Instituto Tecnológico de Tepic

Transcripción

1 Instituto Tecnológico de Tepic El Departamento de Ciencias de la Tierra y la Academia de Ingeniería Civil C O N V O C A N A los estudiantes del Instituto Tecnológico de Tepic, a participar en el CONCURSO DE MÁXIMA RESISTENCIA DE PUENTES DE MADERA El concurso tiene como finalidad que los estudiantes pongan en práctica los conocimientos adquiridos en aula, modelando a escala un puente a base de palitos de madera para paletas y pegamento blanco (ver sección de diseño y prueba de carga). A continuación se describen las bases del concurso de diseño y prueba de carga. Como parte normativa se entiende a los lineamientos de inscripción, recepción, prueba de puentes y premiación. Por su parte, en el diseño y prueba se indican dimensiones máximas y mínimas, así como las características del sistema de carga, soporte y la forma de evaluación respectiva. NORMATIVIDAD B ASES Participantes: Se deberá llenar y entregar el Formato de Inscripción que aparece en el anexo B. Podrán participar los estudiantes de todas las áreas académicas y niveles del Instituto, con énfasis en las licenciaturas de ingeniería Civil y Arquitectura, individualmente u organizados en equipos, que nombrarán a tres representantes para efectos del concurso. Los equipos participantes podrán asesorarse de los profesionales que a su interior acuerden. Los integrantes de la Academia de Ingeniería Civil asesorarán sin distinción a los equipos que lo soliciten, y no podrán integrarse a ninguno de ellos en particular. Equipos Las características de los equipos concursantes se indican los siguientes puntos: 1. Los equipos se conformaran hasta 4 estudiantes. 2. Para la entrega, prueba y premiación, se requerirá la presencia de al menos un integrante del equipo. 3. Cada equipo deberá llenar el formato de registro (Anexo B). 4. Cada equipo deberá pagar un cuota de inscripción de $400 (Cuatrocientos pesos 00/MN) que cubre la entrega de 4 kg de palitos de madera, 1 litro de pegamento y premios a los primeros tres lugares de la competencia. El pago se realizará en ventanilla de recursos financieros del instituto. Presentar copia del pago en la oficina de la jefatura del departamento de ingeniería civil. 6. Si el equipo requiere más material del entregado por alguna razón, deberá asumir la compra, asegurándose que sea el mismo material y peso requerido. 7. La inscripción es a partir del día 31 de Marzo de 2014 y hasta las 13:00 hrs. del 29 de Abril de El material será entregado a partir del día 02 de Abril. 9. Sin excepción, ningún equipo podrá solicitar el material incluido en el costo de inscripción después de las fechas indicadas en el punto 7, aun cuando se haya cubierto la cuota de inscripción. No se prevé en ningún caso la devolución del dinero. 10. Sin distinción de persona, no se recibirán solicitudes de inscripción después de la fecha y hora indicada. 1

2 FECHAS DE RECEPCIÓN Y PRUEBAS DE PUENTES Recepción de los puentes: Se deberá entregar el puente al Comité Organizador el día 02 de Mayo de 2014 de las 10:00 hrs a las 18:00 hrs. La entrega se realizará en la sala de juntas del departamento de Ingeniería Civil. Durante el día de entrega, se proporcionará al jurado calificador y a los miembros del comité organizador la memoria de cálculo y diseño con los siguientes puntos: Descripción geométrica del puente: Memoria de cálculo, que incluye un análisis básico de la estructura del puente modelado en cualquier programa de análisis estructural (en dos o tres dimensiones); y el reporte tendrá una extensión máxima de 10 cuartillas (Portada, Índice, Introducción, Metodología, Resultados y Conclusiones) (ver Anexo C como ejemplo de entrega de Resultados). Al momento de recibir el puente, se verificará que las condiciones del puente sean las indicadas en las presentes bases, procediendo a pesar y medir el puente (empleando una balanza con una aproximación al g.). Todo puente que viole una sola de las limitantes mencionadas en el apartado de diseño y materiales, será retirado del concurso con el aval del jurado calificador y de los miembros de las secciones mencionadas. Prueba de resistencia: Se llevará a efecto en la explanada del edificio de Administración a partir de las 09:00hrs. En todos los casos, el orden de las pruebas se seguirá conforme a lo sugerido por el comité evaluador. La prueba se llevará a cabo dentro de la jornada académica de Ingeniería Civil. Las pruebas podrán o no efectuarse en presencia de los miembros del equipo. Sin excepción, ningún puente será probado después de la fecha indicada. A criterio del jurado, el puente o puentes ganadores podrán someterse a pruebas para validar las características de los materiales utilizados en su construcción. Premiación: Los equipos cuyos puentes tengan los tres primeros lugares de carga máxima recibirán reconocimiento y premio, mismos que serán entregados en acto protocolario. Los premios consistirán en lo siguiente: 1er Lugar: $6,000 en especie 2do lugar: $3,600 en especie 3er lugar: $2,400 en especie 2

