Armaduras Tarea - Apuntes 1,3,4 PDF

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Conceptualización de inicio sobre armaduras...

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¿Qué es una armadura? - Son estructuras que contienen elementos sujetos a fuerzas múltiples, sobre los cuales actúan tres o más fuerzas. Los armazones están diseñados para soportar cargas y usualmente son estructuras estacionarias totalmente restringidas. - La armadura es una estructura compuesta por miembros usualmente rectos unidos por sus extremos y cargados solamente en estos puntos de unión, llamados nudos. La estructura ligera de una armadura proporciona, para grandes luces, una resistencia mayor que la que proporcionan muchos tipos de estructuras más recios. Las armaduras también forman el esqueleto de muchos edificios de gran tamaño.

Tipos de armaduras. Armaduras planas: Están contenido en un solo plano y todas las cargas aplicadas deben estar contenidas en el. Las armaduras planas se utilizan a menudo por parejas para sostener puentes. Todos los miembros de la armadura ABCDF se encuentran en un mismo plano vertical. Las cargas sobre el piso del puente son transmitidas a los nudos ABCD por la estructura del piso. Las cargas así transmitidas a los nudos actúan en el mismo plano vertical de la armadura.

Armaduras especiales: Son estructuras que no están contenidas en un solo plano y/o están cargadas fuera del plano de la estructura. Ejemplo de ella los constituyen las armaduras que soportan grandes antenas y molinos de viento.

Distintos tipos de armaduras de cubierta Teniendo en cuenta el modo en que se organizan las piezas que componen la armadura se distinguen los siguientes tipos:

§ Armadura de dos aguas. La que forma dos vertientes para arrojar de cada lado del edificio las aguas llovedizas lejos de sus muros.

§ Armadura molinera. Aquélla cuyos pares cargan sobre las paredes en dirección perpendicular y sobre ellos se ponen los ramajes, zarzos, cañas o tablas paralelas a las paredes y encima, las tablas con dirección opuesta.

§ Armadura de paripicadero. Lo mismo que la armadura molinera con la diferencia de que los pares se asientan sobre soleras y carreras con los cortes de picadero y embarbillado o patilla.

§ Armadura de pendolón. Armadura de dos aguas cuyos pares apoyándose oblicuamente con varios cortes de patilla, barbilla y despalmado en los extremos del tirante, elevan sus testas a sostener el pendolón con el corte despalmado y barbilla. Una armazón así dispuesta se llama forma y estas formas se hacen de uno o más pendolones y con dobles pares se colocan a distancias proporcionadas para cargar sobre ellas las vigas que han de sostener el entablado de la cubierta: se usan en los grandes vanos de los teatros, templos, etc.

§ Armadura de tijera. Aquélla cuyos pares se enlazan en su extremo superior a media madera cruzándose y se apoyan en el embarbillado o patilla sobre los estribos y tirantes con alguna distancia. Sobre los pares se colocan las viguetillas paralelas a las paredes y encima las tablas con dirección opuesta.

§ Armadura pailera. La que se compone de un madero llamado hilera que está en medio del edificio en la dirección de su longitud y de otros llamados pares que desde la parte superior de las paredes que hay en cada lado de la hilera van a juntarse con ésta formando ángulo.

§ Armadura quebrantada. La que se compone de dos armaduras, la una inclinada como las comunes y la otra, que es la superior, como echada por manera que parece una armadura por hilera cuyos pares se han roto. § Armadura rota. La de una techumbre que forma la ventana de una buhardilla.

