TALLER ANALISIS ESTRUCTURAL ARMADURAS

EDISON CAMILO VARGAS CHÍA

DIEGO VALCARCEL

DIEGO ALARCON

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UNIVERSIDAD SANTO TOMAS INGENIERIA CIVIL

TUNJA2014

TALLER ANALISIS ESTRUCTURAL

TALLER ANALISIS ESTRUCTURAL ARMADURAS

EDISON CAMILO VARGAS CHÍA

DIEGO VALCARCEL

DIEGO ALARCON

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Trabajo presentado como requisito en la asignatura de análisis estructural

DOCENTE:

Ing. Carlos Corredor

UNIVERSIDAD SANTO TOMAS INGENIERIA CIVIL

TUNJA2014

TABLA DE CONTENIDO

1. INTRODUCCION.....................................................................................................................4

2. OBJETIVOS.............................................................................................................................5

2.1. Objetivo general...............................................................................................................5

2.2. Específicos.......................................................................................................................5

3. MARCO TEORICO..................................................................................................................6

4. EJERCICIOS RESUELTOS.................................................................................................10

5. CONCLUSIONES..................................................................................................................11

6. BIBLIOGRAFIA......................................................................................................................12

1. INTRODUCCION

Es una estructura compuesta de miembros esbeltos unidos entre si en sus puntos extremos. Los miembros usados comúnmente en construcción consisten en puntuales de madera o barras metálicas. Las conexiones en los nudos están formadas por pernos o soldaduras en los extremos de los miembros unidos a una placa en común. También son:

Estas estructuras metálicas de amplio uso en obras civiles, tales como puentes, naves industriales, bodegas, etc.

Las armaduras son estructuras ligeras formadas esencialmente por barras rígidas y que son utilizadas para cubrir grandes claros en muy diverso tipo de construcciones, especialmente de techumbres. Una armadura también es una estructura hecha de barras rectas esbeltas que se unen entre sí para formar un patrón de triángulos. Las armaduras por lo común se diseñan para transmitir fuerzas sobre espacios relativamente grandes; ejemplos de éstas son las armaduras de puentes y las armaduras de techos.

2. OBJETIVOS

2.1. Objetivo general

Desarrollar habilidades para el análisis de armaduras de diferentes tipos utilizando los diferentes medios de cálculo (a mano y empleando una herramienta computacional).

2.2. Específicos

Aplicar los conocimientos adquiridos en clase para el desarrollo de los ejercicios planteados a mano y en SAP 2000

Adquirir más habilidad en el desarrollo de armaduras mediante el programa SAP 2000

3. MARCO TEORICO

3.1. Armadura

Una estructura de barras unidas por sus extremos de manera que constituyan una unidad rígida recibe el nombre de armadura. Algunos ejemplos son los puentes, los soportes de cubiertas o las grúas.

Aquí nos limitaremos al estudio de armaduras planas, es decir, aquellas en que todos los miembros que la forman se encuentran en un mismo plano. Entonces, consideramos que todas las fuerzas están en el plano xy, y que los momentos de las fuerzas están en la dirección z. Ésto nos permite omitir el carácter vectorial en las ecuaciones del equilibrio, que quedan reducidas a tres: la suma de las componentes x e y de las fuerzas, junto con la suma de los momentos de las fuerzas con respecto a algún punto de la armadura.

También suponemos que las armaduras son estructuras estáticamente determinadas o isostáticas: que solamente tienen las ligaduras necesarias para mantener el equilibrio.

El objetivo será la determinación de las fuerzas internas en la armadura, es decir, las fuerzas de acción y reacción entre los elementos o barras que la forman. Nos basaremos en la hipótesis de que todos los miembros de una armadura son miembros de dos fuerzas, es decir, que cada uno se encuentra en equilibrio bajo la acción de dos únicas fuerzas, aplicadas en sus extremos, que serán iguales,opuestas y colineales. Para ello, tendremos en cuenta que todas las fuerzas externas deben aplicarse en las uniones entre las barras (en los nudos).

3.2. Tipos de Armaduras.

Para el diseño de armaduras planas se requiere proponer el área o perfil de cada miembro de la estructura y verificar si se satisfacen ciertos requisitos de diseño.Una armadura plana es una estructura compuesta por elementos rectos unidos entre sí en sus extremos conformando triángulos. A los puntos de unión se les llaman nodos de la armadura y es en ellos donde las fuerzas se aplican. Además se considera que, tanto los miembros de la armadura como las fuerzas que sobre ella actúan están contenidas en el mismo plano. Las fuerzas que actúan sobre la estructura en su conjunto, se distribuyen sobre los elementos que la componen y las fuerzas que actúan sobre estos son axiales, es decir que los elementos

estarán siempre sometidos a fuerzas de tensión o compresión. Y como en todo diseño estructural, el objetivo es encontrar una armadura que satisfaga los requisitos de diseño y sea, a la vez, lo más liviana posible.

