Armaduras Trabajo

7/15/2019 Armaduras Trabajo

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ARMADURAS

1. RESEÑA HISTORICA

Armaduras de madera para techos de viviendas, similares a los usados en la actualidad,

han sido construidas desde tiempos inmemorables. Los romanos construían armaduras

de madera de grandes luces para estructuras de puentes y distintas edificaciones,

ninguna sobrevivió hasta nuestros días, pero ha quedado constancia verbal o escrita de

las mismas. La Columna de Trajano, en Roma, muestra un puente con una

superestructura de madera, construido por Apolodoro de Damasco, sobre el río Danubio

en Rumanía.

2. INTRODUCCION

Una armadura es un sistema estructural reticular de barras rectas interconectadas en

nudos articulados formando triángulos. Los elementos conforman, comúnmente, uno o

varios triángulos en un solo plano y se disponen de forma tal que las cargas externas se

aplican a los nudos, por lo que en teoría, sólo causan efectos de tensión o de compresión.

En la realidad, algunos esfuerzos de flexión pueden ocurrir como resultado de la fricción

en las uniones y de cargas distribuidas aplicadas a los miembros entre las juntas (como el

peso propio, por ejemplo); generalmente, estos esfuerzos son menores comparados con

las fuerzas axiales y, por lo común, se ignoran para propósitos analíticos.

Una armadura se puede considerar como la sumatoria de una o varias veces el sistema

estructural cinemáticamente invariable (estable) más sencillo: el triángulo. Este es el

criterio usado como método analítico para hacer el análisis cinemático de sistemas

reticulares, a partir del primer triángulo se obtiene un sistema cinemáticamente invariable

por la adición de dos barras en un nudo.

Para los miembros de una armadura suelen usarse en su construcción: puntales de

madera, barras metálicas, ángulos, canales e incluso elementos de sección rectangular

de concreto armado y/o pretensado. Es ideal la combinación de concreto para los

elementos que trabajen a compresión y pretensado para los tensionados. Las uniones de

los nudos se logran, normalmente, atornillando o soldando los extremos de los miembros

en una placa común.



3. PARTES DE UNA ARMADURA

Las armaduras (también llamadas celosías o cerchas) están compuestas por:

Cuerda Superior: formada por los elementos unidos en toda la parte superior de

la armadura, y que generalmente soportan las cargas de la cubierta del techo, que

para un trabajo eficiente deben estar concentradas en los nudos

Cuerda Inferior: formada por los elementos unidos en toda la parte inferior de la

armadura, y que generalmente soportan las cargas de las instalaciones eléctricas,

hidrosanitarias, aire acondicionado, o de los vehículos en el caso de los puentes

Elementos Secundarios: formada por los elementos unidos en toda la parte

interior de la armadura, y que generalmente ayudan a soportan las cargas de la

cuerda superior e inferior, e inclusive muchas veces algunos elementos tienen

fuerza interna axial de valor cero, que se colocan, por simetría, rigidez, estética y

construcción.

Miembros del alma. Son los miembros que unen las juntas de las cuerdas

superior e inferior, y dependiendo de sus posiciones se llaman verticales o

diagonales.

Tirantes. En base al tipo de los esfuerzos, son los miembros sometidos a tensión.

Puntales. En base al tipo de los esfuerzos, son los miembros sometidos a

compresión.

Junta de talón y Cumbrera. La junta en el apoyo de una armadura triangular sellama junta de talón, y la junta en el pico mas alto se llama cumbrera.

Nudos. Son los puntos en donde se unen los miembros del alma con la cuerda

superior e inferior.



4. EFICIENCIA ESTRUCTURAL DE LAS ARMADURAS

Las vigas, tanto de concreto como metálicas u otro material, tienen serias limitaciones

para cubrir grandes luces, no sólo para hacer cumplir el estado límite de resistencia, si no

fundamentalmente el estado de deflexión. Al aumentar la luz aumenta la deflexión de la

viga, para disminuir ésta, se necesita aumentar su sección transversal, logrando una

inercia satisfactoria que pueda controlar dicha deflexión. Esto hace que aumente el peso

propio que automáticamente aumenta la carga y ésta la deflexión, de manera tal que para

grandes luces la deflexión es incontrolable o la sección transversal, necesaria para la

viga, es totalmente económica. Es el momento de echar mano a otra solución estructural:

o el arco o la armadura.

