4. ARMADURAS

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Escuela De Arquitectura

Armaduras

Anlisis estructural Introduccin. Una armadura es un sistema estructural el cual distribuye las cargas a los soportes a travs de una disposicin linear de miembros de varios tamaos colocados dentro de un simple plano. Estos miembros, ms pequeos que el total de la anchura, resisten directamente la fuerza de compresin o la de tensin. El sistema de armadura no es fcilmente observado en la naturaleza aunque existen algunos ejemplos. Figura 4.1 Un ejemplo de este tipo es la estructura de hueso del ala de un buitre. Esta estructura de hueso se asemeja a una armadura considerablemente resistente desarrollando esta resistencia con un una mnima cantidad de material y peso. Figura 4.2 Otro ejemplo es una forma, similar a la armadura de poste del rey, encontrado en la regin plvica de algunas aves.4.2 Pelvis de un ave

4.1 Hueso de un ala de buitre

ESTRUCTURAS Y DISEO ARQUITECTONICO

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4.2 Distribucin de cargas Una armadura puede ser descrita como una trabe extendida, Figura 4.3. Como fue dicho en el capitulo uno, las largas fuerzas internas ocurren en la superficie superior e inferior de la viga. La capacidad de carga, anchura y peso semejante a esta viga a menudo puede incrementarse. La expansin de una viga es un significado de obtencin adicional de profundidad con un pequeo incremento en el material. Si los dos flancos de esta viga expandida estn colocadas juntas con pequeos miembros triangulares verticales y diagonales, la armadura est formada, Figura 4.4.

4.3 Trabe y trabe extendida

4.4 Viga s extendidas, unidas por triangulaciones


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tensin. Ntese que los nodos de la parte superior de una armadura simple estn en compresin y los nodos de la parte inferior de una simple armadura estn a tensin , mientras que los miembros de la red alternan tensin y compresin.

Figura 4.5 Ilustra la distribucin de cargas dentro de una armadura tpica. Las fuerzas externas colocadas en la parte superior de la armadura son transferidas a los soportes a travs de miembros horizontales y verticales por fuerzas de tensin o compresin. La distribucin de cargas en cada uno de los miembros de la armadura es usualmente desigual. Esto es ilustrado por las flechas de los lados en los ejemplos. Figura 4.6 Muestra dos simples armaduras en las cuales el tamao de los miembros han sido dibujadas para expresar las relativas magnitudes de las cargas soportadas por cada uno de los miembros.

4.5 Distribucin de cargas en una armadura sencilla

4.6 Variacin en los tamaos de los miembros

Figura 4.7 Ilustra una simple armadura en la cual los smbolos indican el tipo de esfuerzo en cada miembro. En este ejemplo las dobles lneas ilustran las fuerzas de compresin y las lneas sencillas ilustran las fuerzas de ESTRUCTURAS Y DISEO ARQUITECTONICO

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los miembros bajo condiciones normales de carga. La doble lnea representa compresin, y la lnea individual representa tensin. Los esfuerzos en estos miembros generalmente siguen la misma ruta como se ilustra en el ejemplo previo.

King Post

Fink

Fan

Howe

Tijeras

Crescent

Figura 4.8 Ilustra una variedad de armaduras comunes e indica los esfuerzos generalmente encontrados en ESTRUCTURAS Y DISEO ARQUITECTONICO

Pratt

Warren

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4.8 Diseos comunes de armaduras

Figura 4.15 Las armaduras vierendel son un tipo especial de armadura la cual consigue su estabilidad interna a travs de la rigidez de los miembros en los nudos. Esta armadura distribuye sus cargas en forma similar a los marcos rgidos. Las fuerzas en la armadura inducen dobleces en forma directa como la tensin y la compresin dentro de los miembros.

4.12 Series de armaduras amarradas

4.3 Estabilidad lateral. Las armaduras se pueden estabilizar de muy diversas maneras. Figura 4.12 Estas armaduras han sido estabilizadas por barras diagonales. Figura 4.13 Estas barras diagonales pueden ser reemplazadas por elementos armados los cuales proveern estabilidad y soportarn cargas entre las armaduras. Figura 4.14 Ilustra como la estabilidad lateral es obtenida colocando tiras diagonales en la superficie plana del techo.4.13 Armaduras estabilizadas con armados

4.14 Amarres diagonales en el techo


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requeridos, porque las armaduras han sido resueltas con clavos. Figura 4.18 Este puente es un excelente ejemplo de una armadura construida en el Renacimiento. La estructura fue minuciosamente triangulada y compuesta de elementos que eran considerablemente ms cortos que el ancho total. Las conexiones de acero eran utilizadas a lo largo de la base de la cuerda de la armadura de madera para resistir la tensin y para sostener los miembros seguros en su lugar. Los miembros superiores de la armadura estn a compresin, y las conexiones estables eran obtenidas por cortas juntas. Los mtodos de conexin para los miembros indican los tipos de esfuerzos en cada miembro.