3 Del jurado: Se conformará por 4 profesores de Ingeniería Civil del Instituto reconocidos por su capacidad profesional y autoridad moral, mismos que podrán evaluar las memorias de cálculo, diseño entregado y que darán visto bueno de cada una de las pruebas efectuadas, así mismo sancionarán las actividades del concurso y emitirán el dictamen correspondiente. DISEÑO Y PRUEBA DE RESISTENCIA MATERIALES De los materiales para la construcción del puente: Los puentes a concursar se construirán a base de palitos de paleta de madera marca PINGÜINO, los que serán unidos con pegamento blanco RESISTOL 850. Las piezas que se deseen podrán manipularse a conveniencia del equipo concursante siempre que no contravengan ninguno de los puntos de las presentes bases y que sea motivo de descalificación. NO podrá emplearse en ningún modo tirantes a base de hilo cáñamo o cualquier otro material en el caso que el puente tenga una formación atirantada. En este sentido, queda estrictamente prohibido el uso de cualquier otro tipo de pegamento o de pieza de madera que no sea la que se haya entregado al equipo concursante. La presencia de cualquier otro material en algún puente participante será motivo de descalificación. En el caso que lo amerite, se realizarán pruebas al puente que se encuentre entre los ganadores y que a criterio del jurado calificador amerite realizarle esta prueba para verificar la calidad de los materiales. DIMENSIONES Y GEOMETRÍA Todos los puentes participantes deberán cumplir con las siguientes características geométricas. 1. Considerando la entrega de hasta 4 kg de palitos de madera, se establece como límite un peso del puente de 2,000 g (2 kg). Dado que la balanza tiene una aproximación al grs. El equipo concursante deberá prever que NO supere el peso indicado. Durante la entrega oficial del puente NO se permitirá que se retiren piezas de la superficie de rodamiento o de otros elementos para aligerar el puente; se considera como fecha oficial de entrega el día 02 de Mayo de El claro entre apoyos será de 95 cm (esta dimensión se considera a paños de apoyos, no a ejes de los mismos). La distancia fuera de los apoyos es libre; 3. La altura libre del puente a partir de la base será de 20 cm como mínimo en la sección central, lo cual deberá simular el paso vehicular como en puente real. Por su parte, se acepta una altura máxima de la base a la superficie de rodamiento de hasta 60 cm, mientras que la altura de la superficie de rodamiento hacia arriba será a consideración del equipo concursante; 3

4 4. El ancho transversal del puente se limita al ancho del cabezal de la maquina universal, considerando por lo tanto un ancho de 15 cm como mínimo. Lo anterior se indica para que el pistón de la maquina universal pase libremente por la parte superior y por lo tanto no debe haber ningún elemento que impida la aplicación de la carga; 5. El puente únicamente se apoyará de los extremos, los que deberán quedar dentro de los cuadros de 10 x 10 cm (o un área de 100 cm2 como se indica en el croquis), los que estarán identificados en la base de pruebas. Por lo anterior, se deberá entender que el puente estará simplemente apoyado en los extremos, evitándose por lo tanto el uso de cualquier apoyo intermedio; 6. Se incluirá una sola cama horizontal cubierta en su totalidad, que simule una superficie de rodamiento en toda la longitud del puente; 7. De ningún modo se permitirá el uso de cualquier tipo de recubrimiento, incluso el mismo pegamento como pintura ; 8. El puente DEBE poseer un aspecto y geometría que lo identifique como una estructura de su tipo. PRUEBA DE RESISTENCIA Las pruebas de carga que se efectuarán a cada puente, consideran lo siguiente: 1. El puente será sometido a tres cargas puntuales de igual magnitud ubicadas en los extremos y el centro del claro del puente, incrementando la carga en forma constante, considerando dos criterios de falla: Cuando los elementos de soporte (columnas, diagonales vigas longitudinales o transversales) fallen por cortante, flexión o torsión; o Cuando el nivel de deformación vertical al centro del puente supere los 3 cm. La carga de FALLA se considerará como la anterior lectura registrada en la máquina universal hasta antes de la aparición de cualquiera de los dos criterios mencionados. La figura 1 ejemplifica la forma de aplicación de la carga, así como las dimensiones indicadas para el puente y las dimensiones del bloque de transmisión de carga. Para la evaluación del o los puentes ganadores, se considerará el siguiente criterio: En todos los casos el peso del puente (W) y la carga soportada (P) se conjugan y se presenta la expresión siguiente: Donde: P : es la carga máxima soportada (kg) W : es el peso total del puente (kg) 4

