INSTITUTO TECNOLGICO DE CAMPECHE

Arquitectura

Estructuras IIng. Pedro Homa Santos

Lozano Vela Brian

Definicin De Fuerzas Y Sus ClasificacionesPrincipios De La EstticaQu Es Una Armadura Y Sus Diferentes Tipos?

Definicin De Fuerza

El concepto de fuerza (Figura 1) se refiere a la accin que tiende a modificar el estado de reposo o de movimiento de un cuerpo; la gravedad terrestre es un claro ejemplo de ello. Segn el Diccionario de la Real Academia Espaola el concepto de fuerza es: vigor, robustez y capacidad para mover algo o a alguien que tenga peso o haga resistencia; Capacidad para soportar un peso o resistir un empuje; Causa capaz de modificar el estado de reposo o de movimiento de un cuerpo o de deformarlo.Fig. 1 Ejemplo de Fuerza

Clasificacin De Las Fuerzas.

Desde un punto de vista geomtrico, las fuerzas se dividen en coplanares y no coplanares, y estas a su vez pueden ser concurrentes y no concurrentes, as como paralelas y no paralelas.Las Fuerzas Coplanares son las que estn contenidas en un solo plano, en este caso los sistemas de dos o ms fuerzas solo sern coplanares si se encuentran localizadas en un mismo plano, de lo contrario ser un sistema de fuerzas no coplanares.Las Fuerzas Concurrentes son las que concurren en un mismo punto. Si tenemos dos fuerzas coplanares (exceptuando las paralelas) siempre existir un punto donde se crucen sus lneas de accin, y por lo tanto sern concurrentes. El caso de las fuerzas paralelas no se considera concurrente, salvo en el caso de fuerzas colineales o sea, las de una sola lnea de accin; si tenemos tres o ms fuerzas. Solo sern concurrentes si todas coinciden en un mismo punto.

Cuatro Principios De La Esttica.

Primer Principio Ley Del Paralelogramo

Dos fuerzas concurrentes tienen como resultante la diagonal de un paralelogramo cuyos lados son las dos fuerzas; dicha resultante se obtiene uniendo el punto de aplicacin con el vrtice opuesto.La resultante de dos fuerzas es la diagonal del paralelogramo cuyos lados iniciales son los vectores de dichas fuerzasEsto quiere decir que si tenemos dos fuerzas F1 y F2 (Figura 2) y deseamos obtener una sola fuerza que sea equivalente en su efecto a la de las dos, bastara con dibujar a escala los vectores representados de F1 y F2 (Figura 3) y completar un paralelogramo que los contenga; enseguida trazamos una diagonal que parte del punto de aplicacin A hacia el extremo opuesto, punto D, esta diagonal se llama resultante R del sistema de fuerzas y equivale en magnitud, direccin y sentido a las fuerzas F1 y F2.Fig. 3 Sistema con Fuerza Resultante Fig. 2 Sistema con dos Fuerzas

Principio De Transmisibilidad o De Los Sistemas Nulos.

Para que dos fuerzas se equilibren es necesario que sean opuestas, de igual intensidad y contenidas en la misma lnea de accin. Cuando esto ocurre se dice que es un sistema de fuerzas nulo.En la figura (4) tenemos dos fuerzas F1 y F2, ambas con una magnitud de 50 kg; a su vez estn contenidas en una mima line de accin con direccin de 30; como ambas fuerzas son iguales y colineales se contrarrestan y no provocan movimiento alguno, provocando con esto un sistema de fuerzas nuloFig. 4 Principio De Transmisibilidad.

Tercer Principio. Adicin De Sistemas Nulos.