Las armaduras se usan, esencialmente, de la misma forma que las vigas de alma llena,

pero preferentemente para cubiertas de luces considerables. Una cubierta o entrepiso de

relativamente gran luz, formada por vigas, se convierte en antieconómica como

consecuencia de la utilización incompleta del material y la posibilidad de pandeo lateral,



en virtud del valor considerable del peralto de la sección. En estos casos, la viga de alma

llena, se debe sustituir por un sistema reticular, una armadura, cuyos elementos o barras,

sometidos a cargas concentradas aplicadas en los nudos, trabajan a compresión o

tensión; lo que permiten un aprovechamiento casi total del material, evitando los negativos

efectos de la flexión general y su marcada deflexión.

Sencillamente, las razones por las cuales la armadura es siempre más ligera que la viga

de alma llena para igual carga y altura y las razones por las cuales se puede cubrir mayor

luz con una armadura que con una viga.

5. TIPOS DE ARMADURAS

La mayoría de los tipos de armaduras usadas en la estructuración de cubiertas, puentes,

han sido llamadas así por el apellido o nombre de quien las diseñó por primera vez, por

ejemplo, la armadura tipo Howe, fue patentada en 1840 por William Howe, la armadura

Warren, fue patentada por los ingleses James Warren y WillboughbyMonzoni en 1848.

Armadura Howe

La 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.

Howe



Armaduras Warren

Este tipo de armadura, en la forma utilizada para viguetas ligeras de alma abierta, se usan

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.

Warren

Armadura Pratt plana

Representa 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 a la 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 Fink

Para techos de pendientes mayores (más de 15°) 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.

Armadura Delta

Otra forma popular de armadura es el arreglo tridimensional conocido como armadura

delta. Esta armadura deriva su nombre de la forma de su configuración, un triángulo



equilátero que se asemeja a la letra griega delta (Î”). Donde no es posible el

arriostramiento lateral, o no es deseado, en armaduras planas comunes, puede utilizarse

la armadura delta, la cual ofrece resistencia tanto a cargas verticales como horizontales.

La forma delta también se utiliza para columnas de celosía.

Armadura de estructura triarticulada:

Cuando se necesita cubrir luces de más de 30m, debe tomarse en consideración el uso

de la estructura triarticulada de acero, ya que pueden proporcionar soluciones más

económicas, en comparación con el biarticulado y el empotrado. Este tipo de estructura

tiene las siguientes ventajas:

Su análisis es más fácil, ya que es estáticamente determinado

Los asentamientos diferenciales de las cimentaciones deficientes no son de importancia

capital como podrían serlo para un arco hiperestático.

El montaje se simplifica, ya que las dos mitades de un arco pueden montarse por

separado conectándolos posteriormente con el perno de la articulación central.

Armaduras tipo diente de sierra

Estas 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

aporticada muy eficiente y se usa mucho es fábricas textiles.



Otros criterios y recomendaciones sobre estos tipos de armaduras:

Las armaduras más usadas para la construcción de puentes de carretera o ferrocarril son

las del tipo Pratt, Warren, Tipo K, Pettit, viga y/o columna Vierendeel, la cual a menudo no

es considerada como una armadura, debido a su configuración, la cual no está formada

por triángulos, sin embargo es un tipo de alma abierta cuya capacidad de carga viene

dada por la resistencia de sus miembros a flexo compresión.

Las armaduras más usadas para la construcción de cubiertas de techos son la Pratt, Fink,

Howe y Warren.

Para la selección del tipo de armadura que ha de usarse, es una cuestión de llenar los

requisitos de las condiciones de trabajo y de usar materiales y procedimientos en una

forma económica. El tipo de triangulación seleccionado puede depender hasta cierto

punto de las preferencias del proyectista, pero un factor importante que debe considerarse

es el ángulo entre miembros que se intersecan. Además el peralte de la armadura puede

estar determinado por la pendiente deseada en un techo ó por una relación económica luz

peralte en un puente. Puede estar determinado por la altura libre deseada o por la

necesidad del contra venteo.

