ARMADURAS DE ACERO

Historia

El primer análisis “científico” de armadura fue realizado en 1847 por Squire Whipple, un constructor de puentes norteamericano de la ciudad de Utica, N.Y. En 1850 D. J. Jourawski, un ingeniero ferroviario ruso, creo el método de solución de los nudos, por el cual se obtienen los esfuerzos en los miembros considerando las condiciones de equilibrio de cada nudo a la vez; sin embargo esto no se conoció en Occidente hasta que el ingeniero ferroviario alemán Kart Culmann, profesor del Politécnico de Zurich, lo publicó independientemente unos años después en 1866.

En 1862 el ingeniero alemán A. Ritter, planteó otro método analítico: el método de las seccionesRitter cortó la armadura a lo largo de una línea imaginaria y sustituyó las fuerzas internas por fuerzas externas equivalentes. Haciendo sumatoria de momento en puntos convenientes (puntos de Ritter) pueden obtenerse todas las fuerzas internas.

Clerk Maxwell, profesor de Física y Astronomía del Kinas Collage, en Londres, publicó en 1864 la conocida solución gráfica del diagrama de esfuerzos recíprocos, una de las más notables contribuciones a la teoría de estructuras, la cual fue hecha por un científico que no tenía vínculo alguno con las estructuras, sino que es conocido por su teoría del electromagnetismo. Este profesor de Física también sentó las bases para un método de análisis de estructuras estáticamente indeterminadas: método de las fuerzas, la flexibilidad o Maxwell-Mohr

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.

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.

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 casode los puentes

Elementos Secundarios: (Miembros del alma)

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.

Puntales.

En base al tipo de los esfuerzos, son los miembros sometidos a compresión.

Tirantes:

En base al tipo de los esfuerzos, son los miembros sometidos a tensión.

Nudos.

Son los puntos en donde se unen los miembros del alma con la cuerda superior e inferior

Junta de talón y Cumbrera.

La junta en el apoyo de una armadura triangular se llama junta de talón, y la junta en el pico mas alto se llama cumbrera.

Panel.

Es aquella porción de una armadura que se encuentra comprendida entre dos juntas consecutivas de la cuerda superior.

TIPOS DE ARMADURAS

Tipo Pratt

Cercha a dos aguas cuyas barras verticales trabajan a compresión, mientras que las diagonales lo hacen a tracción.

formada por elementos horizontales superiores e inferiores entre los cuales se encuentran dispuestas las barras verticales y diagonales, donde los elementos verticales trabajan a tracción y los diagonales, a compresión.

Howe

Consideraciones sobre armaduras En el estudio de armaduras o cerchas es necesario tomar en consideración los siguientes 3 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

Conexiones  Existen hoy en día básicamente dos tipos de conexiones usadas en armaduras: soldadas o atornilladas. Las armaduras pequeñas, las cuales pueden ser transportadas como una sola pieza generalmente se sueldan en el taller. Cuando la armadura abarca una luz muy grande, se subdivide la armadura o dos más partes, siendo cada una de las partes soldadas y se transportan separadas.

Conexiones Atornilladas Conexiones soldadas

Algunos de los factores que afectan más la economía de la armadura, se listan a continuación. Estos factores deben ser identificados y evaluados en la etapa de diseño.

• Disponibilidad de materiales en la zona. • Conexiones: soldadas o con tornillos. • Máxima tamaño que puede ser transportado a la obra. • Métodos de montaje. • Redundancia de la estructura.• Experiencia del constructor.