Universidad Rafael LandívarFacultad de IngenieríaEstáticaIng. Walter Morales

CÁLCULO DE LAS FUERZAS DE UNA PASARELA

Guatemala, 28 de abril de 2015

INTRODUCCIÓN

A lo largo de la historia, el ser humano ha tenido la necesidad de sortear inconvenientes, de llevar, mudar o cruzar de un lugar a otro; y lo ha logrado de diferentes medios, lo cual ha generado grandes logros y avances; para esto ha contado con una gran variedad de medios y materiales de la naturaleza.

El sistema de actividad urbano, requiere de una conectividad peatonal continua (desplazamiento), para un peatón es necesario acortar distancias para llegar a su destino, o para acceder a áreas de servicio tales como viviendas, comercios, centros educativos o religiosos así como deportivos, que conllevan como fin sortear calles, avenidas, autopistas y vías férreas que atraviesan un sector urbano con amplio flujo vehicular.

La alternativa, es una obra de infraestructura, que proveyendo una adecuada solución, no sólo es segura sino también ventajosa, con parámetros de diseño de acuerdo a las necesidades, así como su funcionalidad, dando como resultado los pasos peatonales aéreos, puentes peatonales o llamadas en nuestro medio: pasarelas de metal.

Actualmente, el diseño estructural de una pasarela es un arte basado en habilidad creativa, imaginación y experiencia de ingeniero. Sin embargo, no suelen hacerse los cálculos de las fuerzas de estas pasarelas puesto que, por lo general, se tiene un estándar de magnitud de fuerzas según el diseño de la pasarela.

A pesar de los estándares, consideramos necesario generar los cálculos que brindan seguridad al peatón en aquellas arterias donde dificulta el paso y la movilización en el cruce de vehículos. Como estructura, utilizamos la pasarela ubicada en Avenida Bolívar y 26 calle de la zona 1 de la Ciudad de Guatemala.

OBJETIVOS

-Estudiar las principales generalidades de una pasarela en el cálculo estructural y sus dimensiones, de manera que se garantice la correcta ejecución, no sólo estética y estructural, sino técnica, demostrando la forma correcta para determinar las cargas de diseño de los diferentes elementos estructurales, haciendo un análisis de esta estructura y sus detalles, tanto de esfuerzos como de fuerzas que actúan en ella.

- Estudiar los elementos que conforman una pasarela de metal peatonal en la infraestructura.

DISEÑO EXPERIMENTAL

- Una cinta métrica- Hojas para la toma de datos

MARCO TEÓRICO

Tipos de estructuras y cargas

Los sistemas estructurales:

A la combinación de los elementos estructurales y los materiales que se utilizaran, se le llamará: sistema estructural.

Se conoce con el nombre de armazón al ensamble total de varios miembros individuales; y la aplicación en este caso es para una pasarela de metal.

La armadura (articulada en sus nudos) y el marco (con nudos resistentes a momentos) son los dos tipos de sistemas estructurales básicos construidos a base de elementos estructurales; ambos sistemas pueden definirse como el esqueleto o armazón de la estructura total, y no son más que miembros conexos que soportan las cargas impuestas tanto por su propio peso (peso de materiales fijos o cargas muertas), como las cargas impuestas por objetos móviles (personas, fuerzas de la naturaleza o cargas vivas), por lo que la armazón debe soportar totalmente todas las cargas previstas de manera segura.

Las características estructurales importantes de un sistema son: Resistencia Rigidez Ductilidad

ARMADURAS PARA UNA PASARELA

La pasarela es un puente peatonal, que se ubica en lugares estratégicos con el objetivo principal de facilitar el traslado de personas de un lugar a otro, ya sea para cruzar una avenida o una calle, a la cual se puede acceder por medio de gradas o rampas.

Cada sistema estructural de una pasarela está constituido por varios tipos básicos de estructuras y se clasifican por su grado de complejidad, de acuerdo a su análisis, tales como: armaduras, cables, arcos, bóvedas tipo cáscara y marcos.

Armadura (tipo de estructura de una pasarela):Una armadura, es una estructura compuesta de miembros delgados, unidos por sus puntos extremos; los más comunes son riostras (es un elemento de la armazón destinado a mantener puntos fijos en los elementos principales) que pueden ser de madera, o barras de metal. Las juntas de unión se forman ya sea remachando o soldando los extremos de los miembros a una placa o haciendo pasar un perno o pasador a través de cada uno de los miembros.

Una armadura debido a sus arreglos geométricos usa menos material para soportar una carga dada, llegándose a construir la armadura con elementos relativamente de poco peso, para soportar una carga determinada.

Las cargas que causan flexión en la armadura son las cargas de compresión y tensión.Ejemplo:

Las pasarelas generalmente están construidas de acero y concreto éste último permite moldearlo en diferentes formas, es duradero y es el material de construcción más atractivo en términos de su resistencia a la compresión ya que ofrece la mayor resistencia por costo unitario. Su uso cada vez mayor es fundamental para la construcción sustentable.

CALCULOS

Secciones de la pasarela

Las ilustraciones de planta se muestran en dimensiones de metros.

Para esta imagen las dimensiones están dadas en metros

Secciones del rotulo

Vista isométrica de la pasarela

Diagrama de cuerpo libre de la pasarela

Donde Wrotulo = 78240.10 N

Reacciones

By

∑M A=0

−592653.54 (6.88 )−78240.10 (6.88 )+B y (13.76 )=0

B y=4615748.2413.76

B y=335446.82N

Ay

∑ F y=0

A y−592653.54−78240.10+335446.82=0

A y=335446.82N

DIAGRAMA DE CORTE

ByAy Wrotulo

W = 29470.96 N/m

W = 29470.96 N/m

DIAGRAMA DE MOMENTO FLECTOR

242026.82

39260.62

A = 961608.15 A = 14738.4829470.96

A = -961608.15A = -14738.48

29470.96

39260.62

242026.82

335446.82N335446.82N Wrotulo

W = 29470.96 N/m

MomentosMA= 0

MC−M A=−18802.46MC−0=−18802.46MC=−18802.46 N∗m

MD−MC=1159149.11MD+18802.46=1159149.11MD=1140346.65N∗m

ME−MD=−1159149.11M E−1140346.65=−1159149.11

M E=−18802.46N∗mM B−M E=18802.46

M B+18802.46=18802.46MB=0

CONCLUSIONES

335446.82N335446.82N Wrotulo

1140346.65

-18802.46

- Los sistemas de unidades muy utilizados en las construcciones con acero son: en el Sistema Inglés con las dimensionales la libra, y el pie; en el Sistema Internacional el kilogramo y el metro; por la transición a las unidades métricas se utilizan ambas, ya que en la industria de la construcción dicha transición no ocurre con la misma rapidez que en otras áreas de ingeniería.

- W = 29470.96 N/m

- By= 335446.83 N

- Wrótulo= 78240.10 N

- Ay= 335446.82 N

-MA= 0

-MB= 0

- Mc= -18802.46 Nm

- MD= 1140346.65 Nm

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

HIBBELER, Russell. Análisis estructural. p.

http://www.idu.gov.co/web/guest/puentes_peatonales

http://www.cemex.com/ES/ProductosServicios/ConcretoPremezclado.aspx

ANEXOS