6. Tipos de Armaduras para techo

Las armaduras se clasifican según la forma en que se combinen los diferentes sistemas

de triangulación y frecuentemente toman el nombre del primer ingeniero que ha empleado

ese tipo particular de Armadura.

Las cuerdas superiores e inferiores pueden ser paralelas o inclinadas, la armadura puede

tener claro simple o continua y los miembros de los extremos pueden ser verticales o

inclinados.

Las armaduras pueden también tomar nombre según su aplicación, tales como las de

carretera, de ferrocarril o de techo.

La armadura más sencilla que existe es la armadura tipo “A” que enseguida se muestra:

Al igual que la armadura de montante maestro:



A continuación se muestran otras armaduras utilizadas comúnmente en techos:

Esta armadura tipo Pratt es utilizada en un invernadero que soporta un techo de lamina

traslucida, largueros CF, las armaduras están soportadas por perfiles de sección en caja,

y los nudos están atornilladas a placas.



c

Las armaduras comúnmente usadas para techo son las armaduras Pratt, Howe y Warren.

Difieren en la dirección de los miembros diagonales al alma. El número de paneles

depende del claro. La armadura tipo Howe puede ser empleada para salvar claros hasta

de 30 metros, sus diagonales trabajan a compresión y las rectas a tensión.

La armadura tipo Pratt se adapta mejor a construcción de acero que de madera.

A comparación con la armadura tipo Howe que es usada comúnmente en construcción de

madera.

Se observa en la foto una armadura Warren utilizada para estacionamiento de maquinaria

agrícola, formada por par de ángulos espalda con espalda, con largueros CF que soporta

un techo de lámina, las uniones están soldadas, la armadura esta soportada por columnas

circulares de concreto.



Se observa en la foto, una armadura tipo belga, formada por dos ángulos espalda con

espalda, de largueros se tienen canales CF que soportan un techo de lámina, con las

uniones soldadas, esta armadura esta apoyada en columnas de concreto reforzado.

Las armaduras Warren y Pratt pueden ser utilizadas económicamente en techos planos

para claros entre 12 y 38 metros (40 y 125 pies) y si bien han sido usadas para claros tan

grandes como 61 metros (200 pies).

La Warren es generalmente más satisfactoria que la Pratt. Los techos pueden ser

completamente planos para los claros que no excedan de 9 ó 12 metros (30 ó 40 pies).



Para techos con pendiente fuerte con declives de 12.7 ó 15.2 cm por metro (5 ó 6

pulgadas por pie) la armadura Fink es muy popular.

Las armaduras Pratt y Howe también pueden usarse para pendientes fuertes pero

generalmente no son tan económicas.

La estructura Fink ha sido utilizada para claros del orden de 36.5 metros (120 pies). Un

techo que la hace más económica es que la mayoría de los miembros están en tensión,

mientras que los sujetos a compresión son bastantes cortos. Las armaduras

Fink pueden ser divididas en un gran número de triángulos y coincidir caso con cualquier

espaciamiento de largueros.

El techo diente de sierra se usa principalmente para los talleres, su propósito es ayudar

en la distribución de la luz natural sobre las áreas de piso cubiertas. Ayuda a tener claros



de hasta 15 metros. Este tipo de armadura es de forma asimétrica así como también lo

son sus cargas.

La armadura tipo belga se caracteriza por tener las diagonales perpendiculares a la

cuerda superior y la cuerda inferior en tensión. Es una de las armaduras mas empleadas

para techos. Pueden salvara claros hasta de 30 metros.

La armadura Polonceau se puede emplear para salvar claros de hasta 24 metros.

Se menciona también que se pueden tener otras formas de las armaduras anteriormentemencionadas, como se muestran a continuación.

Para facilitar el estudio de las armaduras se hacen las siguientes suposiciones:



• Las uniones de los miembros se hacen por medio de pasadores lisos. En la práctica las

uniones se hacen por medio de láminas llamadas cartelas, que pueden estar atornilladas,

remachadas o soldadas con los elementos de la estructura.

• Las fuerzas que va a soportar se ejercen sobre las uniones.

• El peso de los elementos es despreciable en comparación con las cargas aplicadas.

