UNIVERSIDAD FERMÍN TORO

INGENIERÍA EN MANTENIMIENTO MECÁNICO

MECÁNICA ESTÁTICA

Armaduras

Estudiante:Luis Cardozo

C.I.: 21125770

Enero de 2017La armadura es un medio para estabilizar un armazón o estructura de

elementos lineales que se acomodan en una cierta forma, con sus extremos

conectados por nudos o juntas articulares y conformando una geometría tal que

el sistema se comporta establemente cuando recibe cargas aplicadas

directamente en estos nudos.

Este tipo de sistemas tienen la característica de ser muy livianos y con

una gran capacidad de soportar cargas. Se utilizan principalmente en

construcciones con luces grandes. como techos de bodegas, almacenes,

iglesias y en general edificaciones con grandes espacios en su intenor.

En la armadura pura se considera que todos los miembros están

conectados por nudos en sus extremos, sometidos a solo una de dos posibles

acciones internas de fuerzas; tensión axial o compresión axial. La triangulación

interior es una necesidad básica para una armadura, además los apoyos

externos deben tener ciertas características. Deben existir suficientes

componentes de reacción para la estabilidad de la armadura, pero debe

permitir que la armadura se deforme libremente bajo las acciones de las

cargas.

El triangulo es la unidad básica de la armadura plana, el tetraedro (solido

de cuatro lados), lo es para la armadura espacial. Todo arreglo de elementos y

apoyos de armaduras está sujeto a clasificación: 

Inestable.- escases de triangulación, demasiados nudos o reacciones

insuficientes

Estable y determinada.- equilibrio de elementos, nudos y componentes de

reacción. 

Estable pero indeterminada.-muchos elementos, pocos nudos y excesos de

reacciones.

Existe un método simple para determinar en cuál de las tres categorias

queda comprendida una armadura particular. Considérese cia elemento entre

nudos como una barra, cuéntese le numero de barras, el numero de nudos y el

número de componentes de reacciones, y para la condición dos deben

satisfacer la expresión.

En la práctica, algunos esfuerzos de flexión pueden ocurrir como

resultado de la fricción de las juntas y de las cargas distribuidas aplicadas a

losmiembros entre las juntas; generalmente, estos esfuerzos son menores

comparados con las fuerzas axiales y, por lo común, se ignoran para propósitos

analíticos. El triangulo es la unidad geométrica básica de la armadura; es una

forma única, ya que no se puede cambiar sin que cambie la longitud de sus

lados aun cuando las juntas estén articuladas.

Todos los otros polígonos articulados son inestables. Si un cable se

suspende entre dos puntos de anclaje, el empuje horizontal es resistido por los

soportes. Si la configuración se cambia de manera que un soporte esté

articulado y el otro esté apoyado en un rodillo se vuelve inestable. Ambos

soportes pueden resistir reacciones verticales, y el apoyo articulado puede

resistir reacciones horizontales, pero el apoyo de rodillo será jalado hacia el

centro por el empuje horizontal del cable.

Para resistir este empuje, se puede agregar un puntal horizontal. Este

ensamble se comporta como una armadura simple debido a su geometría

triangular, a sus conexiones articuladas y a la resistencia interna al empuje. Si

el ensamble de una figura se invirtira, las fuerzas de tensión y de compresión

se invertirían. Los elementos de la armadura de arriba y de abajo se

denominan cuerdas superiores e inferiores, respectivamente. Todos los

elementos entre las cuerdas superiores e inferiores son elementos de red. las

armaduras planas tienen todos sus elementos en un solo plano, mientras que

las armaduras espaciales los tienen en una sola configuración tridimensionales.

Tanto las armaduras planas como las tridimensionales salvan claros solo en

una dirección.

Tipos de armaduras.

Las formas perimetrales de la mayoría de las armaduras planas son

triangulares, rectangulares, arqueadas o lenticulares. Estas formas

perimetrales están invariablemente descompuestas en unidades triangulares

mas pequeñas. Todos los elementos no tienen continuidad en las juntas y

todas las juntas se comportan como si estuvieran articuladas.

También hay Distintos tipos de armaduras los cuales son:

Armadura HoweLa armadura Howe, patentada en 1840 aunque ya había sido usada con

anterioridad, se utilizó mucho en el diseño de armaduras de madera. Está

compuesta por montantes verticales entre el cordón superior e inferior. Las

diagonales se unen en sus extremos donde coincide un montante con el cordón

superior o inferior. Con esa disposición se lograba que los elementos verticales,

que eran metálicos y más cortos estuviera tensionados, mientras que las

diagonales más largas estaban comprimidas, lo cual era económico puesto que

los elementos metálicos eran más caros y con la disposición Howe se

minimizaba su longitud. Las armaduras de dos aguas Howe son los tipos más

comunes de armaduras de peralto medio, y tienen luces máximas de 27 ó 30m.

