Foros de SóloIngeniería

- 15 Jun 2011, 12:42 #272750

¡Hola!

Veréis, estoy loco y siendo estudiante de ITI Mecánica me dio por pillarme un PFC propuesto de una pasarela peatonal de arco. Os dejo una imagen con la geometría:


Estoy usando la Instrucción sobre las acciones a considerar en el proyecto de puentes de carretera IAP-98 (de momento la IAP-11 creo que no está aprobada definitivamente).

Tengo que calcular el empuje del viento en cada uno de los elementos del puente, en mi caso tablero y arcos. El problema viene en los arcos, necesito una altura "z":

"Se calculará en función de la altura z del punto de aplicación del empuje del viento respecto al terreno o a la cota mínima del nivel de agua bajo el puente"

¿Cuál es el punto de aplicación del viento? ¿El centroide del arco? Aclaro que el "arco" es un conjunto de segmentos rectos.

Última edición por Hans Topo el 16 Jun 2011, 11:13, editado 1 vez en total

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- 15 Jun 2011, 14:49 #272763

Hombre, es una locura dado porque no has tenido ninguna asignatura de puentes los puentes no suelen ser la salida más habitual de un ITI mecánico pero créeme que meter el viento es más laborioso que complejo.Te basta con calcular dos casos (longitudinal y transversal).

- El empuje sobre cada elemento del arco lo tienes que calcular por separado con E=F/A=0.5*C*v^2 y el empuje lo aplicas como carga distribuida sobre el área expuesta. Para el cálculo del viento en los tirantes, dado que no son muy largos, lo puedes despreciar.

- El empuje sobre el tablero se calcula de una manera diferente al resto de elementos dado que puede tener o no la sobrecarga de uso y dado que la resistencia a torsión es clave para diseñar un buen tablero de puente. El punto de aplicación del empuje ahora se calcula en relación al centro de inercia del tablero dependiendo de si puede haber o no tránsito de gente. Muy probablemente el método simplificado (menos de 20 m de altura libre) te vale para tu caso y te ahorras bastante trabajo (basta obtener el empuje de una tabla) y además no necesitarías meter el empuje vertical. Para el empuje de pilas simplificado basta mirar una tabla.

Última edición por mendinho el 15 Jun 2011, 14:59, editado 1 vez en total

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- 15 Jun 2011, 14:50 #272765

No está concretado en las norma, así que cada uno interpreta como buenamente puede, pero para curarte en salud, aplica en cada tramo recto la fuerza correspondiente al punto más alto del mismo, (acabarás viendo algo parecido a una carga triangular).

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La complejidad es un síntoma de falta de entendimiento

- 15 Jun 2011, 15:28 #272773

No está concretado en las norma, así que cada uno interpreta como buenamente puede, pero para curarte en salud, aplica en cada tramo recto la fuerza correspondiente al punto más alto del mismo, (acabarás viendo algo parecido a una carga triangular).

Creo que no merece la pena, Manuel. Igual que no se usa una velocidad de cálculo variable y un empuje variable con la altura de las pilas salvo que sean pilas de más de 20 m, no creo que para el arco merezca la pena. Estrictamente, la IAP dice que la velocidad de cálculo es la máxima que pueda afectar a todo el puente o a cualquier elemento (esto es demasiado conservador). Pero dado que en realidad no sablemos qué pinta va a tener el viento y los coeficientes de ocultamiento también son una paja mental, una única velocidad de cálculo representativa para todos los elementos del arco parece razonable.

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- 15 Jun 2011, 15:48 #272775

Si yo le digo esto porque es un PFC y tendrá que justificar lo que hace desde un punto de vista bastante "teórico", cuando me ha tocado colaborar en proyectos reales de este tipo, no me complico demasiado la vida y lo hago tal cual dices.

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La complejidad es un síntoma de falta de entendimiento

- 15 Jun 2011, 15:53 #272776

no me complico demasiado la vida y lo hago tal cual dices.

Y dependiendo de las prisas....

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- 15 Jun 2011, 15:54 #272777

Muchas gracias a ambos por responder.

En realidad son 14 tramos rectos y al ser simétrico me bastaría con calcular 7, lo malo sería para calcular después el viento longitudinal como fracciones del transversal para cada uno de los tramos del arco (porque supongo que aunque en el punto 3.2.3.1.e2 de la IAP no especifique, cada arco se considera también como elemento de desarrollo longitudinal)

Mendinho, el tablero son 56 m de largo (4 m cada tramo). Es bastante largo, pero el planeamiento urbanístico obliga a dejar un montón de espacio para una posible ampliación de la autopista sobre la que va la pasarela. Creo, si no he interpretado mal la IAP, que el cálculo simplificado es para 40 m como máximo.

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- 15 Jun 2011, 16:20 #272781

Mendinho, el tablero son 56 m de largo (4 m cada tramo). Es bastante largo, pero el planeamiento urbanístico obliga a dejar un montón de espacio para una posible ampliación de la autopista sobre la que va la pasarela. Creo, si no he interpretado mal la IAP, que el cálculo simplificado es para 40 m como máximo.

El límite serían 40m de luz de arco no de longitud de tablero. Si son 56m de vano pues tocará hacerlo con paciencia con las formulitas y meter el empuje vertical.

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- 15 Jun 2011, 16:48 #272785

Contenido

Mira a ver no te pase como en el misil de zaragoza, AKA pasarela del voluntariado o de manterola, que hay unos cables tesados a la frecuencia natural y nadie le da ninguna importancia...

