44._vigas_de_celosÃa_y_cerchas[1]

Escuela Politécnica de Cuenca Unidad Temática 12 Arquitectura Técnica Lección 44

1

BLOQUE TEMÁTICO 3 UNIDAD TEMÁTICA 12

LECCION 44 VIGAS DE CELOSÍA Y CERCHAS


2

INDICE 1. INTRODUCCIÓN. FUNDAMENTO. ORIGEN. FORMA DE TRABAJO 2. TIPOLOGIA

• VIGAS DE CELOSIA: DESCRIPCIÓN DE TIPOS • CERCHAS: DESCRIPCIÓN DE TIPOS • EJEMPLOS Y DETALLES CONSTRUCTIVOS • CUBIERTAS DE DIENTE DE SIERRA

3. PRINCIPIOS CONSTRUCTIVOS PARA SU TRAZADO Y FORMA DE TRAZADO

• ELEMENTOS QUE LAS COMPONEN

• FORMA DE TRABAJO

• UNIONES DE PERFILES

• VIGAS DE CELOSIA TUBULARES

4. CONSTRUCCIÓN Y PUESTA EN OBRA

• APOYO SOBRE PILARES Y MUROS

• ENCUENTRO DE CERCHAS EN UN ENTRAMADO

• UNION DE CORREAS Y CERCHAS

• MONTAJE Y PUESTA EN OBRA DE VIGAS DE CELOSIA

• MONTAJE Y PUESTA EN OBRA DE CERCHAS

• SISTEMAS DE APOYO


3

1. INTRODUCCION.FUNDAMENTO.ORIGEN VIGAS DE CELOSIA

En las vigas laminadas el alma de las mismas contribuye en muy poca proporción a su resistencia y las tensiones tangenciales a que está sometida(cortantes, etc...)quedan por debajo de los valores que pueden resistir, por está razón cuando la luz de la viga es importante, a partir de unos 15 m, o cuando por motivos constructivos la viga debe tener gran canto, resulta económico aligerar su peso sustituyendo el ama por una malla de perfiles, lo que se denomina viga de celosía.

Una viga de celosía es pues una estructura reticular plana que consta de piezas rectas que están unidas en sus extremos mediante articulaciones. Si las cargas exteriores están aplicadas en los nudos, como la indeformabilidad geométrica de las mallas trianguladas permite que estos se realicen por unión articulada, todas las barras estarán sometidas únicamente a esfuerzos axiles.

En la práctica los nudos no constituyen verdaderas articulaciones, ya que deben estar organizadas a base de cartelas, a las que se unen las barras por medio de tornillos de alta resistencia o por soldadura, dando lugar a empotramientos elásticos que pueden originar algunas flexiones en las barras. Sin embargo, estas son tensiones de tipo secundario y en la mayor parte de los casos, cuando la biga está bien proyectada, las tensiones secundarias pueden considerarse despreciables.

Las vigas de celosía se utilizan en cubiertas en diente de sierra colocándolas en posición vertical y apoyando en sus nudos superiores e inferiores vigas inclinadas. Se colocan en el faldón acristalado y resulta una buena disposición económica y de gran diafanidad.

Otra disposición de las vigas de celosia en cubiertas de diente de sierra consiste en aprovechar los faldones de cubierta como elementos resistentes apoyándolas en soportes perimetrales.

Los montantes de dichas vigas de celosia deben colocarse a distancias inferiores o iguales a 5 m. Para que las correas puedan salvar esa luz no es necesario poner cerchas, quedando diáfano todo el interior.


4

Según su citación, las barras reciben los siguientes nombres • Cordones: formados por el conjunto de elementos que constituyen

las cabezas superior e inferior de la estructura • Montantes: las barras verticales dispuestas en el alma de la estructura • Diagonales: las barras inclinadas dispuestas en el alma de la

estructuracordones

diagonales montantes


5

CERCHAS

Si al cordón superior de una viga triangulada lo inclínanos, conseguimos una viga de altura variable con dos grandes ventajas Al ir creciendo su sección hacia el centro del vano, también es mayor su resistencia a los momentos de flexión, por lo que son capaces de salvar grandes luces

