INTRODUCCION
Se denomina armaduras o estructuras reticulares, a
las estructuras formadas por barras,
las cuales son elementos de hierro, en la mayoría de los casos es pequeña en
comparación con su longitud.
Las armaduras se generan agregando sucesivamente
dos barras a la armadura básica de tres barras que forman un triángulo, unidas
entre constituyendo articulaciones ideales. Las barras se diferencian unas con
otras al asignar una letra o número a cada una. Las uniones entre las barras se
denominan nudos, a los cuales se
les asigna también un número o letra.
INDICE
INTRODUCCION
1.
BREVE RESEÑA HISTORICA ……………………………………………………… 4
2. CLASIFICACION……………………………………………………………………... 6
3. TIPOS DE ARMADURA……………………………………………………………. 8
4.
MATERIALES
A UTILIZARCE EN LAS ARMADURAS………………………….
10
4.1 Madera
4.2 Acero
5.
ARMADURAS - VENTAJAS E INCONVENIENTES………………………… 11
6.
CONCLUSIONES…………………………………………………………………... 13
7.
REFERENCIAS
BIBLIOGRAFICAS……………………………………………….. 14
ARMADURAS
Las
armaduras se definen como estructuras concebidas para soportar cargas,
compuesta únicamente de barras conectadas por articulaciones, llamados nodos o
nudos, las fuerzas siguen la dirección de las barras.
Una
armadura es un ensamble triangular que distribuye cargas a los soportes por
medio de una combinación de miembros conectados por juntas articuladas,
configurados en triángulos, de manera que idealmente todos se encuentren
trabajando en compresión o en tensión pura y que todas las fuerzas de empuje se
resuelvan internamente. La armadura es uno de los tipos más importantes de
estructuras empleadas en ingeniería. Proporciona una solución, a la vez
práctica y económica, especialmente en puentes, cubiertas y vigas principales
de edificación, sobre todo cuando hay que salvar grandes distancias con una
estructura de peso reducido. (Grom, 1996,pp. 120-121)
Las
armaduras pueden ser construidas con materiales diversos: acero, madera,
aluminio, etc. Las uniones pueden ser articuladas o rígidas.
BREVE
RESEÑA HISTORICA (MATERIALES UTILIZADOS: MADERA, ACERO)
Armaduras de madera para techos de
viviendas, similares a los usados en la actualidad, han sido construidas
desde tiempos inmemorables. Los romanos construían armaduras de madera de
grandes luces para estructuras de puentes y distintas edificaciones, ninguna
sobrevivió hasta nuestros días. La Columna de Trajano, en Roma, muestra un
puente con una superestructura de madera, construido por Apolo doro de Damasco,
sobre el río Danubio en Rumanía. Durante el Renacimiento este tipo de
construcción fue revivida por Paladio. “Se piensa que el arquitecto italiano
Andrea paladio (1518-1580) fue uno de los primeros en analizar y construir
armaduras”. (Piscunov, 2006, p.145)
Sus muchos escritos sobre arquitectura
incluyen descripciones detalladas y dibujos de armaduras de madera,
fundamentalmente para puentes, similares
a las que se usan en la actualidad.
“Según Piscunov 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 Zúrich, lo publicó independientemente unos
años después en 1866.En 1862 el ingeniero alemán A. Ritter, planteó otro método
analítico” (p. 160)
CLASIFICACION
“Es
una estructura reticulada simple formada por elementos rectos de sección
constante, se conocen como barras y se conectan fuertemente en sus extremos
denominados nodos o nudos, los esfuerzos actúan a lo largo de su eje
longitudinal.” (Piscunov, 2006, p. 220)
Las
Armaduras planas o cerchas se utilizan para soportar cargas elevadas y cubrir
grandes luces, pueden construirse en maderas o acero y usadas en cubiertas de
techos, puentes, grúas, torres, etc.
Las
armaduras planas de nudos articulados de acuerdo con la forma de crear la
configuración de una armadura pueden dividirse desde el punto de vista
estructural en:
“•Armaduras
simples: constituye la armadura bidimensional o plana más sencilla, y ante la
carga aplicad la única deformación posible es la que se origine por pequeños
cambios de longitud de sus barras. Una armadura simple puede formarse partiendo
detres barras unidas por nodos en sus extremos formando un triángulo y luego
extendiendo dos nuevas barras por cada nuevo nodo o unión.”(Piscunov. 2006, p.
