Estructura Estacionaria

INTRODUCCION

Se llaman estructuras a todas las partes de una construcción compuestas por varios elementos rectilíneos unidos entre sí por sus extremos y cuya misión es soportar las cargas a las que se encuentra sometida. Uno de los principales tipos de estructura que se emplean en ingeniería son las armaduras o cerchas, las cuales tienen la característica de ser muy livianos y con una gran capacidad de soportar cargas elevadas y cubrir grandes luces, generalmente se utilizan en cubiertas de techos y puentes.

El principio fundamental de las armaduras es unir elementos rectos para formar triángulos, los elementos trabajan a esfuerzos axiales en puntos que se llaman nodos, y entre sí conforman una geometría tal que el sistema se comporta establemente cuando recibe cargas aplicadas directamente en estos nodos .Esto permite soportar cargas transversales, entre dos apoyos, usando menor cantidad de material que el usado en una viga, pero con el inconveniente de que los elementos ocupan una altura vertical considerable.

Dado que las armaduras poseen estas características tienen una gran versatilidad en su uso y le permiten al ingeniero una gran flexibilidad para adaptarse a las necesidades de un problema particular.

Las armaduras se han venido utilizando desde tiempos antiguos para la construcción de grandes edificaciones, por tal razón se detallaran las características básicas de estas estructuras estacionarios, su clasificación y los tipos de armaduras que más se usan hoy en día.

OBJETIVO

Caracterizar una de las estructuras estacionarias más utilizada por su eficiencia estructural, conocida normalmente como armadura, cercha o celosía, definiendo a su vez los diferentes tipos de armaduras que han sido diseñadas para incrementar el nivel de eficiencia de las mismas.

Tabla de Contenido

ESTRUCTURA ESTACIONARIA: LAS ARMADURAS 5

RESEÑA HISTÓRICA 7

CLASIFICACION 9

Armaduras Planas 9

Armaduras planas estáticamente determinadas 11

Armaduras de nudos rígidos 13

Armaduras tridimensionales 14

TIPOS DE ARMADURAS 15

Armadura Long 15

Armadura Howe 15

Armadura Pratt 16

Armadura Warren 17

Armadura Vierendee 17

Tipos de armaduras para puentes 17

RESOLUCIÓN DE LAS ARMADURAS 19

Método de los nodos 19

Método de las secciones 19

CONCLUSIONES 20

BIBLIOGRAFIA 21

ANEXOS 23

ESTRUCTURA ESTACIONARIA: LAS ARMADURAS

Las armaduras o cerchas se definen como estructuras estacionarias concebidas para soportar cargas, compuesta únicamente de barras conectadas por articulaciones, llamados nodos o nudos, las fuerzas siguen la dirección de las barras. El interés de este tipo de estructuras es que las barras, de las que generalmente se desprecia su peso, trabajan predominantemente a compresión y tracción presentando comparativamente flexiones pequeñas, y es posee la característica de que estas estructuras están soportadas y cargadas exclusivamente en los nudos. Una armadura es un ensamble triangular que distribuye cargas a los soportes por medio de una combinación de miembros conectados por juntas articuladas, configurados en triángulos, de manera que idealmente todos se encuentren trabajando en compresión o en tensión pura y que todas las fuerzas de empuje se resuelvan internamente. La armadura es uno de los tipos más importantes de estructuras empleadas en ingeniería. Proporciona una solución, a la vez práctica y económica, especialmente en puentes, cubiertas y vigas principales de edificación, sobre todo cuando hay que salvar grandes distancias con una estructura de peso reducido.

Las armaduras pueden ser construidas con materiales diversos: acero, madera, aluminio, etc. Las uniones pueden ser articuladas o rígidas.

Las armaduras están compuestas por:

• Cuerda Superior: formada por los elementos unidos en toda la parte superior de la armadura, y que generalmente soportan las cargas de la cubierta del techo, que para un trabajo eficiente deben estar concentradas en los nudos

• Cuerda Inferior: formada por los elementos unidos en toda la parte inferior de la armadura, y que generalmente soportan las cargas de las instalaciones eléctricas, hidrosanitarias, aire acondicionado, o de los vehículos en el caso de los puentes

• Elementos Secundarios: formada por los elementos unidos en toda la parte interior de la armadura, y que generalmente ayudan a soportan las cargas de la cuerda superior e inferior, e inclusive muchas veces algunos elementos tienen fuerza interna axial de valor cero, que se colocan, por simetría, rigidez, estética y construcción.

Consideraciones sobre armaduras

En el estudio de armaduras o cerchas es necesario tomar en consideración los siguientes cuatro puntos:

• Ningún miembro se prolonga más allá de sus extremos.

• Las cargas se aplican solo en los nudos.

• Si es necesario considerar el peso de las barras, se considera que la mitad del peso de cada barra actúa sobre cada uno de los nudos a los que está conectada.

• Suele ser satisfactoria la hipótesis de pasador si concurren en el nudo los ejes geométricos de cada miembro.

RESEÑA HISTÓRICA

Armaduras de madera para techos de viviendas, similares a los usados en la actualidad, han sido construidas desde tiempos inmemorables. Los romanos construían armaduras de madera de grandes luces para estructuras de puentes y distintas edificaciones, ninguna sobrevivió hasta nuestros días, pero ha quedado constancia verbal o escrita de las mismas. La Columna de Trajano, en Roma, muestra un puente con una superestructura de madera, construido por Apolodoro de Damasco, sobre el río Danubio en Rumanía.

Durante el Renacimiento este tipo de construcción fue revivida por Palladio. Se piensa que el arquitecto italiano Andrea Palladio (1518-1580) fue uno de los primeros en analizar y construir armaduras. Sus muchos escritos sobre arquitectura incluyen descripciones detalladas y dibujos de armaduras de madera, fundamentalmente de para puentes, similares a las que se usan en la actualidad.

El cálculo de armaduras isostáticas (estáticamente determinadas) es un problema estructural sencillo y todos los elementos para su solución se tenían en el siglo XVI, es sorprendente que antes del siglo XIX no se hubiera hecho algún intento hacia el diseño “científico” de elementos de armadura. Para lograr esto fue decisiva la construcción de los ferrocarriles que comenzó en el año 1821. Toda la teoría de diseño de armaduras fue completamente terminada entre 1830 y 1860.

Los primeros ferrocarriles que se construyeron

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