El trasdos se adapta a las pendientes de los faldones de cubierta A estas vigas trianguladas cuyo cordón o cabeza superior es inclinado se les denomina cuchillos, cerchas o formas y con ayuda de los otros elementos secundarios que apoyan en ellas sirven para soportar el material de cobertura

La denominación de las barras que forman las cerchas es la siguiente Par: es el cordón superior que va según la pendiente de los faldones de cubierta Tirante: es el cordón inferior que va de apoyo a apoyo Montantes: son las barras verticales trabajando a compresión Péndolas: son las barras verticales trabajando a tracción; la del centro se llama pendolón Diagonales: son las barras inclinadas; si trabajan a compresión se denomina tornapuntas y si es a tracción tirantillas


6

2. TIPOLOGIA VIGAS DE CELOSIA VIGA PRAT:

Se obtiene adosando triángulos rectos, en número par, de manera que sus diagonales simétricas se corten por debajo de la viga. Las barras cortas trabajan a compresión mientas las más largas lo hacen a tracción. Se utilizan para luces moderadas

VIGA HOWE

Se obtiene adosando también triángulos rectángulos, pero de manera que las diagonales simétricas se corten por encima de la viga. Las barras más largas trabajan a compresión, por lo que es peor solución que la anterior

TIPO WARREN

En este caso los triángulos que se adosan son equiláteros, por lo que resulta menor número de barras para la misma luz y por lo tanto son más diáfanas que las anteriores Una variedad de este tipo es la Warren con montantes o compuesta, que se obtiene añadiendo a la anterior montantes para reducir las luces del cordón superior sometido a compresión.. Sin embargo resultan nudos más complicados de realizar

TIPO CRUZ DE SAN ANDRÉS Es muy utilizada para arriostramientos horizontales y para hacer indeformables los pórticos cuyos nudos no son rígidos


7

CERCHAS

CERCHA TIPO INGLES: formada por montantes a distancias iguales y diagonales que se cortan por debajo

CERCHA TIPO BELGA: formada por montantes a distancias iguales y

diagonales que se cortan por arriba

CERCHA POLONCEAU SENCILLA

CERCHA POLONCEAU DOBLE

CERCHA POLONCEAU PERALTADA

CERCHA SWAN

CERCHA SWAN CON MONTANTES


8

CERCHA ALEMANA O DE TIJERA

EJEMPLOS Y DETALLES CONSTRUCTIVOS


9


10

CUBIERTAS EN DIENTE DE SIERRA

Las cubiertas en diente de sierra denominadas también cubiertas SHED están constituidas por cerchas asimétricas con desigual inclinación de faldones. El de mayor longitud y menor pendiente es el que lleva el material de cobertura y el de mayor pendiente suele ir acristalado Se utilizan sobre todo para naves industriales


11


12


13

3. PRINCIPIOS CONSTRUCTIVOS PARA SU TRAZADO Y FORMA DE TRABAJO

ELEMENTOS QUE LAS COMPONEN

• Perfiles dobles: son las secciones más adecuadas para vigas de celosía

• Perfiles simples

• Perfiles para montantes y diagonales


14

• Perfiles para barras comprimidas

FORMA DE TRABAJO

Las estructuras trianguladas cargadas solo en los nudos puede considerarse, que en general, las barras de tracción tienen solicitación de tracción centrada y las barras comprimidas tienen solicitación de compresión centrada.

Los ejes de todas las barras que concurran en un nudo, deben cortarse en un punto. De no ser así aparece un momento que somete a flexión tanto a las barras que en él concurren, como a la cartela o elemento auxiliar que se utilice para resolver la unión, dando lugar a tensiones adicionales que se superponen a las principales


15

Hay caso en los que se produzcan cambios de posición de la directriz

por tratarse de cordones de separación variable, por lo que materialmente no pueden cortarse los ejes baricéntricos de las barras en un mismo punto. En estos casos, se prescinde de la excentricidad y se toma la directriz media de las barras a uno y otro lado del nudo

También se presentan flexiones en las barras cuando las cargas exteriores no actúan directamente en los nudos. Esto ocurre normalmente en los cordones superiores de las cerchas o vigas cuando la separación entre nudos no corresponde con la distancia entre correas


16

UNIONES ENTRE PERFILES

Las uniones entre los distintos perfiles de las vigas de celosía y cerchas se pueden dividir en: UNIONES MEDIANTE CARTELAS Características:

- Se utilizan cuneado hay cierta cantidad de barras que concurren en un nudo o cuando no hay espacio para la longitud de los cordones de soldadura o la situación de los tornillos

- Las cartelas deben ser de dimensiones mínimas para no aumentar el peso de la edificación. El calculo exacto de las cartelas no se realiza, se estima que su sección debe ser al menos, la misma que la de las barras en el plano normal al eje.

