Proyecto de construcción de puentes

Introducción

Objetivo:	Para construir un puente con 200 palitos de helado y pegamento para manualidades que aguante al menos 20 libras.
Años:	Secundaria y superior
Tiempo para completar:	Dos dias o mas
Preocupaciones de seguridad:	¡No se pare debajo del puente mientras prueba el peso! Podría romperse y caer sobre sus pies.

¿Has pensado alguna vez en cómo un puente se mantiene en pie? Puentes enormes como el puente de 26,4 millas que cruza la bahía de Jiaozhou en China soportan miles de automóviles y camiones cada día. ¡Un camión de remolque solo puede pesar 80,000 libras! Entonces, ¿cómo hacen que esto funcione los ingenieros?

La respuesta depende del propósito de su puente. Las distancias cortas, como a través de un arroyo o arroyo, se pueden atravesar con un puente de vigas , un puente simple con una plataforma recta y dos pilares, o estribos , en cada extremo. Estos puentes son fáciles y baratos de construir, pero no son buenos para largas distancias y su peso eventualmente hará que colapsen.

Los puentes de vigas son el tipo de puente más simple

Para solucionar este problema, los ingenieros han creado otros tipos de puentes. Reforzar el puente de vigas con vigas diagonales en un puente de celosía puede ampliar la distancia y la carga que puede soportar un puente de vigas. Las vigas de refuerzo diagonales se denominan truss , de ahí el nombre de puente de truss.

Los puentes de celosía utilizan vigas diagonales para reforzar el puente

Los puentes suspendidos y atirantados pueden extenderse aún más, utilizando cables anclados a estribos o al lecho de roca a ambos lados del puente para soportar el peso.

El puente Golden Gate en San Francisco es un puente colgante

Hoy vamos a hacer nuestro propio puente usando palitos de helado y pegamento para manualidades. En la vida real, siempre hay limitaciones en la ingeniería basadas en el presupuesto, dónde está ubicado el puente y cuánto peso debe soportar. Su presupuesto es de 200 palitos de helado y una botella de pegamento para manualidades, y su puente debe contener al menos 20 libras (aproximadamente el peso de una llanta de automóvil) y tener dos pies de largo.

Materiales

• 200 palitos de helado
• Una botella de pegamento artesanal
• Cuatro o más clips de carpeta
• Periódico para proteger su superficie del pegamento
• Seis pies de cuerda si se diseña un puente colgante
• 20 libras de peso (puede usar objetos domésticos, como latas, que equivalen a 20 libras, o dos pesos deportivos de diez libras)
• Un gobernante

Pasos

1. Primero, decida qué tipo de puente desea construir. Los puentes de vigas son fáciles de montar, pero no soportan mucho peso. Sin embargo, pueden apoyarse con trusses. Los puentes colgantes son más difíciles de hacer, pero soportarán más peso. ¡Solo tú puedes decidir qué puente será el mejor!

2. Haz un boceto de tu puente y prepárate para construir. Querrá comenzar a construir cerca de donde desea probar su puente, para no tener que cargarlo.

3. Arme su puente con los palitos de helado y el pegamento para manualidades, asegurándose de trabajar en el periódico para proteger su mesa. Mientras pegas, puedes usar los clips de la carpeta para unir los palitos de helado mientras se seca el pegamento.

¡¡Consejo de Seguridad!! Asegúrese de que el área debajo de su puente esté libre de manos, pies y otras partes del cuerpo cuando lo pruebe. ¡Podría romperse!

4. Ahora, comience a aplicar su peso sobre el puente y observe lo que sucede.

Solución de problemas

Si no sabe por dónde empezar, considere construir su mazo primero. Luego, puede agregar sus soportes estructurales, como pilares, cerchas o cables de suspensión.

Si prueba su puente y se sigue rompiendo, ¡no se desespere! Un puente de vigas es el tipo de puente más débil, así que intente agregar algún soporte adicional como armaduras o cables.

Los puentes colgantes funcionan porque los cables están firmemente anclados en el lecho de roca en los extremos del puente. ¿Anclaste tus cables a algo sólido en cada extremo?

¿Ha distribuido uniformemente el peso en el puente o lo ha apilado todo en el medio? Incluso con las mejores armaduras, es posible que tenga problemas si intenta poner las 20 libras en el centro.

Preguntas de discusión

• ¿Su puente soportó las 20 libras esperadas? ¿Por qué o por qué no?
• ¿Qué podría hacer de manera diferente la próxima vez para aumentar el peso que puede soportar su puente?

Cómo funciona

El objetivo de los ingenieros es equilibrar todas las fuerzas que actúan sobre el puente, para que no haya movimiento. Hay dos fuerzas principales que actúan sobre los puentes, la compresión y la tensión. La compresión es la fuerza que empuja las cosas juntas. Los estribos se comprimen hacia abajo y la plataforma generalmente se comprime hacia adentro por la carga en la parte superior. La tensión es la fuerza que separa el puente. La plataforma experimenta tensión de los anclajes a ambos lados o de los cables en un puente colgante.

El objetivo de los ingenieros es equilibrar estas fuerzas mediante la distribución de fuerzas . Cada viga, cable o pilar redistribuye las fuerzas alrededor del puente para mantenerlos en equilibrio. Veamos un puente de celosía como ejemplo, un tipo común de puente construido en este desafío.

Cuando se aplica un peso a un puente de armadura, empuja hacia abajo en el medio del puente, comprimiendo la plataforma. Para contrarrestar esto, los ingenieros deben agregar vigas diagonales para distribuir esa fuerza desde un punto en el centro al resto del puente.

Las cerchas redistribuyen la fuerza a lo largo del puente para soportar la carga

El resultado es un puente con fuerzas equilibradas debido a la compresión y tensión en las cerchas, que puede soportar más peso que un puente de vigas sin distribución de fuerzas.