5 Al considerarse únicamente el peso y resistencia del puente en la expresión, se evita estar supeditado a los pesos y resistencias máximas soportados por los otros concursantes. Por otra parte, como se ha mencionado, al usar una balanza con una aproximación al g, se evita caer en empates. El puente ganador será aquel que tenga una relación de eficiencia R mayor. No se calificará de ningún modo la estética del puente. Mayores informes en Departamento de Ciencias de la Tierra y Academia de Ingeniería Civil: El marco y prensa de carga se encuentran en exhibición a partir del 11 de Abril, en el Laboratorio de Ingeniería Civil. Tepic, Nayarit; 30 de Marzo del Atentamente Departamento de Ciencias de la Tierra Academia de Ingeniería Civil 5

6 Instituto Tecnológico de Tepic Departamento de Ciencias de la Tierra ANEXO A Figura 1. Secuencia gráfica de las características geométricas de los puentes de madera. 6

7 Instituto Tecnológico de Tepic Departamento de Ciencias de la Tierra ANEXO B ACADEMIA DE INGENIERÍA CIVIL CONCURSO DE MÁXIMA RESISTENCIA DE PUENTES DE MADERA Cédula de Inscripción Mayo 2014 Nombre del equipo: Nombre de los integrantes: (*) Núm. de control Licenciatura (*) Señalar a tres representantes del equipo y proporcionar sus datos de contacto: Correo electrónico 1: Correo electrónico 2: Correo electrónico 3: Celular: Celular: Celular: 7

8 Instituto Tecnológico de Tepic Departamento de Ciencias de la Tierra ANEXO C EJEMPLO DE MEMORIA DE CALCULO 8

9 Hewlett-Packard Fecha Actual: 28/09/2012 9:48 AM Sistema de unidades: Métrico Nombre del archivo: C:\Program Files (x86)\bentley\engineering\ram Advanse Español\Data\unzipped\Diseño1b.adv\ Lista de Materiales Nota.- Listado sólo de las barras y placas seleccionadas gráficamente Miembros: Perfil Material PesoU Longitud Peso [Ton/m] [m] [Ton] S4S S ABATELENGUAS 1.36E S4S SOP ABATELENGUAS 1.68E Peso Total [Ton] Nudos Datos de Geometría Nudo X Y Z Piso Rígido [m] [m] [m]

10 Restricciones Nudo TX TY TZ RX RY RZ Miembros Miembro NJ NK Descripción Sección Material d0 dl Factor Ig [cm] [cm] S4S S Abatelenguas S4S S Abatelenguas S4S S Abatelenguas S4S S Abatelenguas S4S SOP Abatelenguas S4S SOP Abatelenguas

11 S4S SOP Abatelenguas S4S SOP Abatelenguas S4S SOP Abatelenguas S4S SOP Abatelenguas S4S SOP Abatelenguas S4S SOP Abatelenguas S4S SOP Abatelenguas S4S SOP Abatelenguas S4S SOP Abatelenguas S4S SOP Abatelenguas S4S SOP Abatelenguas S4S SOP Abatelenguas S4S SOP Abatelenguas S4S SOP Abatelenguas S4S SOP Abatelenguas S4S SOP Abatelenguas S4S SOP Abatelenguas S4S SOP Abatelenguas S4S SOP Abatelenguas S4S SOP Abatelenguas S4S SOP Abatelenguas S4S SOP Abatelenguas S4S SOP Abatelenguas Resultados del Análisis Fuerzas en extremo de miembros Notas.- Axial: Fuerzas axiales V2: Fuerza de corte en 2 V3: Fuerza de corte en 3 Torsión: Momento de torsión M22: Momentos flectores 2 11

