INTRODUCCIONEn el siguiente proyecto se desea realizar el diseo de una bodega de materiales, consistente de tejas metlicas soportadas por largueros o correas, que a su vez estn apoyados por tres pares de cerchas dobles tipo carga, las cuales transmiten el peso a columnas de concreto. Lo cual no llevara a realizar una serie de prototipos aprendidos en el aula de clases de estructuras para obtener requerimientos que son necesarios para cumplir con las especificaciones de nuestro proyecto de resistencia de materiales dichas especificaciones son dadas por los estudiantes con el propsito de capacita a los estudiantes de ingeniera civil de la universidad de la costa CUC a obtener ms conocimientos acerca de estructuras.
RESUMENInicialmente se realizan los prototipos para las correas, teniendo en cuenta su forma y el peso de la lmina metlica que acta como una carga distribuida sobre ellas. Estas cargas generan flexin sobre las correas, lo cual, a su vez genera una distribucin de momento flector y fuerza cortante a lo largo de las vigas. El clculo del momento flector permite determinar el mximo esfuerzo axial soportado, a partir del cual, se selecciona la viga que se adece a las condiciones dadas.
Posteriormente se determinan las cargas sobre las cerchas, lo que permite realizar el clculo de las fuerzas que actan en cada eslabn de las mismas y por lo tanto el esfuerzo axial soportado. Una vez determinado, se procede a seleccionar el perfil cuya geometra cumpla con las condiciones dadas.
Seleccionadas las vigas se realiza un plano, en el que se puede visualizar la estructura seleccionada.
OBJETIVOSObjetivo general:Disear el prototipo de una estructura (cercha) para la cual disearemos un modelo ms ptimo el cual deber resistir las cargas aplicadas Se debe cumplir que el esfuerzo mximo no supere el esfuerzo de fluencia de la viga .Objetivo especficos:-Disear los elementos tipo correa que estn sometidos a flexin debida al peso de la cubierta.-Disear los elementos tipo ngulos de la cercha ms cargada los cuales estn sometidos a carga axial.-aumentar la carga en un 10% para suponer peso propio de la viga.-calcular cercha por el mtodo de nodos.-realizar un plano en el cual se plasme el diseo ms ptimo.
JUSTIFICACIONEste proyecto de investigacin es de vital importancia para el estudiante de ingeniera civil de la universidad de la cota CUC puesto a la necesidad de satisfacer su conocimiento en el rea de estructuras para ser capacitado ante de ascender a la asignatura estructuras 1 donde estos conocimientos demostrados en este proyecto se vern reflejados de una manera ms extensa.Su importancia en el campo profesional es muy sorprendente puesto que los ingenieros civiles en estructuras metlicas se encuentran con cerchas como la mostrada en este proyecto o muy similares a ella, como profesionales dentro de unos aos podremos decir que esto fue aprendido en mecnica de materiales.
PLANTEACION PREGUNTA PROBLEMAEs posible que de esta forma con la elaboracin del correspondiente prototipo se cumpla con el objetivo trabajado?
MARCO TEORICO
Cercha:La cercha es uno de los principales tipos de estructuras empleadas en ingeniera. Proporciona unasolucin prctica y econmica a muchas situaciones de ingeniera, especialmente en el diseo de puentes yedificios. Una armadura consta de barras rectas unidas mediante juntas o nodos. Los elementos de una cerchase unen slo en los extremos por medio de pasadores sin friccin para formar armazn rgida; por lo tantoningn elemento contina ms all de un nodo. Cada cercha se disea para que soporte las cargas que actanen su plano y, en consecuencia, pueden considerarse como una estructura bidimensional. Todas las cargasdeben aplicarse en las uniones y no en los mismos elementos. Por ello cada cercha es un elemento sometido a fuerzas axiales directas (traccin o compresin).EsfuerzosEsfuerzo es la resistencia que ofrece un rea unitaria (A) del material del que est hecho un miembro para una carga aplicada externa (fuerza, F):Esfuerzo = fuerza / rea = F / AEn algunos casos, como en el esfuerzo normal directo, la fuerza aplicada se reparte uniformemente en la totalidad de la seccin transversal del miembro; en estos casos el esfuerzo puede calcularse con la simple divisin de la fuerza total por el rea de la parte que resiste la fuerza, y el nivel del esfuerzo ser el mismo en un punto cualquiera de una seccin transversal cualquiera. En otros casos, como en el esfuerzo debido a flexin, el esfuerzo variar en los distintos lugares de la misma seccin transversal, entonces el nivel de esfuerza se considera en un punto (MOTT, 1999).Dependiendo de la forma cmo acten las fuerzas externas, los esfuerzos y deformaciones producidos pueden ser axiales, biaxiales, triaxiales, por flexin, por torsin, o combinados, como se muestra en las figuras 2, 3, 4, 5, 6 y 7 (SALAZAR, 2001).
