LECCIN N 41
Escuela Politcnica de Cuenca Unidad Temtica 11 Arquitectura Tcnica Leccin 41
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BLOQUE TEMTICO 3 UNIDAD TEMTICA 11
LECCION 41 VIGAS Y PRTICOS
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INDICE:
1.- INTRODUCCIN
2.- TIPOLOGIA DE VIGAS
2.1- Vigas simples. 2.2.- Vigas multiples. 2.3.- Vigas reforzadas (perfiles con refuerzos): 2.4.- Vigas o jacenas armadas. 2.5.- Vigas o jacenas aligeradas (void). 3.- DISPOSICIONES CONSTRUCTIVAS: 3.1.- Vigas apoyadas. 3.2.- Brochal. 3.3.- Disposicin Gerber de las vigas o correas. 3.4.- Formas de resolver la transmisin de las compresiones. 3.5.- Vigas continuas. 4.- CAMBIOS DE PERFIL. 5.- EMPALME DE VIGAS. 6.- DETALLES. 7.- PRTICOS METLICOS
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1.- INTRODUCCIN
Las jacenas o vigas son elementos lineales en las que una dimension sobre las
otras dos. Su forma de trabajo es casi exclusivamente a flexion, por ello suelen adoptar forma de I, para tratar de obtener la maxima inercia y el mayor modulo resistente con el material disponible, tratando de mejorar el rendimiento.
Las vigas son los elementos sustentantes horizontales, o como en las cubiertas,
ligeramente inclinados, que reciben cargas verticales y las transmiten, trabajando a flexion a los pilares o apoyos.
Las cargas que la viga recibe producen en sus secciones los siguientes esfuerzos: - Momento flector. - Esfuerzo cortante. - Torsiones (algunas veces).
Perfil simple Viga mltiple
De perfiles
Perfil reforzado En I
De alma llena
Armadas En cajn
De alma aligerada
Vigas
De celosa
2.- TIPOLOGIA DE VIGAS 2.1- VIGAS SIMPLES: En vigas, siempre que sea posible, se utilizaran perfiles laminados IPN, pues su
costo de mano de obra es minimo, ya que en numerosas ocasiones ser suficiente con el corte del perfil a la medida deseada.
Los redimientos en flexion son muy buenos en los IPN, ya que conviene resistir las flexiones con el mayor canto posible. Es decir, que es mas interesante econmicamente para resisistir las flexiones con el mayor canto posible. Es decir, que es mas interesante econmicamente para resistir un esfuerzo de flexion una sola viga que dos equvalentes.
Los perfiles empleados son IPN, IPE o HE (cuando es preciso canto reducido). El empleo de los perfiles IPE resulta mas economico en general, tanto por su
mayor rendimiento mecanico como por la simplificacin que, en empalmes y uniones, proporciona el espesor uniforme de las alas.
Las principales diferencias en cuanto a forma de los perfiles IPE con relacion a los IPN son:
- El paralelismo de sus caras. - La reduccion en el espesor del alma. - La mayor anchura de las alas.
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El paralelismo de las alas elimina todos los inconvenientes que en construccin y
en montaje presentan los perfiles de alas ataluzadas, al tener que intercalar cuas de ajuste para que la tornillera encaje correctamente.
Los perfiles simples laminados tiene la
ventaja sobre la viga armada, que para igual resistencia se coste es menor.
Las vigas constituidas por dos o ms
perfiles adosados, unidos a travs de elementos de unin, como presillas, tornillos, pasantes, etc., que solidaricen eficazmente los perfiles componentes se denominan vigas mltiples.
2.2.- VIGAS MULTIPLES: Son las vigas constituidas por dos o mas perfiles I adosados, unidos a travs de
elementos de union tales como perfiles, presillas, tornillos, pasantes, etc., que solidaricen eficazmente los perfiles componentes, del modo en que se detalla a continuacin.
Los medios de union habituales son : - Perfiles UPN, IPN, HE con soldaduras o con tornielleria. - Pletinas o presillas soldadas o atornilladas.
2.3.- VIGAS REFORZADAS (PERFILES CON REFUERZOS): La utilizacin de refuerzos, con chapa o pletina, en las estructuras metlicas es de
gran eficacia para conseguir ahorro de material. Que un refuerzo sea economico o no, depende de los valores relativos de la chapa,
el perfil y el cordn de soldadura. El elemento de refuerzo mas utilizado es la chapa o platabanda. Se utilizan estos refuerzos cuando queramos mdulos resistentes (W) mayores que
los existentes en el mercado, o cuando exista limitacion de canto, porque la altura libre entre plantas sea reducida.