Como consecuencia de las consideraciones anteriores, los elementos de la armadura son

cuerpos sometidos a dos fuerzas; esto quiere decir que cada elemento solo puede estar

sometido a tensión o a compresión. El propósito de las armaduras para techo es servir de

apoyo a una cubierta para protegerse contra los elementos naturales (lluvia, nieve, viento)

y plafones. A la vez que realizan estas funciones deben soportar tanto las techumbres

como su peso propio. Al cubrir un cierto claro, si se usan armaduras, casi siempre se

utilizara menor cantidad de material, sin embargo, el costo de fabricación y montaje de las

armaduras será probablemente mayor, que el requerido para las vigas. Para los claros

cortos, el costo total de las vigas (material, fabricación y montaje) será decididamente

menor que para las armaduras pero a medida que los claros son mayores, los costos mas

elevados de fabricación y montaje de las armaduras por grandes que sean, serán

anulados por el ahorro del material.

Una ventaja adicional de las armaduras es que para las mismas cantidades de material,

son más rígidas que las vigas. Con respecto al peralte de las armaduras, debe

considerarse que, para claro y carga dados, conforme una armadura se hace mas

peraltada los miembros de las cuerdas se irán haciendo menores, pero también laslongitudes de los miembros del alma irán aumentando. Esto significa que las relaciones

de esbeltez de los miembros del alma se convierten en un factor determinante por

necesitarse miembros más pesados. El paso de una armadura simétrica es el cociente de

dividir la distancia vertical que se eleva a la cuerda superior (con respecto a su punto mas

bajo) lo que se le denomina peralte entre el claro. Si la armadura es asimétrica, el valor

numérico de su paso no tiene sentido. En este caso, se dan las pendientes de la

armadura de cada lado. La pendiente de un lado es el cociente de dividir la distancia

vertical que se eleva la cuerda superior en ese lado con respecto a su punto mas bajo,entre su proyección horizontal. Para las armaduras simétricas, la pendiente es igual al

doble del paso. En sistema decimal se da en una relación directa o en %.

7. CÁLCULO DE ARMADURAS



En el cálculo de armaduras se puede dividir en las siguientes etapas de cálculo:

Determinación de cargas sobre los nudos

Determinación de los esfuerzos de las barras y comprobación de las secciones

traccionadas y comprimidas.

Comprobación de las soldaduras de los nudos, en caso de que en lugar de

articulaciones se usen soldaduras.

8. ARMADURAS PLANAS

Las armaduras planas, estáticamente determinadas, pueden ser calculadas con suficiente

aproximación, sin considerar las deformaciones, usando únicamente ecuaciones

de estática. En este tipo de armaduras se puede estimar que los nudos son articulados,

por lo que no se tiene en cuenta el momento flector, ni el esfuerzo cortante, sólo se

considera el esfuerzo axial, constante a lo largo de la barra. Existen diversos métodos

basados en aplicar las ecuaciones de la estática de manera eficiente y rápida, para una

armadura de n nudos:

Método de los nudos:

Consistente en estimar que cada uno de los nudos está en equilibrio, lo que implica

que la suma vectorial de las fuerzas actuantes sobre cada barra se equilibran. Alexistir n nudos es necesario resolver 2n ecuaciones lineales. Este método sólo

funciona para celosías estáticamente determinadas (internamente isostáticas) con 2n-

3 barras, siendo n el número de nudos. Para celosías complejas el método de los

nudos conduce a un sistema con más incógnitas que ecuaciones y no permite

determinar los esfuerzos.

Método de Cremona-Maxwell

Es un sencillo método gráfico basado en el método de los nudos, usando una

operación de dualidad geométrica, por la cual, a cada estructura reticular se le asigna

un diagrama de puntos, en donde cada punto representa una retícula de la estructura,

y cada segmento, entre estos puntos dados, representa la magnitud del esfuerzo de la

barra situada entre dos retículos. La suma vectorial de las fuerzas actuantes sobre

cada barra se equilibra gráficamente.

