1. UNIVERSIDAD FERMÍN TORO
INGENIERÍA EN MANTENIMIENTO MECÁNICO
MECÁNICA ESTÁTICA
Armaduras
Estudiante:
Luis Cardozo
C.I.: 21125770
Enero de 2017
La armadura es un medio para estabilizar un armazón o estructura de
elementos lineales que se acomodan en una cierta forma, con sus extremos
conectados por nudos o juntas articulares y conformando una geometría tal que
2. el sistema se comporta establemente cuando recibe cargas aplicadas
directamente en estos nudos.
Este tipo de sistemas tienen la característica de ser muy livianos y con
una gran capacidad de soportar cargas. Se utilizan principalmente en
construcciones con luces grandes. como techos de bodegas, almacenes,
iglesias y en general edificaciones con grandes espacios en su intenor.
En la armadura pura se considera que todos los miembros están
conectados por nudos en sus extremos, sometidos a solo una de dos posibles
acciones internas de fuerzas; tensión axial o compresión axial. La triangulación
interior es una necesidad básica para una armadura, además los apoyos
externos deben tener ciertas características. Deben existir suficientes
componentes de reacción para la estabilidad de la armadura, pero debe
permitir que la armadura se deforme libremente bajo las acciones de las
cargas.
El triangulo es la unidad básica de la armadura plana, el tetraedro (solido
de cuatro lados), lo es para la armadura espacial. Todo arreglo de elementos y
apoyos de armaduras está sujeto a clasificación:
Inestable.- escases de triangulación, demasiados nudos o reacciones
insuficientes
Estable y determinada.- equilibrio de elementos, nudos y componentes de
reacción.
Estable pero indeterminada.-muchos elementos, pocos nudos y excesos de
reacciones.
Existe un método simple para determinar en cuál de las tres categorias
queda comprendida una armadura particular. Considérese cia elemento entre
nudos como una barra, cuéntese le numero de barras, el numero de nudos y el
3. número de componentes de reacciones, y para la condición dos deben
satisfacer la expresión.
En la práctica, algunos esfuerzos de flexión pueden ocurrir como
resultado de la fricción de las juntas y de las cargas distribuidas aplicadas a
losmiembros entre las juntas; generalmente, estos esfuerzos son menores
comparados con las fuerzas axiales y, por lo común, se ignoran para propósitos
analíticos. El triangulo es la unidad geométrica básica de la armadura; es una
forma única, ya que no se puede cambiar sin que cambie la longitud de sus
lados aun cuando las juntas estén articuladas.
Todos los otros polígonos articulados son inestables. Si un cable se
suspende entre dos puntos de anclaje, el empuje horizontal es resistido por los
soportes. Si la configuración se cambia de manera que un soporte esté
articulado y el otro esté apoyado en un rodillo se vuelve inestable. Ambos
soportes pueden resistir reacciones verticales, y el apoyo articulado puede
resistir reacciones horizontales, pero el apoyo de rodillo será jalado hacia el
centro por el empuje horizontal del cable.
Para resistir este empuje, se puede agregar un puntal horizontal. Este
ensamble se comporta como una armadura simple debido a su geometría
triangular, a sus conexiones articuladas y a la resistencia interna al empuje. Si
el ensamble de una figura se invirtira, las fuerzas de tensión y de compresión
se invertirían. Los elementos de la armadura de arriba y de abajo se
denominan cuerdas superiores e inferiores, respectivamente. Todos los
elementos entre las cuerdas superiores e inferiores son elementos de red. las
armaduras planas tienen todos sus elementos en un solo plano, mientras que
las armaduras espaciales los tienen en una sola configuración tridimensionales.
Tanto las armaduras planas como las tridimensionales salvan claros solo en
una dirección.
Tipos de armaduras.
4. Las formas perimetrales de la mayoría de las armaduras planas son
triangulares, rectangulares, arqueadas o lenticulares. Estas formas
perimetrales están invariablemente descompuestas en unidades triangulares
mas pequeñas. Todos los elementos no tienen continuidad en las juntas y
todas las juntas se comportan como si estuvieran articuladas.
También hay Distintos tipos de armaduras los cuales son:
Armadura Howe
La armadura Howe, patentada en 1840 aunque ya había sido usada con
anterioridad, se utilizó mucho en el diseño de armaduras de madera. Está
compuesta por montantes verticales entre el cordón superior e inferior. Las
diagonales se unen en sus extremos donde coincide un montante con el cordón
superior o inferior. Con esa disposición se lograba que los elementos verticales,
que eran metálicos y más cortos estuviera tensionados, mientras que las
diagonales más largas estaban comprimidas, lo cual era económico puesto que
los elementos metálicos eran más caros y con la disposición Howe se
minimizaba su longitud. Las armaduras de dos aguas Howe son los tipos más
comunes de armaduras de peralto medio, y tienen luces máximas de 27 ó 30m.
