Armaduras en Equilibrio Monografía

7/25/2019 Armaduras en Equilibrio Monografa

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Armaduras en equilibrio

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL:

- Aplicar nuestros conocimientos del tema de Armaduras enequilibrio en el diseo de un puente de tipo Warren plana, capazque el puente resista un peso promedio.

- Caracterizar una de las estructuras estacionarias ms utilizada

por su efciencia estructural, conocida normalmente comoarmadura, cercha o celosa, defniendo a su vez los dierentestipos de armaduras que han sido diseadas para incrementar elnivel de efciencia de las mismas.

OBJETIVOS ESPEC!ICOS:

- emostrar la aplicaci!n e importancia de este tipo de puente

mediante este pro"ecto.- ierenciar entre los tipos de estructuras al comparar lasarmaduras, para su posterior selecci!n en el diseo decomponentes estructurales.

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INTRO"#CCI$N

#e llaman estructuras a todas las partes de una construcci!ncompuestas por varios elementos rectilneos unidos entre s por suse$tremos " cu"a misi!n es soportar las car%as a las que se encuentra

sometida. &no de los principales tipos de estructura que se empleanen in%eniera son las armaduras o cerchas, las cuales tienen lacaracterstica de ser mu" livianos " con una %ran capacidad desoportar car%as elevadas " cubrir %randes luces, %eneralmente seutilizan en cubiertas de techos " puentes.

'l principio undamental de las armaduras es unir elementos rectospara ormar trin%ulos, los elementos traba(an a esuerzos a$iales enpuntos que se llaman nodos, " entre s conorman una %eometra talque el sistema se comporta establemente cuando recibe car%asaplicadas directamente en estos nodos .'sto permite soportar car%astransversales, entre dos apo"os, usando menor cantidad de materialque el usado en una vi%a, pero con el inconveniente de que loselementos ocupan una altura vertical considerable.

ado que las armaduras poseen estas caractersticas tienen una %ranversatilidad en su uso " le permiten al in%eniero una %ran )e$ibilidadpara adaptarse a las necesidades de un problema particular.

*as armaduras se han venido utilizando desde tiempos anti%uos parala construcci!n de %randes edifcaciones, por tal raz!n se detallaranlas caractersticas bsicas de estas estructuras estacionarios, suclasifcaci!n " los tipos de armaduras que ms se usan ho" en da.

*a armadura es una de las principales estructuras que se usan en lain%eniera, "a que proporciona una soluci!n prctica " econ!mica adiversos problemas en la construcci!n de puentes, edifcios, %r+as,etc.

&na armadura consta de elementos rectos que se conectan en nodos.*os elementos de una armadura solo estn conectados en suse$tremos.

A pesar de que en realidad los elementos estn unidos entre pormedio de cone$iones remachadas o soldadas, es como un suponerque los elementos estn conectados entre s por pernos, por lo tantono se transmitir un par de uerzas.

Cada elemento puede tratarse como sometidos a dos uerzas a$iales,

de esta manera los elementos traba(an a tensi!n o compresi!n.

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*a ma"ora de estructuras estn ormada por varias armadurasunidas por lar%ueros " travesaos que hacen una estructura en tresdimensiones.

I% "E!INICI$N%

&na armadura es un ensamble trian%ular que distribu"ecar%ar a los soportes por medio de una combinaci!n demiembros conectados por (untas articuladas, conf%uradosen trin%ulos, de manera que idealmente todos seencuentren traba(ando en comprensi!n o en tensi!n pura "que todas las uerzas de empu(e se resuelvan internamente.'n la prctica, al%unos esuerzos de )e$i!n pueden ocurrir

como resultado de la ricci!n de las (untas " de las car%asdistribuidas aplicadas a los miembros entre las (untas%eneralmente, estos esuerzos son menores comparados conlas uerzas a$iales ", por lo com+n, se i%noran paraprop!sitos analticos. 'l trin%ulo es la unidad %eomtricabsica de la armadura es una orma +nica "a que no sepuede cambiar sin que cambie la lon%itud de sus lados auncuando las (untas estn articuladas. odos los otros pol%onosarticulados son inestables.