185)
“Según Grom a creado una formula muy usada en
este tipo de armaduras para saber el número de barras en base al número de
nodos es la siguiente:
m
= 2n – 3 donde:
m
= número de barras
n
= número de nudos” (p. 190)
De
acuerdo con el uso y disposición de las cargas conviene una disposición de
montantes verticales y diagonales. De los tipos más conocidos y utilizados se
pueden mencionar los siguientes:
•
Armadura Long
•
Armadura Howe
•
Armadura Pratt
•
Armadura Warren
•
Armadura Vierendeel
•
Abanico.
•
Armadura K.
•
Bailey.
•
Barril.
•
Bollman.
•
Bowstring.
•
Doble Invertida.
•
Fink.
•
Multipanel.
•
Pennsylvania.
TIPOS DE ARMADURAS
La
mayoría de los tipos de armaduras usadas en la estructuración de cubiertas,
puentes, han sido llamadas así por el apellido o nombre de quien las diseñó por
primera vez, por ejemplo, “la armadura tipo Howe, fue patentada en 1840 por
William Howe. A continuación se
describen algunos de los tipos de armaduras más usadas en la ingeniería.”
Este
tipo de armadura debe su nombre a Stephen H. Long (1784-1864), y tiene su
origen hacia 1835. Los cordones superior e inferior horizontales se unen mediante
montantes verticales todos ellos arriostrados por diagonales dobles, usados
para aumentar la rigidez de la estructura y su capacidad de resistir cargas
laterales, tales como los movimientos sísmicos y la presión de los vientos
huracanados.
La
armadura Howe, fue patentada en 1840 por William Howe, aunque ya había sido
usada con anterioridad. Se usó mucho en el diseño de celosías de madera, está
compuesta por montantes verticales entre el cordón superior e inferior.
Originalmente
fue diseñada por Thomas y Caleb Pratt en 1844, representa la adaptación de las
armaduras al uso más generalizado de un nuevo material de construcción de la
época: el acero.
La
armadura Warren, fue patentada por los ingleses James Warren y Willboughby
Monzoni en 1848. El rasgo característico de este tipo de armaduras es que
forman una serie de triángulos isósceles
La
armadura Vierendeel, en honor al ingeniero belga A. Vierendeel, tiene como
características principales las uniones obligatoriamente rígidas y la ausencia
de diagonales inclinadas.
MATERIALES
A UTILIZARCE EN LAS ARMADURAS
Madera
A diferencia de muchos materiales
de construcción, la madera no es un material
elaborado, sino
orgánico, que generalmente se usa en su estado natural. De los
numerosos factores que
influyen en su resistencia, los más importantes son:
-
La densidad, los
defectos naturales y su contenido de humedad. A causa de los
defectos y de las
variaciones inherentes a la madera, es imposible asignarle
esfuerzos unitarios de
trabajo con el grado de precisión que se hace en el acero o en
el concreto. Desde este
punto de vista de la ingeniería, la madera presenta
problemas más complejos
y variados que muchos otros materiales estructurales.
-
Defectos de la madera
A causa de las
características naturales del material, existen varios defectos
en todas las maderas,
que afectan a su resistencia, apariencia y
durabilidad.
Acero
El acero es una
aleación resultante de combinar hierro con un porcentaje de
carbono, las
propiedades físicas de varios tipos de acero y de cualquier tipo de
aleación de acero dada
a temperaturas variantes dependen de la
cantidad del carbono
presente y en cómo es distribuido en el hierro.
“La
hipótesis acerca de la perfección de este material, posiblemente el más
versátil de
los
materiales estructurales, parece más razonable al considerar su gran
resistencia,
poco
peso, fabricación sencilla, y muchas otras propiedades deseables.
La
calidad del acero ha evolucionado en incrementos relativamente pequeños, en
comparación
con las resistencias del concreto. El acero estructural de batalla hasta
1990
es el NOM – B – 254 (ASTM – A36), ya que actualmente se están 28
construyendo
numerosas estructuras con acero ASTM – A572, inclusive con acero A
–
65. El primer acero utilizado en México para fines estructurales fue el ASTM –
A7,
este
tipo de acero se utilizo profusamente en la construcción remachada, que fue el
primer
tipo de construcción en nuestro país; Posteriormente, después de la segunda
guerra
mundial cuando se desarrollo la soldadura, el acero A – 7 fue sustituido por el
ASTM
– A36, debido a que tenía problemas de soldabilidad por su alto contenido de
carbono.”