http://es.wikipedia.org/wiki/Est%C3%A1tica_(mec%C3%A1nica)

http://es.wikipedia.org/wiki/Flexi%C3%B3n_(ingenier%C3%ADa)

http://es.wikipedia.org/wiki/Esfuerzo_cortante

http://es.wikipedia.org/wiki/Esfuerzo_axial

http://es.wikipedia.org/wiki/M%C3%A9todo_de_Cremona-Maxwell



http://es.wikipedia.org/wiki/Esfuerzo_axial

http://es.wikipedia.org/wiki/Esfuerzo_cortante

http://es.wikipedia.org/wiki/Flexi%C3%B3n_(ingenier%C3%ADa)

http://es.wikipedia.org/wiki/Est%C3%A1tica_(mec%C3%A1nica)



Método de Ritter o de las secciones

Este método consiste en realizar cortes en una armadura con el fin de encontrar las

fuerzas internas en una armadura, tomando en cuenta la sección cortada en equilibrio

y utilizando las 3 ecuaciones de equilibrio determinar las fuerzas internas. Estemétodo únicamente permite realizar un corte en el cual se corten 3 barras (al menos

una de las cuales no sea paralela a las otras dos).

Método matricial

Que requiere resolver un sistema de 2n-3 ecuaciones para los desplazamientos

desconocidos, a partir del cual se calculan fácilmente las reacciones y los esfuerzos

sobre las barras. En general resulta algorítmicamente más trabajoso que los otros

dos, pero es fácilmente programable y tiene la gran ventaja de ser extensible casi sin

modificaciones a armaduras externamente hiperestáticas.

Las estructuras para las que funcionan los dos primeros métodos se denominan simples,

y su geometría es la de una triangulación conforme. Existen armaduras estáticamente

determinadas que no son simples, llamadas compuestas que pueden ser calculadas por

el método de las secciones, posiblemente combinado con el de los nudos o el de

Cremona-Maxwell. Si las celosías no están determinadas estáticamente, cosa que sucede

siempre que b > 2n-3 los tres primeros métodos anteriores no funcionan y debe

emplearse el método de Henneberg o el método matricial de la rigidez. En el caso de

que b > 2n-3 las celosías de denominan complejas.

http://es.wikipedia.org/wiki/M%C3%A9todo_matricial


http://es.wikipedia.org/wiki/Hiperest%C3%A1tico

http://es.wikipedia.org/wiki/Hiperest%C3%A1tico








9. CARGAS VIVAS

Pueden variar en magnitud y localización y pueden ser causadas por los pesos de objetos

colocados temporalmente sobre la estructura

Por ejemplo

Vehículos en movimiento o por fuerzas naturales.

A. Tipos de cargas vivas

a. Cargas de sismo

Los sismos producen cargas sobre una estructura por medio de la interaccion del

movimiento del suelo y las características de respuesta de la estructura.

Para estructuras pequeñas se puede utilizar un análisis estático que determine el

“cortante basal” V en la estructura como: V=ZIKCSW donde se utilizan factores tabulados:

Z depende de la zona sísmica, I de la importancia del edificio respecto a la ocupación, K

de su configuración estructural, C de sus características vibratorias, S del tipo de suelo

que soporta la estructura, y W del peso de esta.

b. Cargas vivas en puentes

Los tipos de cargas vivas considerados en el diseño de puentes se resumen en: carga de

camión y carga de vía, carga de impacto y carga de frenado.

La carga de camión considera el peso de un camión como un conjunto de cargas

puntuales actuando con una separación y repartición que representa la distancia entre

ejes (ruedas) de un camión de diseño.

La carga de vía corresponde a una carga distribuida y representa el peso de vehículos

livianos circulando por el puente. Se pueden combinar la carga de vía y la de camión en

una misma luz de un puente, esto representa un puente cargado con carros livianos y

entre ellos un camión.

El esquema general de la carga de vía mas camión es el siguiente. (lane load, truck load)



La magnitud de las cargas puntuales depende del tipo de camión se espera circule por la

vía en diseño.

Para la carga de impacto se considera un factor de multiplicación de la carga viva de

camión y vía y para la de frenado una carga horizontal proporcional a la carga de vía o

camión.

Ver mayor detalles en el código de la AASHTO (AMERICAN ASSOCIATION OF STATE

HIGHWAY AND TRANSPORTATION OFFICIAL)

ASOCIACION AMERICANA DE FUNCIONARIOS DE CARRTERAS ESTATALES Y

TRANSPORTES

10. CARGAS MUERTAS

Consisten en los pesos de los diversos miembros estructurales y en los pesos de

cualquier objeto que este permanentemente unido a la estructura.

