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INFORME POST-PRÁCTICA: ENSAYO DE CARGAS SOBRE PUENTE DE CERCHA EN CARTULINA MANILA

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1. Introducción

En la práctica de laboratorio se construyó y ensayó un puente de cercha elaborado con cartulina manila, con el propósito de analizar su comportamiento estructural bajo carga. El presente informe resume los resultados del ensayo, describiendo las observaciones principales acerca de la resistencia, rigidez, robustez, ductilidad y mecanismo de falla de la estructura.

2. Objetivo de la Práctica

• Evaluar la capacidad de carga y el comportamiento estructural de un puente de cercha construido con cartulina manila.
• Determinar el tipo de falla y los factores que influyeron en la misma.
• Observar el nivel de ductilidad, redundancia y estabilidad del puente durante la aplicación de cargas.

3. Metodología de Ensayo

1. Construcción de la maqueta: Se diseñó una cercha simple con cartulina manila, asegurando un ensamblaje mínimo que permitiera resistir cargas básicas.
2. Aplicación de la carga: Se incrementó gradualmente la carga en el punto (o puntos) establecidos para el ensayo, procurando identificar el comportamiento de la estructura.
3. Registro de datos: Se anotó el nivel de carga alcanzada, las deformaciones visibles y la forma de colapso.
4. Observación final: Se registró el tipo de falla y los elementos que se rompieron o cedieron primero.

4. Observaciones Principales

• Resistencia y Carga Máxima: El puente no demostró ser resistente; su nivel de carga máximo fue relativamente bajo en comparación con otras estructuras similares ensayadas.
• Rigidez y Robustez:
  • Se comportó de manera rígida, con muy poca deformación elástica visible antes del colapso.
  • No fue robusta, ya que la falla no permitió mecanismos de redistribución de cargas que pudieran retrasar o evitar el colapso total.
• Comportamiento Frágil:
  • El colapso sobrevino de manera abrupta, sin disipación apreciable de energía.
  • La ausencia de ductilidad indica que la estructura se comportó de forma frágil, sin transiciones graduales hacia el fallo.
• Redundancia:
  • Bastó con que fallaran al menos siete elementos de forma colectiva para provocar el colapso total.
  • Esta falta de redundancia efectiva implicó que el daño de varios elementos al mismo tiempo condujera rápidamente al fracaso global.
• Mecanismo de Falla:
  • El mecanismo de falla observado fue distinto al de otros puentes ensayados.
  • Se identificó una rótula plástica en el sentido horizontal, pero sin fallas de torsión evidentes.
  • Se presentaron daños tanto en el cordón superior como en el cordón inferior.
  • La esbeltez de la estructura y la excentricidad de la carga horizontal favorecieron este colapso, pues no existían elementos que distribuyeran eficazmente la carga de un lado al otro del puente.

5. Análisis de la Falla

1. Inestabilidad Estructural:

   • El puente no contó con elementos diagonales o refuerzos suficientes que impidieran desplazamientos laterales o pandeo, haciendo que la esbeltez se convirtiera en un factor crítico.
   • Al presentarse cargas horizontales excéntricas, la estructura no logró estabilizar el sistema y colapsó de forma súbita.

2. Carencia de Mecanismos de Redistribución de Carga:

   • La falla ocurrió antes de que las barras pudieran deformarse plásticamente y disipar energía.
   • Ante la ausencia de ductilidad, no hubo posibilidad de redistribución del esfuerzo hacia otros elementos.

3. Falta de Redundancia:

   • Con la rotura simultánea de varios elementos, la estructura perdió su capacidad resistente, ya que no existían trayectos alternativos de carga.

6. Conclusiones

• Baja Capacidad de Carga: El puente de cartulina manila no soportó cargas altas y resultó insuficientemente robusto para su función.
• Comportamiento Rígido y Frágil: La estructura mostró muy poca deformación antes del colapso; la rotura fue abrupta, sin disipación de energía, evidenciando una respuesta frágil.
• Falla por Inestabilidad: La principal causa de colapso fue la inestabilidad debido a la esbeltez y a la excentricidad de la carga. No hubo elementos que redistribuyeran los esfuerzos a lo largo de la estructura.
• Escasa Redundancia y No Dúctil: Se requirió la falla colectiva de diversos elementos (aproximadamente siete) para perder la capacidad total, sin que existiera una ruta de carga alternativa.
• Ausencia de Daños por Torsión: Aunque el mecanismo de falla fue horizontal (rótula plástica), no se observaron problemas de torsión, centrándose la rotura en los cordones superior e inferior.

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Recomendaciones

1. Para futuros modelos, se sugiere agregar refuerzos diagonales o elementos de arriostramiento que disminuyan la esbeltez del sistema y contribuyan a la disipación de energía.
2. Optimizar la distribución de la carga en los nudos, buscando una aplicación de fuerza más equilibrada para evitar excentricidades y torsiones.
3. Aumentar la redundancia estructural introduciendo elementos que permitan rutas alternativas de carga en caso de falla parcial de la cercha.
4. Seleccionar materiales con mayor ductilidad o reforzar la cartulina manila para favorecer la disipación de energía y mejorar la resistencia global.

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El presente informe concluye que la maqueta de puente de cercha construida con cartulina manila falló por inestabilidad y comportamiento frágil, derivado de la combinación de esbeltez, baja capacidad de disipación de energía y falta de redundancia estructural.