DOC-20180527-WA0004

PROYECTOS DE INVESTIGACIÓN FORMATIVA –INGENIERÍA AERONÁUTICA 2018
UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA, SEDE BOGOTÁ
Copyright  2018 por Samuel Oswaldo Jiménez Naranjo, Santiago Alfonso Olivares Rodríguez, Jesús David Pineda Vivas. Publicado con permiso en la Universidad
de San Buenaventura, sede Bogotá
Diseño y construcción de una estructura tipo truss fabricada en
madera y pegante que pueda resistir más de 15 kg.
Samuel Oswaldo Jiménez Naranjo, Santiago Alfonso Olivares Rodríguez, Jesús David Pineda Vivas
Segundo semestre - Estática
1. Introducción
El proyecto tiene como objetivo poner en práctica los conocimientos teóricos de la estática aprendidos en clase por
medio del diseño y construcción de una estructura tipo truss o cercha, usando como materia prima únicamente madera y
pegante en cualquiera de sus variaciones. La estructura debe tener una longitud de 1 metro y debe ser capaz de resistir
una carga mayor a 15 kg distribuida en tres puntos a lo largo del puente sin experimentar falla estructural. Su eficiencia
será evaluada mediante una relación entre el peso soportado y el peso estructural denominada ‘D’. Así:
Donde Ws es el peso soportado y We es el peso estructural
Para tal fin, se fabricará una estructura tipo Long truss fabricada en madera de abedul, marfil y pino con adhesivo
Carpincol®. Se extrajeron las siguientes conclusiones preliminares:
• Las características de la estructura cumplen con las especificaciones técnicas requeridas.
Dentro de los alcances, se espera:
• Entregar un puente que cumpla con las especificaciones técnicas requeridas.
• Obtener una buena relación “D” entre el peso estructural del puente y el peso soportado.
Se enfrentan las siguientes limitaciones:
• No se tiene acceso a los medios necesarios para efectuar estudios numéricos sobre las características físicas
y químicas de los materiales y el tipo de estructura adecuada para la fabricación del puente.
• Se tiene un límite de presupuesto de COP 600.000.
2. Descripción y formulación del problema
Ingeniar un diseño lo suficientemente resistente para que la estructura truss, solamente con la resistencia de la madera y
la fuerza adhesiva del pegante, sea capaz de soportar una carga mayor a 15 kg. Encontrar los tipos de madera y pegante
que garanticen que la estructura sea lo más liviana posible y lo suficientemente resistente para soportar la carga.
Teniendo en cuenta las especificaciones técnicas y objetivos, ¿Cuáles son las características físicas de un puente
fabricado en madera y pegante con 1 metro de luz que resista más de 15kg?

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3. Justificación
Este proyecto puede contribuir a la demostración de la relación entre la forma de la estructura y su resistencia en
el campo de la ingeniería. Para los estudiantes de estática, es una oportunidad óptima para aplicar los
conocimientos de la mecánica vectorial (en especial los cálculos de análisis estructural de armaduras) en un
proyecto real y ver la teoría en acción. También constituye un reto encontrar los materiales ideales para alcanzar
nuestro objetivo.
4. Metodología
Se realizó un análisis estructural y de materiales. Con base en ello, se seleccionaron diferentes materiales y se procedió a
construir estructuras de prueba para efectuar en ellas pruebas destructivas. De acuerdo con la información obtenida se
concluyó que el tipo de estructura adecuado era el long truss, los tipos de madera adecuados eran abedul, pino y marfil y
el pegante el ‘Carpincol®’. Finalmente se realizó y se construyó el diseño seleccionado.

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5. Desarrollo de ingeniería
Para la construcción de la estructura seleccionada se fabricaron veintiocho cuadros con madera de abedul de 15x15 cm1.
Luego, fueron ensamblados a las vigas inferiores de la estructura2,3. Mientras tanto se ensamblaron las vigas diagonales
de la cara superior e inferior de la estructura4,5. Acto seguido, se ensamblaron las caras laterales con los soportes
diagonales ya instalados con las caras superior e inferior para formar la sección transversal del puente6,7. Después, se
ensamblaron las vigas diagonales restantes8. Finalmente, se cortaron los excesos de madera en los extremos del puente,
obteniendo el resultado final9.
Para cada sección de ensamblado fue necesario aplicar presión mediante prensas, pinzas de presión (hombresolos),
objetos pesados, etc. durante un tiempo de 15 minutos en promedio, todo de acuerdo con las especificaciones de tiempo
de prensado de Carpincol®. Adicionalmente, para efectuar las pruebas de campo, fue necesario dejar un tiempo de
secado del pegante de 24 horas.
6. Presentación y análisis de resultados
Alternativa 1: Estructura tipo Warren truss fabricada en madera de balso y con adhesivo bóxer.
Alternativa 2: Estructura tipo K truss fabricada en madera de bambú y con adhesivo epóxico.
Alternativa 3: Estructura tipo Howe truss fabricada en madera de roble y con adhesivo Súper Bonder®.
Alternativa 4: Estructura tipo Pratt truss fabricada en madera de cedro y con adhesivo Colbón Madera®.
Alternativa 5: Estructura tipo Long truss fabricada en madera de abedul, marfil y pino con adhesivo Carpincol®.
Después de analizar cuidadosamente cada alternativa de solución y teniendo en cuenta que el objetivo era fabricar una
estructura lo más liviana y resistente posible, se seleccionó la alternativa 5.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.

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A continuación, se relacionan los diagramas de cuerpo libre de una de las caras laterales de la estructura y de cada uno
de sus nodos. Además, se incluyen las ecuaciones de equilibrio de toda la estructura y del nodo ‘B’ desarrolladas por
medio del método de juntas o nodos. Por último, se muestra una tabla con cada elemento, su carga y su condición.

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