*as armaduras son estructuras compuestas por miembros dedos uerzas, constan de subelementos trian%ulares " estnapo"adas de manera que se impidan todo el movimiento.*os soportes de puentes son armaduras. #u estructura li%erapuede soportar una uerte car%a con un peso estructuralrelativamente pequeo./

*as armaduras o cerchas se defnen como estructurasestacionarias concebidas para soportar car%as, compuesta

+nicamente de barras conectadas por articulaciones,llamados nodos o nudos, las uerzas si%uen la direcci!n delas barras. 'l inters de este tipo de estructuras es que lasbarras, de las que %eneralmente se desprecia su peso,traba(an predominantemente a compresi!n " tracci!npresentando comparativamente )e$iones pequeas, " esposee la caracterstica de que estas estructuras estnsoportadas " car%adas e$clusivamente en los nudos.

/ William 0. 1ile" *ero" . #tur%es 2/3345. Ingenera Mecnica Esttica (1Ed.). 6arcelona7 'ditoral 1evert #.A. 8%. 9:;.

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*as armaduras pueden ser construidas con materialesdiversos7 acero, madera, aluminio, etc. *as uniones puedenser articuladas o r%idas.

I%&% CO'POSICI$N "E AR'A"#RAS:

A1in%+n miembro se prolon%a ms all de suse$tremos.

- *as car%as se aplican solo en los nudos.- #i es necesario considerar el peso de las barras, se

considera que la mitad del peso de cada barra act+asobre cada uno de los nudos a los que estconectada.

- #uele ser satisactoria la hip!tesis de pasador siconcurren en el nudo los e(es %eomtricos de cada

miembro.II% CLASI!ICACION "E AR'A"#RAS:

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*as armaduras como pudimos ver en las defniciones sonestructuras, estas se pueden clasifcar de acuerdo a suscaractersticas %eomtricas, su unci!n o tipo de car%as quesoportan, " en %rado de comple(idad esta clasifcaci!na%re%are su clasifcaci!n de acuerdo a la poca es decir enclsicas " modernas.


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supera varias veces su secci!n transversal, se conocecomo barras " se conectan r%idamente en suse$tremos denominados nodos o nudos, los esuerzosact+an a lo lar%o de su e(e lon%itudinal.

*as armaduras planas o cerchas se utilizan parasoportar car%as elevadas " cubrir %randes luces,pueden construirse en maderas o acero " usadas encubiertas de techos, puentes, %r+as, torres, etc.

*as armaduras planas de nudos articulados de acuerdocon la orma de crear la conf%uraci!n de unaarmadura pueden dividirse desde el punto de vistaestructural en armaduras simples, comple(as "compuestas.


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#i una armadura plana es de nudos r%idos entonces eshiperesttica con independencia del n+mero de nudos "barras. 'n esos casos usualmente se calculan de modoapro$imado suponiendo que sus nudos son articulados 2sison similares a una celosa simple o compuesta5 o demodo razonablemente ms e$acto por el mtodo matricialde la ri%idez.e acuerdo con el uso " disposici!n de las car%asconviene una u otra tipolo%a o disposici!n de montantesverticales " dia%onales. e los tipos ms conocidos "utilizados se pueden mencionar los si%uientes7

- Armadura *on%- Armadura FoGe-

Armadura 8ratt- Armadura Warren- Armadura Hierendell- Abanico- Armadura I- 6aile"- 6arril- 6ollman- 6oGstrin%- oble


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los elementos ms cortos sean los que suren lacompresi!n. *a armadura 8ratt puede presentarvariaciones, normalmente consistentes en barrassuplementarias que van desde las dia%onales hasta elcord!n superior, dichas barras son usadas para reducirla lon%itud eectiva de pandeo.


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dia%onales individuales asociar .'stas dia%onales deacero a veces se llaman dia%onales Geb. Warrenarmaduras tambin suelen incluir barandilla interiorad(unta a las dia%onales Geb para prevenir lospeatones o de otros de caer de un puente. Warrenarmaduras tienen una lar%a historia de proporcionar labase para puentes continuo sean muchas partes delmundo. 'ste estilo armadura ue patentado en /J;Jpor Dames Warren, " rpidamente se convirti! en untipo com+n de construcci!n. *os historiadoresmuestran como un elemento en puentes britnicos "europeos, que se e$tendi! posteriormente aconvertirse en un punto de reerencia com+n en elpaisa(e americano. 'n Amrica, la armadura Warren

era a menudo el tipo de traba(adores de in%enierautilizadas para construir las novias erroviariastradicionales que ormaban parte de la inraestructuraerroviaria que allan! el camino para el cil via(edentro del pas " la nave%aci!n en el si%lo O


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dia%onales inclinadas. e esta manera, en unaarmadura Hierendeel, no aparecen ormas trian%ularescomo en la ma"ora de armaduras, sino una serie demarcos rectan%ulares. #e trata por tanto de unaarmadura empleada en edifcaci!n por elaprovechamiento de sus aperturas.