- Deben tender a la forma rectangular procurando evitar puntas libres y ángulos entrantes

- Los perfiles se pueden unir a la cartela mediante tornillos, roblones o soldadura

- Se debe mantener la simetría respecto al plano de simetría.

Nudo central pórtico a dos aguas


17


18


19

UNIONES POR SOLAPE Características

- Es la de mas sencilla ejecución por lo que debe adoptarse siempre que las barras lo permitan

- Es conveniente que las soldaduras a ambos lados de la unión se estudien correctamente para que la resultante pase por el centro de gravedad.


20


21

UNION FRONTAL O A TOPE características

- Se utiliza sobre todo en perfiles tubulares. - Si el perfil necesitara refuerzos debe utilizarse rigidizadores


22


23

VIGAS DE CELOSIA TUBULARES

Las vigas de celosía pueden resolverse también utilizado para las barras perfiles tubulares.

Con este método se consigue una optima relación radio de giro / peso, ideal para los esfuerzos de compresión y para un mejor comportamiento ante el pandeo

Nos encontramos ante varios tipos de uniones de los perfiles: • Uniendo directamente las barras entre si con soldadura mediante un

cordón en ángulo alrededor del perfil


24

• Con chapa o diafragma intermedio: cuando al trazar los ejes

concurrentes en un punto, las barras tengan que cortarse por incidir una en la otra en el supuesto de que una esté comprimida, puede cortarse apoyando sobre la otra, pero si ambas están traccionadas o comprimidas, se debe interponer entre ellas una chapa o diafragma

• Por solape: cuando se precisa un mayor cordón de soldadura debido a los esfuerzos que soportan las barras

• Con cartelas: igual que el caso anterior


25

4. CONSTRUCCIÓN. PUESTA EN OBRA Sistema de apoyo.

Las cerchas metálicas pueden apoyar sobre los muros de las naves o bien

sobre pilares de hormigón o metálicos. La condición estática que deben cumplir estos apoyos es que la vertical del punto de intersección de los centros de gravedad de las barras que concurren en el nudo pase por el centro de la superficie de apoyo.

Los apoyos pueden ser: ambos fijos o uno fijo y otro deslizante o articulado. Con este último sistema, se evita la flexión que se produce en los pilares, principalmente como consecuencia de las variaciones de longitud de la armadura, originadas por las oscilaciones de temperatura. En el caso de proyectar ambos apoyos fijos, es conveniente conseguir que la resultante de

los empujes del viento se reparta entre ambos soportes.

Este dibujo representa una disposición que se utiliza con frecuencia y que no cumple las condiciones anteriores. El nudo del apoyo queda sometido a una flexión igual al producto de la reacción por la excentricidad. Esta flexión se reparte entre las barras que concurren en el nudo en función de la rigidez de cada una. Si se trata de cerchas de poca luz, no suele ser un problema grave, pero en el caso de cerchas mayores, y a consecuencia de los esfuerzos secundarios que se producen pueden originarse deformaciones permanentes.

La solución correcta debe hacer coincidir los ejes de las barras del nudo en un mismo punto. Cuando la solución se resuelve con cartela, para impedir el pandeo de esta, deben colocarse refuerzos para rigidizar.

Si los efectos de las variaciones de temperatura lo aconsejan se dispondrá

uno de los apoyos de manera que permita la libre dilatación y el otro fijo. También puede influir: a longitud de la cercha, la rigidez de los pilares y la importancia de la acción del viento sobre estos. De manera práctica las cerchas que no superan los 15 metros de luz suelen disponerse sobre apoyos fijos. Apoyos fijos.


26

Las placas de apoyo deben estar dotadas de gran rigidez, con el fin de que transmitan los esfuerzos de manera uniforme. La solución más corriente consiste en soldar la placa base del nudo de la cercha sobre una placa de cabeza del soporte; a veces puede ser necesario rigidizar este debido a las compresiones que se originan en el apoyo.