Ejemplo:



Para un edificio comprenderían el peso de las columnas vigas y trabes, losas de

piso, techos, muros ventanas plomería instalaciones eléctricas y otros diversos

dispositivos.

Puente a base celosías planas en sus caras construido para un antiguo ferrocarril

Un puente de armadura tipo Warren sobre el Rin en Karlsruhe, Alemania

http://es.wikipedia.org/wiki/Puente

http://es.wikipedia.org/wiki/Ferrocarril

http://es.wikipedia.org/wiki/Rin

http://es.wikipedia.org/wiki/Karlsruhe

http://es.wikipedia.org/wiki/Alemania

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Torun-most-drogowy.jpg

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:BrueckeMaxau.jpg

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:RRTrussBridgeSideView.jpg







http://es.wikipedia.org/wiki/Alemania

http://es.wikipedia.org/wiki/Karlsruhe

http://es.wikipedia.org/wiki/Rin

http://es.wikipedia.org/wiki/Ferrocarril

http://es.wikipedia.org/wiki/Puente



Puente sobre el Vístula en Polonia, de armaduras Warren, reforzada con diagonales y

montantes auxiliares para reducir las deformaciones.

11. USO DE ARMADURASCuando un claro es demasiado grande para el uso económico de vigas o vigas armadas,

generalmente se emplean armaduras.

Las armaduras se emplean para soportar techos de edificios, en claros desde 12 y 15

metros hasta 90 o 120 metros.

Las armaduras funcionan como vigas y que resisten cargas que producen flexión de la

estructura en conjunto, así como corte, pero que resisten la flexión por medio de las

cuerdas, y el corte por medio del sistema alma.

12. INCLINACION DE LAS ARMADURAS

Claro. El claro de una armadura es la distancia entre sus nudos extremos.Cuando

una armadura esta soportada por muros, generalmente se considera el claro

como la distancia de centro a centro de los apoyos en estos muros.

Si la armadura forma un marco con columnas en los extremos, entonces el claro

se toma como la distancia entre las caras exteriores de las columnas.

Peralte. Es la distancia vertical de la cumbrera a la línea que une los apoyos de la

armadura.

La inclinación. La inclinación de un techo se puede expresar de diferentes

maneras. Un método común es expresarla en términos de la relación del peralte al

claro.

Por ejemplo, una inclinación de un medio, indica que la armadura tiene como

peralte la mitad del claro; un claro de 14.6 m (48 ft) un peralte de 3.6 m (12 ft) se

conoce como una inclinación de un cuarto.

Otro método de designar la inclinación, es dar el ángulo que la cuerda superior hace con

la cuerda con la cuerda inferior, por ejemplo 30° ó 45° de inclinación.

Para armaduras simétricas, la base es la mitad del claro y frecuentemente, la inclinación

se expresa como la relación del peralte a la base, generalmente en metro/metro. A

menudo, a esta relación se le llama pendiente.

http://es.wikipedia.org/wiki/V%C3%ADstula

http://es.wikipedia.org/wiki/Polonia

http://es.wikipedia.org/wiki/Polonia

http://es.wikipedia.org/wiki/V%C3%ADstula



La siguiente tabla presenta varias inclinaciones para los parámetros del techo y sus

equivalencias en grados y en pendientes.

Se considera generalmente que una pendiente de 6:12 es probablemente la más

económica para los claros usuales.

Los techos se conocen como planos inclinados. Cuando la pendiente es menor de 2:12,

se dice que el techo es plano. Como techos inclinados se conocen todos aquellos que

exceden esta relación. Con mucha frecuencia la inclinación de un techo se determina por

consideraciones estéticas o bien puede ser que la inclinación del techo este limitada por el

tipo de material generalmente por consideraciones económicas.

Se considera generalmente que una pendiente 6:12 es probablemente la mas económica

para claros usuales. Los techos con inclinaciones fuertes deben resistir mayores cargas

de viento y requieren el uso de una mayor cantidad de material para cubrir el techado,

mientras que las inclinaciones menos fuertes originan mayores esfuerzos en los miembros

de la armadura.