El efecto de un sistema de fuerzas dado sobre un cuerpo rgido no modifica, si a dicho sistema se agrega o quita un sistema de fuerzas nulo

Cuarto principio. Principio de Superposicin o Accin Y Reaccin. Toda accin implica la existencia de una reaccin de igual intensidad y de sentido contrario. (Figura 5) Dicho principio est relacionado con la tercera ley de Newton la cual dice lo siguiente: Siempre que un objeto ejerce una fuerza sobre un segundo objeto, el segundo objeto ejerce una fuerza de igual magnitud y direccin opuesta sobre el primero.

Fig. 5 Accin genera reaccin.

Qu es una Armadura?

Una armadura es una estructura opuesta de piezas unidas entre s de tal manera que no pueda cambiar de forma, es decir es una estructura rgida. Su propsito es sostener una carga mayor o cubrir una distancia ms grande que cualquiera de las piezas a partir de las cuales se va a construir la armadura. Una estructura articulada que cumpla con esta condicin consta de tres barras que forman la armadura triangular (Figura 6)Fig. 6 Armadura Triangular

Una estructura articulada que consta de 4 barras no es rgida sino que es un mecanismo (figura 7).Si se le llega a agregar dos barras a un mecanismo se produce una estructura que es hiperrigida y estticamente indeterminada. (Figura 8)Fig. 7 Mecanismo

Fig. 8 Armadura Hiperrigida

As continuando la adicin de barras en nodos que sean rgidos entre s, se pueden determinar nodos adicionales, y puede construirse una armadura de muchas piezas. Las armaduras construidas de estas formas se conocen como armaduras simples. Las armaduras que consta de dos armaduras simples unidas por tres barras que no se intersectan o por un pasador comn y una barra se conocen como armaduras compuestas.

Diferentes tipos de armadura y sus nombres.

A continuacin se presenta una imagen con los diferentes tipos de armaduras conocidos. BasculanteParte de armadura en voladizoMarquesinaViga kBaltimoreWarrenHowePrattFinkHowe Cerchas TpicasPratt

Armadura Howe.La armadura Howe, patentada en 1840 aunque ya haba sido usada con anterioridad, se utiliz en el diseo de armaduras de madera. Est compuesto por montantes verticales entre el cordn superior e inferior. Las diagonales se unen en sus extremos donde coincide un montante con el cordn superior e inferior.Armadura Warren.Es la forma utilizada para viguetas ligeras de alma abierta, se usan elementos de barra de acero redondas con mltiples dobleces. Para el caso de elemento principal de cubierta y entrepisos se utilizan perfiles clsicos L, C y hasta W. El Warren ofrece la gran ventaja de que proporciona un mximo de espacio abierto libre para la inclusin de los elementos de servicio del edificio que deben de para a travs de las armaduras. Su rasgo caracterstico de este tipo de estructura es que forman una serie de tringulos issceles (o equilteros) de manera que todas las diagonales tienen la misma longitud.Armadura Pratt.Representa a la adaptacin de las armaduras al uso ms generalizado de un nuevo material de construccin de la poca: el acero. A diferencia de una armadura Howe, las barras estn inclinadas en sentido contrario, de manera que las diagonales estn sometidas a tensin, mientras que las barras verticales estn comprimidas. Tiene un uso parecido a las de Warren.Armaduras FinkUtilizada en techos para pendientes mayores a 15. Esta armadura puede ser dividida en un gran nmero de tringulos y coincidir casi con cualquier esparcimiento de larguerosArmadura de estructura triarticulada.Cuando se necesita cubrir luces de ms de 30m, debe tomarse en consideracin el uso de la estructura triarticulada de acero, ya que pueden proporcionar soluciones ms econmicas, en comparacin con el biarticulado y el empotrado. Este tipo de estructura tiene las siguientes ventajas:

Su anlisis es ms fcil, ya que es estticamente determinado Los asentamientos diferenciales de las cimentaciones deficientes no son de importancia capital como podran serlo para un arco hiperesttico. El montaje se simplifica, ya que las dos mitades de un arco pueden montarse por separado conectndolos posteriormente con el perno de la articulacin central.