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Estructuras Compuestas Por Elementos Tipo Cercha - Ing. Nestor Luis Sanchez

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Estructuras Compuestas Por Elementos Tipo Cercha - Ing. Nestor Luis Sanchez

  1. 1. NL2013 ELEMENTOS TIPOS CERCHA Ing. Néstor Luis Sánchez Ing. Civil Tw: @NestorL
  2. 2. Ing. Néstor Luis Sánchez - @NestorLESTRUCTURAS COMPUESTAS POR ELEMENTOS TIPO CERCHAEste tipo de sistemas tienen la característica de ser muy livianos y con unagran capacidad de soportar cargas. Se utilizan principalmente enconstrucciones con luces grandes, como techos de bodegas, almacenes,iglesias y en general edificaciones con grandes espacios en su interior. Lascerchas también se usan en puentes, aunque para este tipo de estructuras lospuentes atirantados, colgantes (cables), los puentes en vigas de alma llena (yasea vigas armadas soldadas) y los puentes en concreto presforzado se handesarrollado tanto que resultan ser sistemas mas atractivos para el diseñador.Existen diferentes tipos de cerchas de acuerdo con la solución estructural quese requiere. Su construcción o ensamble se lleva a cabo uniendo elementosrectos, que primordialmente trabajan a esfuerzos axiales, en unos puntos quellamamos nudos y conformando una geometría tal que el sistema se comportaestablemente cuando recibe cargas aplicadas directamente en estos nudos.De acuerdo con su uso tenemos cerchas para techos, para puentes osimplemente para vigas pertenecientes a un sistema de piso.En las cerchas utilizadas para techos se busca que su geometría conforme osupla la forma del techo. Por lo general el cordón superior conforma laspendientes del techo y el inferior es un tensor horizontal. En techos con lucesgrandes esto obligaría a tener una cercha muy alta en el centro, en ese caso sepuede también hacer la cuerda inferior inclinada.Para puentes se trata de brindar un apoyo plano al tablero del puente, ya seaen la parte superior de la cercha o en la inferior.Si el tablero va apoyado en la parte inferior de las cerchas, entonces loselementos verticales trabajan a tensión. Ing. Néstor Luis Sánchez - @NestorL
  3. 3. Ing. Néstor Luis Sánchez - @NestorLSi el tablero está apoyado en la parte superior los elementos verticales trabajana compresión.En el caso de vigas simples cargadas por la parte superior, donde el sistematrabajará como un todo a flexión, se pueden construir los diagramas demomento y cortante comparándolos con los de una viga de almallena. Encontramos que los momentos internos que producen esfuerzos decompresión y tracción en la viga, se descomponen en un par de fuerzas en lacercha produciendo esfuerzos de compresión en el cordón superior y esfuerzosde tracción en el cordón inferior; las diagonales resisten esfuerzos cortantescomo también parte de los momentos y sirven de unión entre el elementosuperior y el inferior. Ing. Néstor Luis Sánchez - @NestorL
  4. 4. Ing. Néstor Luis Sánchez - @NestorLIng. Néstor Luis Sánchez - @NestorL
  5. 5. Ing. Néstor Luis Sánchez - @NestorLNote la semejanza de los diagramas entre uno y otro, en la medida en que losnudos sean más seguidos los brincos en los diagramas son menores y lasemejanza es mayor.La misma semejanza se puede tener con una viga que se carga en la parteinferior. La viga cargada en la parte inferior requiere de elementos internos quesoporten esa tracción, es decir, es como si la carga estuviera colgada y por lotanto se necesitan tirantes internos que transmitan esa carga a la zonasuperior.Tipos de cerchas: Existen muchos tipos de cerchas de acuerdo con su uso,estos tipos tomaron el nombre de la primera persona que las analizó oconstruyó, una de ellas es la Pratt para puentes y para techos:En esta cercha, las diagonales trabajan a tensión. Este análisis lo podemoshacer comparando los esfuerzos internos en una viga simplemente apoyada,momento positivo y cortante positivo:Podríamos decir que para cerchas simplemente apoyadas, de acuerdo con laorientación de las diagonales ellas trabajarían a tracción o a compresión. Ing. Néstor Luis Sánchez - @NestorL
  6. 6. Ing. Néstor Luis Sánchez - @NestorLNote la orientación de las diagonales y concluya sobre su forma de trabajo,tracción o compresión.Se pueden ver los otros tipos en los libros de referencias.Clasificación de las cerchas según su conformación:Según Hibbeler en su libro “Análisis estructural” las cerchas se clasifican, en:cerchas simples, compuestas y complejasSimples: aquellas construidas a base de la figura mínima estable (triángulo) y apartir de ahí por cada dos barras agregadas se agrega un nudo, de tal maneraque:Las cerchas simples siempre se empiezan por un triángulo y se construyenagregando 2 barras unidas a un nudo común pudiendo dar origen a figuras queno son triángulos, por su manera de construirse una cercha simple siempreserá estable internamente.Compuestas: Ing. Néstor Luis Sánchez - @NestorL
  7. 7. Ing. Néstor Luis Sánchez - @NestorLAquellas construidas por la unión de dos cerchas simples usando 1 barra deunión adicional y un nudo común, o tres barras adicionales o sustituyendoelementos de una estructura principal por cerchas o armaduras secundarias .Armaduras complejas: No son simples ni compuestas.Para determinar su estabilidad se requiere verificar donde:m: es el número de barrasr: número de reacciones Ing. Néstor Luis Sánchez - @NestorL
  8. 8. Ing. Néstor Luis Sánchez - @NestorLANÁLISIS DE CERCHASPara identificar si son estables, estáticamente determinadas o indeterminadasse sugiere consultar el capítulo de estabilidad y determinación.El análisis de las cerchas tiene como objetivo encontrar las fuerzas en cadauno de los elementos y las deformaciones de todo el conjunto. En cerchasestáticamente determinadas se utilizan métodos analíticos y métodosgráficos. Entre los métodos analíticos tenemos: el método de los nudos y elmétodo de las secciones.Identificación de miembros con fuerza cero.Método de los nudos: Se separan los nudos de toda la cercha y se realiza eldiagrama de cuerpo libre de cada uno, se aplican dos ecuaciones de equilibriode traslación por nudo. Se debe empezar la solución por aquel nudo que tengasolo dos incógnitas. Ing. Néstor Luis Sánchez - @NestorL
  9. 9. Ing. Néstor Luis Sánchez - @NestorLMétodo de las secciones: cortar la estructura de tal manera que queden tresfuerzas de barras como incógnitas y aplicar equilibrio a cada sección.Para el análisis se pueden combinar el método de los nudos y las seccioneshaciendo que la rapidez con que se llegue a la solución dependa de la pericia yexperiencia del diseñador. (Todo conocimiento nuevo requiere de momentosde asimilación o etapas hasta llegar al dominio llamado el momento de lasistematización, para llegar a esta etapa debemos analizar muchas y diferentescerchas de tal manera que en nuestra mente se ha creado ya un conceptogeneral del comportamiento y así sabremos por donde cortar y que nudoanalizar para que la solución se encuentre de forma fácil).Convención: Debido a que las barras solo trabajan a esfuerzos axiales seseguirá la siguiente convención: Barras traccionadas tienen fuerzas positivas(+) y barras comprimidas tienen fuerzas negativas (-).Sugerencias para los diagramas de cuerpo libre: ; Siempre dibujar fuerzas saliendo del nudo. ; Siempre dibujar fuerzas en los elementos estirando el elemento.EJEMPLO: Ing. Néstor Luis Sánchez - @NestorL

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