13. SELECCIÓN DEL TIPO DE ARMADURA

La elección de un tipo de armadura depende de cierto número de detalles, entre los que

pueden citarse: claro, carga, tipo preferido de cubierta desde el punto de vista

arquitectónico, clima, iluminación, aislamiento y ventilación.

14. FACTORES QUE PUEDEN AFECTAR LA ELECCIÓN

Declive o inclinación.

El declive deseado en una armadura controla en gran parte la selección del tipo de

armadura por emplear, ya que existen diferentes tipos de armaduras y este dependerá la

economía para los diferentes declives. Un ejemplo se puede mencionar la armadura tipo

Fink es bastante satisfactoria para techos con declive de consideración.

El ángulo que formen los miembros dependerá del tipo de triangulación usada, para

facilidad del detallado de juntas soldadas o remachadas, es deseable mantener este

ángulo entre 30 y 60 grados.

Material de la cubierta

El tipo de material utilizado para la cubierta tiene importancia en la selección de la

pendiente del techo.



Efecto Arquitectónico

Este tiene que ver con el efecto estético que se desee, y puede ser factor determinante.

Clima

El clima en una área determinada, puede ser de importancia particular , como son los

casos ya sea de tener que drenar lluvias, o bien de retención de nieve y hielo.

15. PROPORCION DE UNA ARMADURA

Una de las propiedades de una armadura de cubierta es la proporción.

Proporción es un término que se aplica solamente a las armaduras, en las que las dos

vertientes de la cubierta son simétricas.

La inclinación de las armaduras en dientes de sierra o armaduras asimétricas deben ser

medidas por su pendiente, o sea por la tangente del Angulo que forman con la horizontal.

16. SEPARACION DE ARMADURAS

Un espaciamiento de armaduras relativamente corto produce cargas pequeñas por

armadura y en consecuencia secciones más pequeñas para los largueros y miembros de

las armaduras, el número de armaduras aumenta y con él el costo de la fabricación

Para las armaduras comúnmente usadas, la separación de ellas oscila entre los

4.2 y 6.7 metros (14 ft y 22 ft). Las armaduras con claros mayores de 9 metros (30 ft) se

espacian aproximadamente a 3.6 metros (12 ft) de centro a centro y para claros mayores

de 18.3 metros (60 ft) el espaciamiento es sobre 5 metros (17 ft). La máxima separación

para armaduras comúnmente usadas es sobre 7 metros (23 ft).

17. DISEÑO DE ARMADURAS

Una armadura se diseña de tal modo que las fuerzas en sus miembros sean capaces de

mantener en equilibrio a las fuerzas externas. El equilibrio consiste en fuerzas cuyos

efectos combinados no producen movimiento ni alterna el estado de reposo, todos los

problemas relativos de armaduras para techo tienen como dato fundamental la condición

de equilibrio.

18. CARGAS EN ARMADURAS PARA TECHOS

Cargas Muertas



Para determinar los esfuerzos en los miembros de las armaduras, se estiman

primeramente las cargas que deberán soportar las armaduras. En general serán cargas

muertas y cargas vivas.

Las cargas muertas incluyen el peso de todos los materiales de construcción soportados

por la armadura y las cargas vivas incluyen las cargas de nieve y viento.

Las cargas muertas se consideran como: cubierta del techo, largueros, viguetas de techo

y contraventeos, plafón, cargas suspendidas y el peso propio de la armadura.

Las cargas muertas son fuerzas verticales hacia abajo, y por esto, las reacciones o

fuerzas soportantes de la armadura son también verticales para esas cargas.

Materiales para techado

Los materiales que constituyen la cubierta del techo pueden ser las siguientes que se

muestran en el cuadro, en donde se proporciona los pesos aproximados en libras por pie

cuadrado.



Viguetas y largueros para techo

Los pesos usuales para viguetas de techos hechos de madera se presentan en la

siguiente tabla.

Cargas colgadas



Estas cargas pueden ser los plafones y su peso se debe tomar en cuenta al diseñar la

armadura. Otras pueden ser los candiles y grandes implementos de iluminación, equipo

mecánico entre otros.

Peso propio de Armaduras

El peso verdadero de una armadura no se puede determinar exactamente mientras no

esté completamente diseñada.

A continuación se presenta un cuadro con pesos aproximados en armaduras de acero.