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Debe tenerse en cuenta, que los momentos resistentes no son magnitudes que puedan sumarse, es decir, que para calcular refuerzos hay que trabajara con momentos de inercia.
Por lo general, el refuerzo mas economico de las vigas se hace colocando dos pletinas simetricas en ambas alas. Si el refuerzo se hace en taller, puede
indiferentemente adoptarse cualquiera de las formas que se indican en la figura siguiente, ya que las piezas se las dar fcilmente la vuelta y para soldar, ya que a las piezas se les puede dar fcilmente la vuelta para soldar.
Ahora bien, si el refuerzo ha de realizarse en obra debe evitarse en lo
posible soldar en el techo, por lo que la disposicin ms conveniente es la que se indica a continuacin.
En ocasiones hay que
reforzar una viga por razn de la flecha y, entonces, puede ser ms adecuado disponer el refuerzo slo en el ala inferior, ya que el momento de inercia es casi el mismo que con dos chapas simtricas, y sin embargo la mano de obra es mucho menor. Adems si se trata de estructuras en servicio, es mucho mayor la ventaja desde el punto de vista de facilidad de ejecucin.
Cuando en un edifico construido hay que reforzar una viga debido a que han aumentado las cargas previstas puede recurrirse a una de las soluciones que se indican en las siguientes figuras.
Puede darse mayor resistencia a un perfil adaptando su forma a la distrubucion de momentos flectores. Para ello se dan al perfil I los cortes que se indican en la primera figura, recomponiendolo como se representa en la figura insertada a continuacin. Esta disposicin es muy util en vigas simplemente apoyadas que deban recibir una cubierta de pequea pendiente, tal como se detalla a continuacin.
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De manera semejante puede operarse para formar vigas en mnsulas para marquesinas.
2.4.- VIGAS O JACENAS ARMADAS: Las vigas armadas estn formadas por varias pletinas o chapas, unidas con
cualquiera de los medios de unin: soldadura, roblones, angulares y tornillos. Estas chapas pueden tener las dimensiones que se quiera, tanto en ancho como en
espesor. Como vigas armadas se entienda, en contraposicin con las vigas laminadas,
aquellas que se constituyen, ensamblan o arman partiendo de chapas o de chapas y angulares. Aunque tericamente la union de las chapas entre si puede hacerse por roblonado o tornilleria (iquierda) o por soldadura (derecha) puede decirse que actualmente solo se emplean las vigas armadas soldadas.
Para unas solicitaciones
determinadas, siempre es posible encontrar una viga armada de menor peso que el perfil laminado que correspondera a esas solicitaciones. Sin embargo, aun con mayor peso, los perfiles laminados son siempre ms econmicos que las vigas armadas, debido al menor coste de fabricacin.
Por estas razones, en edificacin y construccin metlica en general, el empleo de las vigas armadas suele limitarse a casos especiales de grandes luces o de grandes cargas.
Las vigas armadas tambin pueden fabricarse partiendo de perfiles I o H cortado a la mitad del alma y vueltos a soldar intercalando una chapa entre las dos mitades, tal como se muestra en la figura de la izquierda.
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Con esto se reducen los cordones de soldadura y se evita uno de los principales inconvenientes que suelen presentar las vigas armadas y que consiste en que debido al efecto de la retraccin de la soldadura y del calentamiento localizado, las alas suelen tomar la deformacin (ver figura) , salvo que se tomen precauciones especiales.
Para evitar el abollamiento del alma, en los
puntos donde existan cargas concentradas sobre dicha jcena, se colocaran rigidizadores verticales en ambos laterales, soldados al alma y alas de la jcena, tal y como se detallan en el dibujo siguiente.
Condiciones de una viga armada La seccin de una viga armada debe reunir diversas condiciones: - Suficiente resistencia a la flexin, determinada por su mdulo resistente. - Suficiente rigidez a la deformacin, determinada por su momento de inercia. - Capacidad de resistencia a las tensiones cortantes, determinada por el rea de
su alma. - Dimensionamiento adecuado para evitar el abollamiento del alma,
determinado por la relacin espesor/altura del alma. En algunos casos, el canto total no debe sobrepasar un determinado valor. La
eleccin de las alas y el alma no debe implicar dificultades constructivas adicionales (espesores no habituales o demasiado elevados, dimensiones no comerciales, etc.).
Una viga ser eficiente si satisface todas esas condiciones con el mnimo peso, y ser econmica si adems el coste de fabricacin es mnimo. Esto supone que, a veces, la viga ms econmica no es la de menor peso. Por ejemplo, puede fijarse el espesor del alma de una viga
