurando su integridad y resistencia. En conclusión, el Puente Yi Sun-sin en Corea del Sur está diseñado para resistir una variedad de esfuerzos mecánicos, incluyendo compresión, tensión, flexión. Estos esfuerzos son cuidadosamente considerados en su diseño y construcción para garantizar su estabilidad, durabilidad y seguridad a lo largo del tiempo. Anexo 1-Esfuerzos: Ejemplos y detalles de tipos de esfuerzos 4-Definición de puente colgante: Imágenes de puentes colgantes 5- Historia del puente Yi Sun Sin: ¿Quién era Yi Sun-Sin? Yi Sun Sin transliterado también como Ri Sun Shin fue un almirante y general coreano que logró defender su patria de las incursiones niponas de 1592 durante la dinastía Joseon de Corea. También se le atribuye la invención del barco tortuga, pero la verdad es que ese tipo de embarcación ya existía y él solo la reformó. Murió en batalla en 1598, de un solo disparo. La Corte real coreana finalmente le concedió honores, incluyendo el título póstumo de Chungmugong (Señor Marcial Leal), Seonmu Ildeung Gongsin (Sujeto de mérito de primera clase), Deokpung Buwongun (Príncipe de la Corte de Deokpung), y la oficina póstuma de Yeonguijeong (primer ministro). Otro título póstumo que recibió fue el de Yumyeong Sugun Dodok (Almirante de la Flota de la dinastía Joseon). En la actualidad, es ampliamente reconocido como un héroe en Corea y muchos han estudiado tanto su figura como sus diarios. Imágenes del puente Yi Sun-Sin: 10- Proceso constructivo Imágenes de algunas de los procesos y métodos que se utilizaron para la construcción del puente.