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V% I'PORTANCIA "E LAS AR'A"#RAS EN LA INGENIERIA

*a importancia de las armaduras " sus tipos en el desarrollo" en las relaciones humanas con relaci!n a la in%eniera civilha sido el ob(etivo principal del impulso para el

conocimiento de todo tipo de estructuras " construccionesciviles. &n e(emplo de ello es la construcci!n de un puenteel prop!sito inicial de este es superar un obstculo paralue%o continuar el camino, sin embar%o es necesarioconsiderar aspectos de diseo, tales como obstculossuperados, vistas laterales, cantidad de vanos libres, reade soporte que constitu"e el material " en esto se inclu"e laa"uda de la in%eniera mecnica "a que con este acilita eltraba(o " no podra comenzar a realizar los traba(os que ho"

en los que se necesita or%anismo mecnicos que ho" en dason mu" utilizados en todo el tipo de construcciones.

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CONCL#SIONES

- e una manera %eneral, podemos concluir que lasarmaduras, cerchas o celosas tienen una unci!n mu"importante en las aplicaciones de la in%eniera, "a quemediante estas se solventan los problemas que puedene$istir en construcciones de %randes luces o en maquinariaque se disea para soportar car%as mu" elevadas.

- *a car%a que debe soportar la armadura debe estar aplicadasobre los nodos "a que estos traba(an a tracci!n "compresi!n lo que permite un aprovechamiento del material

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evitando los ne%ativos eectos de la B)e$i!n %eneral " sumarcada de)e$i!n.

- *a unidad %eomtrica bsica en toda armadura es eltrin%ulo.

- *as armaduras pueden ser construidas con materiales

diversos como acero, madera, aluminio, etc, pero todastienen el mismo inters, que las barras traba(anpredominantemente a comprensi!n " tracci!n.

- urante la investi%aci!n realizada para este traba(o mepercate del hecho, que la in%eniera est presente en cadambito de nuestras vidas, la recolecci!n de datos nosmuestra que a elecci!n correcta de una armadura dependede ciertas variables7 materiales disponibles, clima, recursosmonetarios " recursos humanos 2mano de obra califcada5.

- Concluimos que para disear una armadura o poder

analizarla, debemos obtener las uerzas a las que estarsometidas cada uno de sus miembros.

- #e pudo concluir que para una armadura plana2bidimensional5, todos los elementos " caras se encuentranen el mismo plano.

- #e dice que una armadura es r%ida si est diseada demodo que no se deormar mucho o se colapsar ba(o laacci!n de una car%a pequea.

- 8ara ase%urarse de que un cuerpo r%ido bidimensional estcompletamente restrin%ido " de que las reacciones en sus

apo"os son estticamente determinadas, se debe verifcarque las reacciones involucren tres inc!%nitas " que losapo"os estn ubicados de manera que no requieran que lasreacciones sean concurrentes o paralelas.

- #i tomamos el C* de toda la armadura, entonces lasuerzas en los miembros pasaran a ser uerzas internas "por tanto a partir de un anlisis de equilibrio sera imposiblehallarlas.

- 'l mtodo de los nodos nos permite determinar las uerzasen los distintos elementos de una armadura simple.

- entro de las estructuras nin%+n elemento tiene menorimportancia que otro. Cada miembro desempea una tareaespecfca " con esto se lo%ra el uncionamiento adecuadode toda la estructura.

- &na armadura simple consiste en elementos trian%ularesconectados entre s mediante (untas de pasador. *as uerzasdentro de sus miembros pueden ser determinadas mediantedos mtodos mtodo de los nudos " mtodo de lassecciones.

- Concluimos que las uerzas que (alan al nudo estn en

tensi!n, " aquellas que lo empu(an estn en compresi!n.

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BIBLIOGRAFA

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d-2Revisado el 3 de &unio de 4/56.

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