Lo menos malo es que es casi en un estribo.

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- 15 Jun 2011, 16:52 #272786

Haciéndolo por separado sale el empuje 1.039 N/m2 en los 2 tramos inferiores y 1.319 N/m2 en los superiores. Es decir, la diferencia entre tomar la clave del arco como altura de cálculo o hacerlo por tramos son ~300N/m2. Creo que sale más a cuenta hacerlo únicamente con el valor superior y ahorrarse los cálculos para cada tramo. Llo intentaré justificar en el PFC.

LuisM, tenía pensado hacer un estudio de vibraciones con Ansys (elementos finitos) una vez diseñada la pasarela, espero que me dé bien a la primera

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- 16 Jun 2011, 19:38 #272904

- El empuje sobre el tablero se calcula de una manera diferente al resto de elementos dado que puede tener o no la sobrecarga de uso y dado que la resistencia a torsión es clave para diseñar un buen tablero de puente. El punto de aplicación del empuje ahora se calcula en relación al centro de inercia del tablero dependiendo de si puede haber o no tránsito de gente. Muy probablemente el método simplificado (menos de 20 m de altura libre) te vale para tu caso y te ahorras bastante trabajo (basta obtener el empuje de una tabla) y además no necesitarías meter el empuje vertical. Para el empuje de pilas simplificado basta mirar una tabla.

Tengo una duda sobre esto, concretamente sobre el apartado que habla del momento de vuelco (4.2.e1.3 en la IAP-98).

El empuje transversal está aplicado a la altura que se indica a continuación, medida
respecto a la base del tablero: [...]

El empuje vertical está aplicado a una distancia del borde de barlovento igual a un
cuarto de la anchura del tablero.

¿Se trata por tanto de transformar los empujes por unidad de área en cargas puntuales y aplicarlas en esos puntos en la sección media del tablero? No sé, es que me parece raro que no haya que tomar el empuje del viento como carga repartida en una superficie. ¿O hay que hacerlo primero como cargas repartidas y luego como cargas puntuales?

En cuanto al empuje transversal, el área por la que hay que multiplicar sería altura equivalente * longitud del tablero, ¿no?

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- 17 Jun 2011, 10:38 #272969

¿Se trata por tanto de transformar los empujes por unidad de área en cargas puntuales y aplicarlas en esos puntos en la sección media del tablero? No sé, es que me parece raro que no haya que tomar el empuje del viento como carga repartida en una superficie. ¿O hay que hacerlo primero como cargas repartidas y luego como cargas puntuales?

En cuanto al empuje transversal, el área por la que hay que multiplicar sería altura equivalente * longitud del tablero, ¿no?

El tablero lo tienes modelado como un emparrillado de barras o como láminas (lo lógico es a la altura del centro de inercias del tablero). Por tanto, tendrás una fuerza distribuida sobre el lateral del tablero que modela el viento transversal y un momento distribuido que corrige la altura de aplicación según norma IAP.

Empuje transversal x canto -> Fuerza de viento distribuida en kN/m aplicada sobre el lateral del tablero.

Fuerza por (Punto de aplicación norma - Punto de aplicación en el modelo) -> Momento distribuido en mkN/m

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- 17 Jun 2011, 11:18 #272972

El tablero lo tienes modelado como un emparrillado de barras o como láminas (lo lógico es a la altura del centro de inercias del tablero). Por tanto, tendrás una fuerza distribuida sobre el lateral del tablero que modela el viento transversal y un momento distribuido que corrige la altura de aplicación según norma IAP.

Empuje transversal x canto -> Fuerza de viento distribuida en kN/m aplicada sobre el lateral del tablero.

Fuerza por (Punto de aplicación norma - Punto de aplicación en el modelo) -> Momento distribuido en mkN/m

Entiendo, muchas gracias. Para el canto se toma la altura equivalente, ¿no?


Y para el empuje vertical sería:

F en kN/m2 * anchura tablero * longitud tablero / (longitud de las dos vigas principales + los travesaños) -> fuerza lineal repartida en esas barras


¿Y el momento lo hago igual que en caso transversal aplicado en la viga de barlovento? Es decir:

F en kN/m2 * anchura tablero * 1/4 anchura -> Momento distribuido en la viga de barlovento

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- 17 Jun 2011, 12:11 #272986

Para el canto se toma la altura equivalente, ¿no?

Supongo que sí. No me acuerdo ahor amismo como se definía pero lo lógico es tomar el canto que te genera el área opaca.

Y para el empuje vertical sería:

F en kN/m2 * anchura tablero * longitud tablero / (longitud de las dos vigas principales + los travesaños) -> fuerza lineal repartida en esas barras


¿Y el momento lo hago igual que en caso transversal aplicado en la viga de barlovento? Es decir:

F en kN/m2 * anchura tablero * 1/4 anchura -> Momento distribuido en la viga de barlovento

El empuje vertical intentaría aplicarlo como un cuchillo en las barras más próximas al cuarto del ancho y si hiciese falta metería el momento corrector en dichas barras. Parece equivalente a lo que has dicho tú pero no da exactamente los mismos resultados.

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- 17 Jun 2011, 17:52 #273036

Mendinho, muchas gracias, me estás ayudando mucho.

Y siento ser tan pesado, pero... ¿el empuje del viento longitudinal, en qué barras se aplica?

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