4.15 Vigas Vierendel

Anlisis de Diseo Figura 4.16 Esta choza primitiva ilustra uno de los ms antiguos ejemplos de construcciones con armaduras de madera. Los mtodos primitivos para asegurar los elementos de una armadura, de alguna manera, limitaban el ancho a modestas dimensiones. La geometra del techo armado provee de inclinacin lo cual era muy efectivo en las continuas lluvias. Figura 4.17. Un incremento en el ancho resulta de mejorar las tcnicas de las uniones y refinar la destreza. Este estilo es evidente en esta iglesia temprana de la era cristiana. El techo es soportado por una serie de armaduras de tipo reyes postes con un grosor de 40 pies. Las cargas del techo soportadas por la armadura de madera son transferidas a los muros de carga. Estos muros transfieren las cargas verticales al terreno. Los apuntalamientos no son

4.16 Chiza primitiva

4.17 S. Agnese Fuori Le Mura, Roma, 625-638


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obstrucciones de soportes intermedios, provee de flexible acomodo para las exhibiciones. Figura 4.20. El potencial de las contemporneas armaduras de acero como sistema estructural es demostrado en esta ensambladora de aeroplanos. La funcin requiere un espacio libre muy amplio y claros de 300 pies de largo. Una serie de armaduras de acero, de 30 pies de peralte y 50 pies en el centro, son agrupadas dentro de un bajo volumen rodeando uno de los lados del vasto hall. El grosor ilustra la necesidad del peralte en largas y gruesas armaduras. En este ejemplo particular, el gran peralte requerido ha sido

4.18 Puente Palladio, Siglo 16

Figura 4.19 El impacto de la introduccin del acero al sistema de armaduras en la construccin fue evidente en el Palacio de Cristal. Espacio llamado nave de 72 pies de ancho y soportada en altas columnas de hierro, las armaduras superficiales crean un largo volumen interior de extrema delicadeza y esbeltez. La economa y peso del material estructural era la audaz salida a la masiva tradicin de la arquitectura de ese periodo. La gran anchura de la nave, sin

utilizado para proveer natural ligereza al interior de la estructura.


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4.19 Palacio de Cristal, Paxton, Londres, 1850

Figura 4.21. Ilustra un uso contemporneo de una armadura expuesta. El pequeo volumen es atravesado por dos inusuales armaduras de madera las cuales transfieren las cargas del techo a travs de las formas tridimensionales. Figura 4.22. Este es un ejemplo de armaduras Vierendeel utilizadas en altas construcciones, donde esta forma se convierte en estructura y funcin. Las armaduras de concreto pre-tensado estn suspendidas 34 pies desde las columnas espaciadas a 40 pies. Dicha armadura tiene 20 pies de altura y soporta dos pisos. La estabilidad es desarrollada a travs del uso de juntas rgidas ms que con mtodo comn de triangulacin. De esta manera, las aperturas en la fachada son el resultado de la geometra rectilnea de la armadura.

4.20 Ensambladora de aviones Martin, Baltimore, albert Kahn, 1938


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4.21 Saynatsalo town hall, Finlandia, Aalto, 1949

Figura 4.23. La hazaa y expresin del diseo de las armaduras es vividamente revelada en el Centro Sainsbury. El sistema estructural consiste de 37 armaduras prismticas tubulares claramente de aproximadamente 110 pies, soportadas en torres armadas en celosa de acero con una configuracin similar. De otra manera las

4.22 Edificio Insurance, Durham, Becket, 1964

armaduras ortodoxas distribuyen cargas a travs de los miembros colocados en planos simples, este diseo prismtico distribuye cargas a travs de una ESTRUCTURAS Y DISEO ARQUITECTONICO

4.23 Ce Foster, 1

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disposicin de los miembros colocados en ms de uno de los planos. En teora el sistema estructural empleado en este edificio es asociado al tema del captulo once. Pero a comparacin de las estructuras espaciales las cuales consisten en miembros cercanos del mismo tamao, este diseo es actualmente una serie de estructural de armaduras independientes y soportes compuestos de miembros relativamente largos los cuales son geomtricamente estabilizados por un generoso nmero de miembros diagonales pequeos.

Figura 4.24. La novedad del S. 19 un tipo de edificio Central el invernadero de cristal jardn de Invierno, ilustra un diseo flexible, la cualidad del peso ligero de la estructura la cual puede ser lograda con la construccin de una armadura de acero. Quizs ningn otro sistema estructural o material, cuando se combina con cristal, es capaz de producir esa envolvente transparente para el espacio. El perfil del edificio toma su forma a diferencia del paisaje del interior el cual necesita cierta orientacin. Cinco armaduras transversales, 36 pies en el centro y columnas como soportes altos de concreto, provistos de un principal soporte estructural para un volumen ESTRUCTURAS Y DISEO ARQUITECTONICO

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de medidas 175 X 155 pulgadas y alcanzando una altura de 107 pies. Lejos de la demostracin de este edificio, las armaduras pueden ser utilizadas en una gran variedad de formas.

RESUMEN ARMADURAS 1. Una armadura es un elemento estructural plano, generalmente est constituido de elementos cortos que tienen resistencia a las fuerzas de compresin y de tensin.4.24 Centro comercial arco iris, invernadero, Cataratas del Nigara, Gruen Associates


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2. Una armadura triangulaciones.

es

estable

debido

a

sus

3. Es un sistema estructural con el que se pueden librar grandes claros.


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