Elementos que componen una armadura 

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Cuerda inferior: La cuerda inferior se compone por la línea de miembros más baja que se origina en un apoyo hacia el otro. Similar a la cuerda superior, el máximo esfuerzo en la cuerda inferior de armaduras, específicamente las armaduras triangulares, es establecido en la parte adyacente al apoyo. Cuerda superior: La cuerda superior tiene la línea de miembros más alta y encuentra extensión desde un apoyo hacia el otro, atravesando la cumbrera. En las armaduras triangulares su máximo esfuerzo en la cuerda superior sucede normalmente en el miembro contiguo al apoyo. Montates y cumbrera: Son los miembros que se someten a tensión, basándose en la clase de los esfuerzos. Diagonales: Son los miembros que conectan las juntas de las cuerdas inferiores y superiores. Pueden ser llamadas verticales o diagonales tomando en cuenta la posición en la que se encuentren. Pendolón: Es la que se encuentra en el apoyo de una armadura triangular. Por otro lado, la cumbrera se localiza encima del pendolón. Tornapuntas: Tomando en cuenta los tipos de esfuerzos, los tirantes se definen como aquellos miembros que se someten a compresión. Nudos: Los nudos son los puntos en los cuales los miembros del alma se conectan junto a la cuerda inferior y superior. Pendiente: El larguero de techo es la viga que se origina en una armadura y termina en otra, tomando descanso en la cuerda superior. Peralte: Altitud que comprende una estructura desde cuerda inferior hasta superior Luz de armadura: Es la zona del techo que se extiende entre dos armaduras. Tomando en cuenta que los largueros de techo se extienden desde una armadura hacia otra armadura, entonces la longitud de la nave es la misma que corresponde a la de un larguero de techo. Sin importar la configuración que se tome en cuenta, la carga del techo es transferida a los nudos de la armadura, normalmente a través de los largueros.

Métodos para analizar una estructura El análisis estructural se refiere al uso de las ecuaciones de la resistencia de materiales para encontrar los esfuerzos internos, deformaciones y tensiones que actúan sobre una estructura resistente, como edificaciones o esqueletos resistentes de maquinaria. Igualmente el análisis dinámico estudiaría el comportamiento dinámico de dichas estructuras y la aparición de posibles vibraciones perniciosas para la estructura. 

Determinación de esfuerzos

El tipo de método empleado difiere según la complejidad y estructuras muy sencillas entre los que se encuentran la teoría de vigas de Euler-Bernoulli es el método más simple, es aplicable solo a barras esbeltas sometidas a flexión y esfuerzos axiales. Naturalmente no todas las estructuras se dejan analizar por este método. Cuando existen elementos estructurales bidimensionales en general deben emplearse métodos basados en resolver ecuaciones diferenciales. Métodos programables: o

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Así, para determinar esfuerzos sobre marcos o pórticos se usa frecuentemente el método matricial de la rigidez basado en el modelo de barras largas, que modeliza los elementos resistentes como elementos unidimensionales sometidos predominantemente a flexión. Cuando se trata de analizar elementos más pequeños o con forma irregular donde pueden producirse concentraciones de tensiones se usan métodos numéricos más complejos como el método de los elementos finitos. Determinación de resistencia y rigidez

A partir de los esfuerzos se pueden calcular directamente los desplazamientos y las tensiones. En el caso del método de los elementos finitos se suele determinar directamente el desplazamiento sin necesidad de calcular los esfuerzos internos. Una estructura correctamente diseñada además de ser funcional y económica debe cumplir obligatoria mente dos criterios razonables de seguridad: -El criterio de resistencia, consistente en comprobar en que en ninguno de sus puntos el material sobrepasa unas tensiones admisibles máximas. -El criterio de rigidez, consistente en comprobar que bajo las fuerzas y solicitaciones actuantes los desplazamientos y deformaciones de la estructura no sobrepasan un cierto límite. Dicho límite está relacionado con criterios de funcionalidad, pero también de estabilidades o de aplicabilidad de la teoría de la elasticidad lineal.1

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Modelos materiales

Dentro del análisis estructural es importante modelizar el comportamiento de los materiales empleados mediante una ecuación constitutiva adecuada. Los tipos modelos de materiales más frecuentes son: 

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Modelo elástico lineal e isótropo, el más usado, ya que el teorema de Rivlin-Ericksen permite establecer que para deformaciones suficientemente pequeñas todo sólido elástico es asintóticamente lineal e isótropo. Modelo elástico lineal ortotrópico, constituye una modificación de modelo isótropo para materiales cuya resistencia y comportamiento depende de la dirección, laminados, elementos de madera, etc., requieren modelos ortótropos para ser adecuadamente modelizados. Modelos de plasticidad y viscoplasticidad. Los metales a partir de ciertos valores de tensión experimentan deformaciones plásticas irreversibles, así como otras no linealidades. El cálculo plástico a costa de complicar las leyes materiales dan una predicción más exacta de las cargas de colapso o fallo de las estructuras, así como un ahorro en material al poder tener en cuenta el rango de trabajo de los materiales en el que estos están experimentando transformaciones irreversibles pero sin alcanzar las cargas de fallo o colapso. Modelos de daño

Materiales con los que se puede construir una armadura        

Madera Polímeros, membranas Aluminio Acero Caucho Concreto Hormigón armado Metales...