Descarga la aplicación para disfrutar aún más
Vista previa del material en texto
ESTRUCTURAS II - FAU-UNNE: SISTEMAS ESTRUCTURALES PLANOS RETICULADOS 1 La influencia del viento sobre la edificación arquitectónica: “Acción Horizontal NO-GRAVITACIONAL” Norma CIRSOC 102: “Efectos de la Acción del Viento sobre la edificación” Magnitud comparativa “PRESIÓN DINÁMICA UNITARIA” = W (kg/m2) “W”: viento de velocidad “V” (m/seg.) produce una PRESIÓN DINÁMICA (W) en puntos de la edificación, en donde la velocidad se hace nula. W = (v2 / 16) (kg/m2) La Acción del Viento produce sobre cada elemento superficial de la edificación: A “barlovento” = compresión A “sotavento” = succión Sobrecarga unitaria “Pv” según un COEFICIENTE EÓLICO “C”: Pv = (C * W) (kg/m2) El “Viento” al incidir sobre un obstáculo produce una acción externa antigravitación, directa y paralela a su dirección, equivalente a una SOBRECARGA TOTAL POR VIENTO = Pvt (kg). Pvt = (Pv * h * b) (kg) h (altura del objeto); b (ancho del objeto) ESTRUCTURAS II - FAU-UNNE: SISTEMAS ESTRUCTURALES PLANOS RETICULADOS 2 Coeficiente Eólico: CADA CARA DE VOLUMEN CERRADO C1 y C3: A Barlovento; C2 y C4: A Sotavento Coeficiente Eólico: PLANOS INCLINADOS C1 y C3: A Barlovento; C2 y C4: A Sotavento Tipo de Superficies Tipo de Superficies A DOS AGUAS PLANA CURVA RUGOSA CURVA LISA PLANOS INCLINADOS CON CUMBRERA CON LIMAHOYA Ángulo de Incidencia del viento C1 C2 C3 C4 C3 C4 Ángulo de Incidencia C1 C2 C3 C4 C3 C4 90 + 0,8 - 0,4 + 0,8 - 0,4 + 0,8 - 0,4 90 1,2 1,2 1,2 0,0 0,8 0,4 80 + 0,8 - 0,4 + 0,8 - 0,4 + 0,8 - 0,4 80 1,2 1,2 1,2 0,0 0,8 0,4 70 + 0,8 - 0,4 + 0,8 - 0,4 + 0,8 - 0,4 70 1,2 1,2 1,2 0,0 0,8 0,4 60 + 0,8 - 0,4 + 0,8 - 0,4 0,0 - 0,4 60 1,2 1,2 1,2 0,0 0,8 0,4 50 + 0,6 - 0,4 0,0 - 0,4 - 0,4 - 0,4 50 1,4 1,4 1,2 0,0 0,6 0,6 40 + 0,4 - 0,4 - 0,4 - 0,4 - 0,8 - 0,4 40 1,6 0,8 1,2 0,0 0,4 0,8 30 + 0,2 - 0,4 - 0,8 - 0,4 - 1,2 - 0,4 30 1,6 0,8 1,2 0,0 0,4 0,8 20 0,0 - 0,4 - 0,8 - 0,4 - 1,6 - 0,2 20 1,2 0,4 1,0 0,0 0,2 0,8 10 - 0,2 - 0,4 - 0,8 - 0,4 - 2,0 - 0,2 10 0,8 0,0 0,8 0,0 0,0 0,8 0 - 0,4 - 0,4 - 0,4 - 0,4 - 2,0 - 0,2 0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 Para cálculo de cada cara o superficie del objeto. El Ángulo de incidencia es respecto a la horizontal. El Ángulo de incidencia es respecto a la horizontal Planos Inclinados: se calculan los efectos más desfavorables con un ángulo de incidencia +/- 10 º. Superficies a dos aguas: se calculara cada superficie en los casos más desfavorables. TIPO DE VOLUMEN COEFICIENTE EÓLICO CONSTRUCCIONES PRISMÁTICAS De planta rectangular o combinación de rectángulos 1,2 De Planta Octogonal o análoga 1,0 CONSTRUCCIONES CILÍNDRICAS De superficie Rugosa o nervada 0,8 De Superficie Lisa 0,6 CONSTRUCCIONES ESFÉRICAS Esferas o Semiesferas 0,4 Casquetes Esféricos de relación (altura / diámetro) < = 1/4 0,2 ESTRUCTURAS II - FAU-UNNE: SISTEMAS ESTRUCTURALES PLANOS RETICULADOS 3 La acción del viento es mayor en edificios con “gran esbeltez”. Se debe calcular el FACTOR EÓLICO DE ESBELTEZ: “K” K = (h (altura total de la edificación) / b (lado menor de la edificación)) (h / b ) 1 a 5 entre 6 a 59 60 ó más FACTOR EÓLICO DE ESBELTEZ “K” 1,00 1,25 1,50 El SERVICIO METEOROLÓGICO NACIONAL califica con la siguiente escala: Escala Tipo de Viento Velocidad (km/h) Velocidad (mts./seg.) I. Viento Leve 00 a 10 0.00 a 2.78 II. Viento Suave 10 a 20 2.78 a 5.56 III. Viento Moderado 20 a 30 5.56 a 8.33 IV. Viento Regular 30 a 40 8.33 a 11.11 V. Viento Fuerte 40 a 50 11.11 a 13.89 VI. Viento Muy Fuerte 50 a 60 13.89 a 16.67 VII. Tempestad 70 a 80 16.67 a 22.22 VIII. Tornado 80 a 100 22.22 a 27.78 IX Huracán a partir de 100 a partir de 27.78 Las zonas grisadas se corresponden a los vientos registrados en Corrientes y Resistencia. ESTRUCTURAS II - FAU-UNNE: SISTEMAS ESTRUCTURALES PLANOS RETICULADOS 4 Según el tipo de Viento: “ESCALA INTERNACIONAL DE BEAUFORT” Velocidad del Viento Presión Dinámica NOMINAL Denominación General Escala Denominación Particular km/h m/seg kg/m2 Calma: el humo sube vertical. 