Armaduras WarrenEste tipo de armadura, en la forma utilizada para viguetas ligeras de

alma abierta, se usa elementos de barras de acero redondas con múltiples

dobleces. Para el caso de elemento principal de cubierta y entrepisos se

utilizan perfiles clásicos L, C y hasta W. Cuando se utiliza en gran escala, la

Warren ofrece la ventaja de que proporciona un máximo de espacio abierto

libre para la inclusión de los elementos de servicio del edificio que deben pasar

a través de las armaduras (ductos, tuberías. Etc.) El rasgo característico de

este tipo de armadura es que forman una serie de triángulos isósceles (o

equiláteros), de manera que todas las diagonales tienen la misma longitud.

Típicamente en una armadura de este tipo y con cargas aplicadas verticales en

sus nudos superiores, las diagonales presentan alternativamente compresión y

tensión. Se pueden usas armaduras Warren para cubrir luces de hasta 90

metros y más.

Armadura Pratt planaRepresenta la adaptación de las armaduras al uso más generalizado de

un nuevo material de construcción de la época: el acero. A diferencia de una

armadura Howe, las barras están inclinadas en sentido contrario, de manera

que las diagonales están sometidas a tensión, mientras que las barras

verticales están comprimidas. En esencia tiene una tipología y uso muy

parecidos al Warren. Para la armadura de cuerdas paralelas, la Pratt ofrece la

ventaja de tener los miembros más largos del alma a tracción y los miembros

verticales más cortos a compresión (menos efecto de pandeo). Se usan en

techos de luces moderadas entre 18 y 30 metros. Si se requiere de mayor luz

serían más recomendables las armaduras de abanico o las armaduras Fink.

Armaduras FinkPara techos de pendientes mayores (más de 15º) la armadura Fink es

muy usada, las Howe y Pratt también pueden usarse pero no son tan

económicas, la armadura Fink ha sido utilizada para claros del orden de los

37m. Un hecho que la hace más económica es que la mayoría de los miembros

están en tensión, mientras que los sujetos a compresión son bastante corto,

además es importante saber que la triangulación de una armadura se proyecta

tomando en cuenta el espaciamiento de los largueros. Ya que usualmente es

conveniente localizar los largueros sólo en los vértices de los triángulos, la

triangulación principal puede subdividirse. La armadura Fink puede ser dividida

en un gran número de triángulos y coincidir casi con cualquier espaciamiento

de largueros.

Armaduras tipo diente de sierraEstas armaduras pueden utilizarse cuando la separación entre columnas

no es objetable y se desea una iluminación natural adecuada por medio de

ventanales en construcciones anchas. Sus caras más inclinadas llevan los

ventanales y están generalmente orientadas al norte para una iluminación

difusa más pareja. Estructuralmente es una estructura a porticada muy eficiente

y se usa mucho es fábricas textiles. Importancia de las armaduras en la

ingeniería

La importancia de las armaduras y sus tipos en el desarrollo y en las

relaciones humanas con relación a la ingeniería civil ha sido el objetivo principal

del impulso para el conocimiento y mantención de todo tipo de estructuras y

construcciones civiles. Un ejemplo de ello es la construcción de un puente el

propósito inicial de este es superar un obstáculo para luego continuar el

camino, sin embargo es necesario considerar aspectos de diseño, tales como

obstáculos superados, vistas laterales, cantidad de vanos libres, área de

soporte que constituye el material, y en esto se incluye la ayuda de la

ingeniería mecánica ya que con esta se facilita el trabajo y no podría comenzar

a realizar los trabajos en los que se necesite organismos mecánicos que hoy

en día son muy utilizados en todo tipos de construcciones

En la siguiente figura se ilustran algunas de las armaduras para

techo más comunes. 

ARMADURAS

1.- La Armadura HOWE mostrada se utiliza para soportar un Techo. Suponga Los Apoyos en A y G como soportes de Rodillos. a) Dibuje

diagrama de cuerpo libre b) Determine las Reacciones en los apoyos A y G,

c) Determine las fuerzas Axiales en las barras AB , BC, BL, BK

L K

6pie

60 lb

40 lb 40 lb

20 20

G

D

C

B

A

2).- Determine por Método de Secciones (corte) los esfuerzos a que

están sometidos las barras EF, DF, Y EG de la figura. Si DF = 4 mts. y

DE = 3 mts, simétrica en su forma. NOTA: Apoyo RB es Rodante (móvil)

G

D F

E

8Kn

20Kn12Kn

RBRA