En la siguiente figura el apoyo

se realiza sobre un soporte formado por dos UPN empresillados, en el que el soporte precisa rigidizadores.

En la siguiente figura se representa un doble apoyo, eligiendo como eje el de cada perfil simple, al haber simetría.

Apoyos articulados.

La norma NBE MV-103-1972 considera como apoyos fijos aquellos que no permiten el desplazamiento; por lo que, en teoría, los apoyos articulados los considera fijos.

Para conseguir apoyos articulados se utilizan rótulas cilíndricas que permiten el giro en torno al eje cilíndrico.


27

Una articulación sencilla puede conseguirse por medio de una placa inferior de superficie cilíndrica convexa sobre la que descansa una placa plana.

La placa inferior debe fijarse de forma rígida a la infraestructura. Para inmovilizar la placa superior frente a los desplazamientos, se dispone un pitón oculto en el centro de la placa inferior; de manera que el extremo superior de este pitón permita el giro libre de la placa superior (imagen a),

o bien utilizar algún sistema de tope (imagen b). Debido al gran espesor que precisa la placa para obtener este mecanismo se realiza en acero moldeado.

También pueden conseguirse articulaciones sencillas en el apoyo por

medio de una unión atornillada. Para ello se emplean tornillos de acero de alto límite elástico, que unen las dos placas de apoyo, de base y de cabeza, en tres de las cuales se intercala a la placa inferior; la articulación se consigue por la propia deformación de los vástagos de los tornillos.


28

Apoyos deslizantes.

Las cerchas de naves industriales no suelen ser precisar apoyos deslizantes, no obstante cuando las luces alcanzan los 40 metros es necesario realizar un apoyo móvil o deslizante generalmente por medio de placas que se apoyan sobre cilindros. Distancias superiores obligan a ir a soluciones de carros de rodillos.

Apoyos elastómeros.

Una variante de los apoyos articulados y a la vez deslizantes, pueden ser los apoyos elastómeros, que permiten el giro de los extremos de la piezas apoyadas en ellos y a la vez un cierto grado de desplazamiento horizontal, previamente determinado y limitado convenientemente gracias al espesor y número de placas a emplear.

Están constituidos por varias capas de caucho sintético (neopreno)

separadas por chapas de acero pegadas a ellas (imagen inferior). La función de las chapas de acero es reducir la dilatación transversal del caucho, con lo que se consigue también su aplastamiento, ya que el caucho se deforma prácticamente a volumen constante.


29

ENCUENTRO DE CERCHAS EN UN ENTRAMADO

El encuentro de dos cerchas nos produce una serie de puntos de unión conflictiva cuyos detalles constructivos vamos a estudiar. El apoyo de unas cerchas en otras se produce en los tirantes siendo conveniente que la unión se realice en un nudo y, si es posible, que exista en el una péndola para que no se produzcan flexiones en las barras en que apoyan; estas péndolas pasarían a pertenecer a las dos formas.


30

ç +

UNION DE CORREAS CON CERCHA


31


32


33


34

ARRIOSTRAMIENTO DE CUBIERTAS

En las naves industriales con cubiertas a base de cerchas(tambien llamadas formas)la altura debe ser muy alta al ser grande la luz y la pendiente, por ello los apoyos, no pueden ser fijos. Para evitar el vuelco en este tipo de estructuras hay que arriostras las cerchas unas con otras. El arriostramiento tiene la misión de asegurar la indeformabilidad de la cubierta bajo la acción de los esfuerzos horizontales y transmitir estas cargas a los apoyos.

El arriostramiento puede ser de varios tipos • Según los planos que apoyan en las cerchas


35

La disposición mas sencilla consite en realizar el arriostramiento en el plano inclinado de la cubierta uniendo los pares con cruces de San Andrés y las correas cumplen la función del montante de la viga de celosia que se forma

• Según planos verticales normales a los de las cerchas

este sistema es mas caro al conllevar un mayor gasto de material 5. PROGRAMACIÓN Y MONTAJE PUESTA EN OBRA DE VIGAS DE CELOSIA


36


37


38


39


40


41

OBRAS CON VIGAS DE CELOSIA


42

PUESTA EN OBRA DE CERCHAS

44._vigas_de_celosÃa_y_cerchas[1]

Documents