3.3. Análisis de las armaduras 

Al analizar los esfuerzos en las armaduras se establecen varias hipótesis:

• Todos los miembros transmiten fuerza únicamente a lo largo de su línea de acción (dirección) y por lo tanto se encuentran en equilibrio bajo la acción de las fuerzas.• En las armaduras cada miembro es un enlace recto que une dos puntos de aplicación de las fuerzas, por lo que son necesariamente iguales, opuestos y colineales para que estén en equilibrio.

• Todos los miembros están unidos a otros miembros por medio de articulaciones que permiten un giro libre.

Las armaduras espaciales son estructuras que no están contenidas en un solo plano y/o están cargadas fuera del plano de la estructura. Ejemplos de ellas los constituyen las armaduras que soportan grandes antenas y molinos de viento.Puentes metálicos de armadura y de armazón lateral Este sistema permite realizar a un costo razonable y con un gasto mínimo de material estructuras de metal que salvan desde treinta hasta más de cien metros, distancias que resultan económicamente imposibles para estructuras que funcionen a base de flexión. Armaduras "N’s" "doble N's" "W's" "X's" "W"  La armadura de "N’s" fue patentizada por los estadounidenses hermanos Pratt en 1844. Esta configuración se distingue por tener sus diagonales siempre bajando en dirección al centro del tramo, de forma que sólo están sujetas a tensión. Puede variar según su silueta sea rectangular o poligonal. Las armaduras poligonales de "N's" de tramos del orden de los cien metros pueden tener diagonales adicionales que no alcancen de cordón a cordón, denominadas subdiagonales.

En 1847 se patentizó la armadura conocida por "doble N's", en la cual los postes verticales quedan más cercanos unos a otros y las diagonales los atraviesan por sus puntos medios hasta terminar en el próximo panel. La armadura de "W's" fue patentizada en 1848 por dos ingenieros británicos. Esta configuración tiene sus diagonales en direcciones alternadas y generalmente combinadas con elementos verticales o postes. Una variación de ésta tiene dos sistemas de diagonales en direcciones opuestas, la armadura de "X's", también conocida como "sistema Eiffel". La armadura "de celosía" tiene tres sistemas de diagonales tipo "W" superpuestos.

3.4. Método de los nudos

Las ecuaciones del equilibrio se aplican a los pasadores de las uniones. En cada nudo se consideran las fuerzas externas aplicadas junto con las fuerzas de reacción correspondientes a las fuerzas internas en las barras. Dado que las fuerzas son concurrentes, no hay que considerar la suma de momentos sino sólo la suma de componentes x e y de las fuerzas. Estas ecuaciones se aplican en primer lugar a un nudo que contenga sólo dos incógnitas y después se van aplicando a los demás nudos, sucesivamente.

3.5. Barras de fuerza nula

Las barras de fuerza nula son aquellas en que las fuerzas internas son cero. En algunos casos se pueden identificar sin necesidad de realizar ningún cálculo, como por ejemplo en las uniones con forma de T (Figura 5.2). En este tipo de uniones tenemos dos barras en la misma dirección y una tercera barra formando un ángulo α con la dirección de las otras dos.

Al analizar el nudo de la unión, encontraremos dos fuerzas en la misma dirección y con sentidos opuestos, y una tercera fuerza formando un ángulo α con la dirección de las otras dos. No debe haber más fuerzas aplicadas en el nudo considerado. Mediante las ecuaciones del equilibrio podemos comprobar que, en este caso, la tercera fuerza debe ser nula.

ΣFx = − FAB + FBC + FBD x cosα = 0 ΣFy = FBD x senα = 0 de donde FBD = 0 / senα.

Como senα es distinto de cero, FBD debe ser nula y la barra BD es una barra de fuerza nula.

3.6. Método de las secciones

Las ecuaciones del equilibrio se aplican a una parte de la armadura. Se corta la armadura por las barras cuya fuerza nos pide el problema, o por las barras más próximas a ellas.

En el diagrama de sólido libre de la sección considerada se tienen en cuenta las fuerzas externas aplicadas en esa parte de la armadura, y las reacciones correspondientes a las fuerzas internas de las barras que se han partido.

En este caso sí hace falta considerar las tres ecuaciones del equilibrio: la suma de los momentos de las fuerzas con respecto a algún punto, junto con la suma de componentes x e y de las fuerzas.

Debe tenerse en cuenta que si se cortasen más de tres barras tendríamos más de tres incógnitas, y no sería posible resolver el problema sólo con las ecuaciones del equilibrio.

4. EJERCICIOS RESUELTOS

5. CONCLUSIONES

Adquirimos habilidad en la solución de armaduras en el programa sap 2000 y a mano.

Hay múltiples fuerzas a las cuales está sometida la armadura por lo que debemos tener encuentra como estas actúan y como pueden afectar, ya sea deformándolas, como fuerza cortante, etc

6. BIBLIOGRAFIA

Análisis Estructural, 8va Edición – R. C. Hibbeler

Análisis Estructural

Pearson Education, 1997. págs. 138-142.