(Piscunov. 2006, p. 325)
ARMADURAS - VENTAJAS E
INCONVENIENTES
La edificación está dominada por el hormigón armado mientras que el acero se utiliza básicamente en el sector industrial y cada vez más en edificios de uso público.
El acero es moderno y es un
material que ofrece infinitas posibilidades. Se ha utilizado durante siglos porque
tiene diferentes aplicaciones y sus excelentes características constructivas y
funcionales hacen que arquitectos, ingenieros e inversores recurran a él. Es
apto para edificios industriales y de representación, y se utiliza mucho en
proyectos en los que el diseño debe sufrir constantes modificaciones.
-
Ventajas
del acero estructural.
A continuación vamos a indicar según (Grom, 1996)” de manera general,
algunas de las principales características que suponen la construcción de
edificaciones con estructuras metálicas en acero:
·
Es un material
de gran resistencia. Esto significa que los elementos que formarán
la estructura en cualquier construcción podrán ser de una
sección transversal mucho menor que en el caso del hormigón, ocupando, por
lo tanto, menos espacio.
·
Avisan con grandes deformaciones antes de
producirse un fallo debido a que el material es dúctil.
·
Uniformidad, ya que
las propiedades del acero no cambian apreciablemente con el tiempo.
·
Homogeneidad del
material.
·
Posibilidad de reforma de manera más sencilla para
adaptarse a nuevos usos del
edificio, lo cual es más habitual en el caso de equipamientos, edificios de
oficinas... que en el caso de viviendas.
·
Rapidez de montaje, con los
consiguientes ahorros en costes fijos de obra.
·
La estructura
metálica puede ser preparada en taller, lo que se traduce en que los elementos llegan a obra
prácticamente elaborados, necesitando un mínimo de operaciones para quedar
terminados.” (pp. 321-322)
-
Desventajas
del acero estructural.
Según Grom, 1996) “El acero tiene no muchas desventajas pero las mas
importantes y resaltantes son:
·
Corrosión. Este
tipo de materiales pueden presentar problemas de corrosión dependiendo del
lugar y los agentes corrosivos externos.
·
Problemática en caso de incendios. Debido a esto, es
conveniente, y en algún caso obligatorio, recubrir este tipo de estructuras con
pintura ignífuga o intumescente para evitar el colapso de la misma.
·
Pandeo, ya que
se utilizan elementos esbeltos sometidos a compresión (soportes metálicos). No
obstante, las estructuras se calculan evitando estos fenómenos.
·
Coste
económico de la estructura y su posterior
mantenimiento: pinturas contra la corrosión, paneles de protección frente al
fuego...
·
Mano de obra especializada.” (pp. 562-563)
CONCLUSIONES
·
De una manera general,
podemos concluir que las armaduras o cerchas tienen una función muy importante
en las aplicaciones de la ingeniería ya que mediante estas se resuelven los
problemas que pueden existir en construcciones de grandes edificaciones que se
diseña para soportar cargas muy elevadas.
·
La carga que debe
soportar la armadura debe estar aplicada sobre los nodos ya que estos trabajan a
tracción y compresión lo que permite un aprovechamiento del material evitando
los negativos efectos de la flexión
general.
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
American inginier association. (2000). Diagnostic and manual of inginiers.
Jacobsqui Piscunov. (2006). Introducción a las armaduras. Granbel, Rusia
Niels Grom. (1996). Un inicio en las armaduras. Grambel, Rusia
http://es.wikipedia.org/wiki/Celos%C3%ADa_%28ingenier%C3%ADa%29
http://webdelprofesor.ula.ve/arquitectura/jorgem/principal/guias/cercha.pdf
http://unavdocs.files.wordpress.com/2010/11/ind11840.pdf
http://www.scribd.com/doc/16427155/Armaduras-Planas
http://industriales.utu.edu.uy/materias/fisica/adjuntos/Sistemas_Triangulados.pd
http://www.lular.info/a/formacion/2010/11/Que-es-la-armadura-de-Ingenier-a.html
http://artistasdlaconstruccionv.blogspot.com/2009/11/cerchas.html
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