Cargas de Nieve

La magnitud de las cargas previstas de nieve depende principalmente de la localidad

donde se construyen los edificios. Cuando no existe información para la determinación de

la carga de nieve, puede utilizarse la siguiente tabla.

Cargas de viento

Las cargas de viento se han estudiado ampliamente en años recientes, particularmente

para las grandes estructuras de muchos pisos. Por lo general, para estructuras elevadas,

se deben efectuar estudios en los túneles de viento, para determinar las fuerzas del viento

sobre la estructura. Para estructuras más pequeñas de forma regular con alturas del

orden de los 100 ft ó unos 30 m, resulta satisfactorio usar la presión del viento estipulada

en el código apropiado de construcción. El Nacional BuildingCode (NBC) para el viento es

como se muestra en el siguiente cuadro.



Para pendientes de techo menores de 30° (que incluyen los techos planos) la presión del

viento sobre el techo que indica el NBC, es una succión que actúa hacia fuera, normal a la

superficie del techo, con un valor de 1.25 x la presión previamente recomendada.

La carga de viento sobre techos con pendientes mayores de 30° se obtiene de la presión

del viento que actúa normalmente a la superficie del techo, y en donde el valor básico

previamente indicado dependerá de la altura. La altura para determinar la presión sobre el

techo se mide como la diferencia entre las elevaciones promedio del terreno y techo.

Se hace notar debido a que el viento puede soplar desde cualquiera de los lados de un

edificio, la estructura es simétrica, aunque el análisis del viento se efectúe desde una sola

dirección.

19. ESTIMACIÓN DE CARGAS EN ARMADURAS

Después de que se determina el tipo de armadura y el tipo de construcción del techo, el

siguiente paso es estimar las cargas que será necesario soportar con la armadura. Este

es un paso importante y si bien los valores no se pueden determinar exactamente, si se

pueden determinar con razonable aproximación.

La manera más usual de proceder es determinar el número de pies cuadrados de

superficie de techo tributaria para un nudo y multiplicar este número por la carga por pie

cuadrado.

Estas cargas son carga muerta, carga de nieve y carga de viento, puesto que la carga

muerta y la carga de nieve actúan verticalmente, pueden ser también combinadas. Otro

método que se puede usar es considerar simultáneamente la carga muerta y una carga

vertical equivalente a la carga de nieve y viento.En este caso sólo se requiere un diagrama de fuerzas. Aunque no sea tan preciso, pero

los resultados que se ha obtenido son satisfactorios para las armaduras comunes.

20. REACCIONES EN ARMADURAS

Reacciones-Fuerzas soportantes



Una armadura es una estructura sujeta a fuerzas externas y los esfuerzos en los

miembros de la armadura dependen de estas fuerzas. Las fuerzas externas son las

cargas: muerta, de nieve, viento y las reacciones o fuerzas que soportan la armadura.

Para cargas verticales, las reacciones son verticales. Para las cargas de viento, las

direcciones de las reacciones no son verticales, pero se determinan por la inclinación del

techo y la construcción de las conexiones en los apoyos.

21. ARMADURAS DE ACERO

El uso de los perfiles de acero estructural hace posible construir cualquier tipo de

armadura para techo. En lugares donde es disponible, se puede encontrar que el acero es

más económico que la madera, pero este no siempre es el caso. La sección

masfrecuentemente empleada consta de dos ángulos desiguales, con los lados mayores

colocados espalda con espalda, construyéndose la conexión en las juntas mediante la

introducción de una placa de conexión entre ángulo. Los ángulos se aseguran a las

placas por medio de remaches o soldaduras.

El acero es un material ideal para resistir fuerzas de tensión. La armadura tipo

fink, con miembros a tensión y a compresión de longitudes relativamente cortas, es un

tipo ideal para la construcción de acero.

Otras dos armaduras triangulares comúnmente usadas son la armadura tipo

Pratt y la tipo Howe; la Pratt es particularmente apropiada para la construcción de acero y

la Howe cuando se emplea madera.



En esta foto. encontramos que la armadura esta formada por par de ángulos espalda con

espalda como se puede observar, soporta un techo de lamina, largueros CF, las

armaduras están apoyadas en columnas de concreto reforzado.

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