12 M33: Momentos flectores 3 ESTADO: COMB=CM+PP Miembro Extremo Axial V2 V3 Torsión M22 M33 [Ton] [Ton] [Ton] [Ton*m] [Ton*m] [Ton*m] NJ: NK: NJ: NK: NJ: NK: NJ: NK: NJ: NK: NJ: NK: NJ: NK: NJ: NK: NJ: NK:

13 15 NJ: NK: NJ: NK: NJ: NK: NJ: NK: NJ: NK: NJ: NK: NJ: NK: NJ: NK: NJ: NK:

14 Diseño de Madera Norma de diseño: ANSI/AF&PA NDS-ASD-2005 Reporte: Extensivo Miembro : 5 Estatus de diseño : Bien PROPIEDADES Sección : S4S S Ancho (b) 1.70 [cm] Altura (d) 1.90 [cm] Propiedades de la sección Unidad Eje mayor Eje menor Area completa de la sección (A) [cm2] 3.23 Momento de inercia (eje principal) (I') [cm4] Módulo de sección elástico (S) [cm3] Material : Abatelenguas Propiedades Valor Tipo: Especie: Grado: Lumber Northern Pine No.1 Coeficiente de variación: CRITERIOS DE DISEÑO Descripción Unidad Valor

15 Temperatura: -- T<=100F Condiciones ambientales: -- Seco Madera: -- sin incisiones Miembro repetido: -- No Tipo: -- Viga Entalladura superior de extremo: -- Superior Largo de entalladura: [cm] 0.00 Alto de entalladura: [cm] Descripción Unidad Eje mayor Eje menor Longitud física [m] 0.40 Longitud efectiva a flexión (Le) [m] 0.00 Long. no arriostrada a flexión (Lu) [m] 0.40 Longitud no arriostrada de compresión (Lx, Ly) [m] Factor de longitud efectiva (K) Arriostre lateral -- No No Longitud de aplastamiento (Lb) [cm] 1.27 Longitud entre puntos de inflexión (Li) [m] 0.40 VERIFICACIONES DE DISEÑO DISEÑO A TRACCIÓN Relación : 0.00 Capacidad : 0.11 [Ton/cm2] Ec. ctrl : COMB en 0.00% Demanda : 0.00 [Ton/cm2] Referencia : (Sec. 3.8) Resultados Intermedios Unidad Valor Referencia Valor de diseño axial a tracción (Ft) [Ton/cm2] 0.08 Factor de duración (CD) (Tabla 2.3.2) 15

16 Factor de humedad (CM) (Sec ) Factor de temperatura (Ct) (Sec ) Factor de tamaño (CFt) (Sec ) Factor de incisión (CiFt) (Sec ) Fuerza axial de tracción (P+) [Ton] 0.00 DISEÑO A COMPRESIÓN Relación : 0.51 Capacidad : 0.05 [Ton/cm2] Ec. ctrl : COMB en 0.00% Demanda : [Ton/cm2] Referencia : (Sec ) Resultados Intermedios Unidad Valor Referencia Valor de diseño axial a compresión (Fc) [Ton/cm2] 0.16 Factor de duración (CD) (Tabla 2.3.2) Factor de humedad (CM) (Sec ) Factor de temperatura (Ct) (Sec ) Factor de tamaño (CF) (Sec ) Factor de incisión (Ci) (Sec ) Factor de estabilidad de columna (CP) (Ec ) Fuerza axial de compresión (P-) [Ton] Módulo de elasticidad para estabilidad (Emin) [Ton/cm2] Módulo de lasticidad para estabilidad ajustado (Emin') [Ton/cm2] Factor de humedad (CM) (Sec ) Factor de temperatura (Ct) (Sec ) Factor de incisión (Ci) (Sec ) Factor de rigidez de pandeo (CT) (Sec ) Valor de diseño crítico a pandeo (FcE1) [Ton/cm2] 0.07 (Sec ) Valor de diseño crítico a pandeo (FcE2) [Ton/cm2] 0.06 (Sec ) 16