Armaduras Warren
Este tipo de armadura, en la forma utilizada para viguetas ligeras de
alma abierta, se usa elementos de barras de acero redondas con múltiples
dobleces. Para el caso de elemento principal de cubierta y entrepisos se
utilizan perfiles clásicos L, C y hasta W. Cuando se utiliza en gran escala, la
Warren ofrece la ventaja de que proporciona un máximo de espacio abierto
libre para la inclusión de los elementos de servicio del edificio que deben pasar
a través de las armaduras (ductos, tuberías. Etc.) El rasgo característico de
este tipo de armadura es que forman una serie de triángulos isósceles (o
equiláteros), de manera que todas las diagonales tienen la misma longitud.
Típicamente en una armadura de este tipo y con cargas aplicadas verticales en
sus nudos superiores, las diagonales presentan alternativamente compresión y
tensión. Se pueden usas armaduras Warren para cubrir luces de hasta 90
metros y más.
Armadura Pratt plana
Representa la adaptación de las armaduras al uso más generalizado de
un nuevo material de construcción de la época: el acero. A diferencia de una
5. armadura Howe, las barras están inclinadas en sentido contrario, de manera
que las diagonales están sometidas a tensión, mientras que las barras
verticales están comprimidas. En esencia tiene una tipología y uso muy
parecidos al Warren. Para la armadura de cuerdas paralelas, la Pratt ofrece la
ventaja de tener los miembros más largos del alma a tracción y los miembros
verticales más cortos a compresión (menos efecto de pandeo). Se usan en
techos de luces moderadas entre 18 y 30 metros. Si se requiere de mayor luz
serían más recomendables las armaduras de abanico o las armaduras Fink.
Armaduras Fink
Para techos de pendientes mayores (más de 15º) la armadura Fink es
muy usada, las Howe y Pratt también pueden usarse pero no son tan
económicas, la armadura Fink ha sido utilizada para claros del orden de los
37m. Un hecho que la hace más económica es que la mayoría de los miembros
están en tensión, mientras que los sujetos a compresión son bastante corto,
además es importante saber que la triangulación de una armadura se proyecta
tomando en cuenta el espaciamiento de los largueros. Ya que usualmente es
conveniente localizar los largueros sólo en los vértices de los triángulos, la
triangulación principal puede subdividirse. La armadura Fink puede ser dividida
en un gran número de triángulos y coincidir casi con cualquier espaciamiento
de largueros.
Armaduras tipo diente de sierra
Estas armaduras pueden utilizarse cuando la separación entre columnas
no es objetable y se desea una iluminación natural adecuada por medio de
ventanales en construcciones anchas. Sus caras más inclinadas llevan los
ventanales y están generalmente orientadas al norte para una iluminación
difusa más pareja. Estructuralmente es una estructura a porticada muy eficiente
y se usa mucho es fábricas textiles. Importancia de las armaduras en la
ingeniería
La importancia de las armaduras y sus tipos en el desarrollo y en las
relaciones humanas con relación a la ingeniería civil ha sido el objetivo principal
del impulso para el conocimiento y mantención de todo tipo de estructuras y
construcciones civiles. Un ejemplo de ello es la construcción de un puente el
propósito inicial de este es superar un obstáculo para luego continuar el
camino, sin embargo es necesario considerar aspectos de diseño, tales como
6. obstáculos superados, vistas laterales, cantidad de vanos libres, área de
soporte que constituye el material, y en esto se incluye la ayuda de la
ingeniería mecánica ya que con esta se facilita el trabajo y no podría comenzar
a realizar los trabajos en los que se necesite organismos mecánicos que hoy
en día son muy utilizados en todo tipos de construcciones
En la siguiente figura se ilustran algunas de las armaduras para
techo más comunes.
ARMADURAS
1.- La Armadura HOWE mostrada se utiliza para soportar un Techo.
Suponga Los Apoyos en A y G como soportes de Rodillos. a) Dibuje
diagrama de cuerpo libre b) Determine las Reacciones en los apoyos A y G,
c) Determine las fuerzas Axiales en las barras AB , BC, BL, BK
B
C
D
G
2020
40 lb40 lb
60 lb
6pi
e
KL
7.
8. 2).- Determine por Método de Secciones (corte) los esfuerzos a que
están sometidos las barras EF, DF, Y EG de la figura. Si DF = 4 mts. y
DE = 3 mts, simétrica en su forma. NOTA: Apoyo RB es Rodante (móvil)
RA RB
12Kn 20Kn
8Kn
E
FD
G