Figura 2: Esfuerzo y deformacin uniaxial.
Figura 3: Esfuerzo y deformacin biaxial.
Figura 4: Esfuerzo y deformacin triaxial.
Figura 5: Esfuerzo y deformacin por flexin.
Figura 6: Esfuerzo y deformacin por torsin.
Figura 7: Esfuerzo y deformacin combinados.Dependiendo de que la fuerza interna acte perpendicularmente o paralelamente al rea del elemento considerado los esfuerzos pueden ser normales (fuerza perpendicular al rea), cortantes (tangenciales o de cizalladura, debido a una fuerza paralela al rea), como se muestra en las figuras 8 y 9 (SALAZAR, 2001).
Figura 8: Esfuerzo normal.
Figura 9: Esfuerzo cortante.Flexin
Eningenierase denominaflexinal tipo de deformacin que presenta un elemento estructural alargado en una direccin perpendicular a sueje longitudinal. El trmino "alargado" se aplica cuando una dimensin es dominante frente a las otras. Un caso tpico son lasvigas, las que estn diseadas para trabajar, principalmente, por flexin. Igualmente, el concepto de flexin se extiende a elementos estructurales superficiales comoplacas o lminas.El rasgo ms destacado es que un objeto sometido a flexin presenta una superficie de puntos llamadafibra neutratal que la distancia a lo largo de cualquier curva contenida en ella no vara con respecto al valor antes de la deformacin. El esfuerzoque provoca la flexin se denominamomento flector.
PROTOTIPO DE CARGA EN LA CERCHA
PROTOTIPO DE CERCHA COMPLETA
PROTOTIPO DE CORREA DE AMARRE PARA LA RESISTENCIA DE LA CERCHA
PROTOTIPO DE DIAGRAMAS DE ESFUERZO Y COMPORTAMIENTO DE LA CERCHA
PROTOTIPO DE CERCHA VISTA EN PLANTA Y VISTA DE PERFIL
CONCLUSIONESHabiendo realizado los prototipos pertinentes al diseo y seleccin de las vigas de la cubierta, se pueden realizar las siguientes conclusiones, en base a lo aprendido en el proceso: La inclinacin de la cubierta hace que el peso de las tejas metlicas se divida en dos componentes. Aquella que acta perpendicular a la superficie de las correas es la que genera la flexin de las mismas.
En vigas con distribuciones uniformes de fuerzas, el momento mximo se encuentra en la mitad de su longitud. En ste punto la fuerza cortante es cero.
Los eslabones internos de la cercha soportan fuerzas menores que los externos, por lo tanto, pueden ser diseados con vigas ms pequeas, con lo que se ahorran costos al momento de la fabricacin.
Existen eslabones en la cercha que no soportan carga. Si se eliminaran de la cercha, la estructura no se vera afectada, desde el punto de vista de las cargas soportadas por los eslabones.
Las mayores fuerzas se encuentran soportadas en los extremos laterales de la cercha.
La bodega cumple los requisitos debido a que la cercha diseada resiste el momento cortante
BIBLIOGRAFIA[1] mecnica de materiales, 5ta edicin ferdinan p. beer, e. Russell Johnston, jhon t. dewolf y David f. mazurek.[2] Gere-timoshenko, mecnica de materiale 2da edicin.[3] Ahumada J. Caracterizacin de materiales de uso de ingeniera: Aplicacin de tcnicas de laboratorio. (2009). Editorial Educosta. Primera Edicin.[4] Mott, Robert L. resistencia de materiales/mexico : Pearson educucion, 2009.
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