17 DISEÑO A FLEXIÓN Flexión en el eje mayor Relación : 0.05 Capacidad : 0.19 [Ton/cm2] Ec. ctrl : COMB en % Demanda : 0.01 [Ton/cm2] Referencia : (Sec. 3.3) Resultados Intermedios Unidad Valor Referencia Valor de diseño a flexión (Fb) [Ton/cm2] 0.14 Factor de duración (CD) (Tabla 2.3.2) Factor de humedad (CM) (Sec ) Factor de temperatura (Ct) (Sec ) Factor de estabilidad (CL) (Sec ) Factor de tamaño (CF) (Sec ) Factor de incisión (Ci) (Tabla 4.3.8) Factor de repetición (Cr) (Sec ) Momento flector (Mxx) [Ton*m] 0.00 Relación de esbeltez (RB) (Ec ) Valor de diseño crítico a pandeo (FbE) [Ton/cm2] 0.96 (Sec ) Flexión en el eje menor Relación : 0.00 Capacidad : 0.19 [Ton/cm2] Ec. ctrl : COMB en 0.00% Demanda : 0.00 [Ton/cm2] Referencia : (Sec. 3.3) Resultados Intermedios Unidad Valor Referencia Valor de diseño a flexión (Fbyy) [Ton/cm2]

18 Factor de duración (CD) (Tabla 2.3.2) Factor de humedad (CM) (Sec ) Factor de temperatura (Ct) (Sec ) Factor de estabilidad (CL) (Sec ) Factor de tamaño (CF) (Sec ) factor de uso plano (Cfu) (Sec ) Factor de incisión (Ci) (Tabla 4.3.8) Factor de repetición (Cr) (Sec ) Momento flector (Myy) [Ton*m] 0.00 DISEÑO A CORTE Corte en eje menor Relación : 0.01 Capacidad : 0.02 [Ton/cm2] Ec. ctrl : COMB en 0.00% Demanda : 0.00 [Ton/cm2] Referencia : (Sec. 3.4) Resultados Intermedios Unidad Valor Referencia Valor de diseño a corte (Fv) [Ton/cm2] 0.02 Factor de duración (CD) (Tabla 2.3.2) Factor de humedad (CM) (Sec ) Factor de temperatura (Ct) (Sec ) Factor de incisión (Ci) (Tabla 4.3.8) Fuerza de corte (Vy) [Ton] 0.00 Factor de mayoración de corte por entalladura en extremo (CN) (Sec ) Corte en eje mayor Relación : 0.00 Capacidad : 0.02 [Ton/cm2] Ec. ctrl : COMB en 0.00% Demanda : 0.00 [Ton/cm2] Referencia : (Sec ) 18

19 Resultados Intermedios Unidad Valor Referencia Valor de diseño a corte (Fv) [Ton/cm2] 0.02 Factor de duración (CD) (Tabla 2.3.2) Factor de humedad (CM) (Sec /5.3.3) Factor de temperatura (Ct) (Sec ) Factor de incisión (Ci) (Tabla 4.3.8) Fuerza de corte (Vy) [Ton] 0.00 DISEÑO A TORSIÓN Relación : 0.01 Capacidad : 0.01 [Ton/cm2] Ec. ctrl : COMB en 0.00% Demanda : 0.00 [Ton/cm2] Referencia : (WEC-H) Resultados Intermedios Unidad Valor Referencia Valor de diseño a torsión (Fvt) [Ton/cm2] 0.01 Momento torsor (Mtor) [Ton*m] 0.00 DISEÑO A APLASTAMIENTO (informativo) Resultados Intermedios Unidad Valor Referencia Reacción máxima (Rmax) [Ton] 0.36 (Sec ) Angulo de carga ( ) Valor de diseño axial a compresión (Fc*) [Ton/cm2] 0.17 Valor de diseño a comp. perpendicular al grano (Fcp) [Ton/cm2] 0.02 Factor de humedad (CM) (Sec ) Factor de temperatura (Ct) (Sec ) 19

20 Factor de incisión (Ci) (Sec ) Factor de aplastamiento de area (Cb) (Ec ) INTERACCIÓN Relación para esfuerzos combinados de axial y flexión Relación : 0.34 Ec. ctrl COMB en % Referencia (Eq ) RELACIÓN DE RESISTENCIA CRÍTICA... Relación : 0.51 Ec. ctrl : COMB en 0.00% Referencia : (Sec )... 20

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