0 Calma 3.60 1.00 0,0062 El humo se inclina. 1 Ventolina 7.20 2.00 0,25 Viento Débil: se siente en el rostro. Ligeros movimientos de hojas 2 Flojito 14.40 4.00 1,00 Viento Moderado: Se agitan las hojas de los árboles y extiende banderas 3 Flojo 21.60 6.00 2,25 Se mueven ramitas. Levanta polvo y papeles ligeros. 4 Bonancible 28.80 8.00 4,00 Viento casi fuerte: mueve arbolitos y forma onda en los estanques 5 Fresquito 36.00 10.00 6,25 Viento Fuerte: mueve ramas grandes y hace silbar los cables. 6 Fresco 43.20 12.00 9,00 Se mueven los árboles. No se puede andar contra el viento. 7 Frescachón 50.40 14.00 12,25 Tempestad: Rompe ramas. Impedimento de andar. 8 Duro 61.20 17.00 18,00 Destrozos en edificios. Caen tejas y chimeneas. 9 Muy duro 72.00 20.00 25,00 Árboles arrancados de cuajo. Destrozos en Edificios. 10 Temporal 82.80 23.00 33.00 Huracán: Verdadera catástrofe. 11 Borrasca 108.00 30.00 56,20 Catástrofe General. 12 Huracán 144.00 40.00 100,00 Catástrofe General. 13 Huracán 180.00 50.00 156,00 Catástrofe General. 14 Huracán 188.00 52.15 170,00 Catástrofe General. 15 Huracán 198.00 55.00 190,00 ESTRUCTURAS II - FAU-UNNE: SISTEMAS ESTRUCTURALES PLANOS RETICULADOS 5 La norma alemana DIN 1055 expresa la VELOCIDAD DE DISEÑO MÁXIMA y la PRESIÓN DINÁMICA MÁXIMA según la UBICACIÓN TOPOGRÁFICA y la ALTURA TOTAL de la edificación UBICACIÓN TOPOGRÁFICA ALTURA TOTAL de la edificación Altura sobre terreno con situación topográfica VELOCIDAD DEL VIENTO PRESIÓN DINÁMICA Altura desde el suelo PRESIÓN DINÁMICA NORMAL EXPUESTA* mts/segs Km/h kg/m2 mts. kg/m2 00 a 10 ------------ 28 10 50 00 a 8 50 11 a 30 ------------ 34 122 75 10 80 31 a 100 00 a 30 40 144 100 20 100 mayor que 100 31 a 100 45 162 125 25 a 90 110 --------- mayor que 100 49 176 150 100 a 300 130 * Expuesta: costa de ríos, de mares, de lagos; Valles estrechos; bordes de mesetas, Crestas topográficas, etc. ESTRUCTURAS II - FAU-UNNE: SISTEMAS ESTRUCTURALES PLANOS RETICULADOS 6 El “FENÓMENO PLANETARIO” DEL “MOVIMIENTO DEL AIRE” debido a la radiación solar incidente sobre el planeta tierra. ESTRUCTURAS II - FAU-UNNE: SISTEMAS ESTRUCTURALES PLANOS RETICULADOS 7 “FENÓMENO PLANETARIO” del “MOVIMIENTO DEL AIRE”. ESTRUCTURAS II - FAU-UNNE: SISTEMAS ESTRUCTURALES PLANOS RETICULADOS 8 Baja Alta AltaBaja Baja El “FENÓMENO PLANETARIO” del “MOVIMIENTO DEL AIRE” debido a la radiación solar incidente sobre el planeta tierra. ESTRUCTURAS II - FAU-UNNE: SISTEMAS ESTRUCTURALES PLANOS RETICULADOS 9 ESTRUCTURAS II - FAU-UNNE: SISTEMAS ESTRUCTURALES PLANOS RETICULADOS 10 Fenómeno del “MOVIMIENTO DEL AIRE” sobre territorio argentino º ESTRUCTURAS II - FAU-UNNE: SISTEMAS ESTRUCTURALES PLANOS RETICULADOS 11 ESTRUCTURAS II - FAU-UNNE: SISTEMAS ESTRUCTURALES PLANOS RETICULADOS 12 ESTRUCTURAS II - FAU-UNNE: SISTEMAS ESTRUCTURALES PLANOS RETICULADOS 13 ESTRUCTURAS II - FAU-UNNE: SISTEMAS ESTRUCTURALES PLANOS RETICULADOS 14 ESTRUCTURAS II - FAU-UNNE: SISTEMAS ESTRUCTURALES PLANOS RETICULADOS 15 ESTRUCTURAS II - FAU-UNNE: SISTEMAS ESTRUCTURALES PLANOS RETICULADOS 16 ESTRUCTURAS II - FAU-UNNE: SISTEMAS ESTRUCTURALES PLANOS RETICULADOS 17 ESTRUCTURAS II - FAU-UNNE: SISTEMASESTRUCTURALES PLANOS RETICULADOS 18 ESTRUCTURAS II - FAU-UNNE: SISTEMAS ESTRUCTURALES PLANOS RETICULADOS 19 ESTRUCTURAS II - FAU-UNNE: SISTEMAS ESTRUCTURALES PLANOS RETICULADOS 20 ESTRUCTURAS II - FAU-UNNE: SISTEMAS ESTRUCTURALES PLANOS RETICULADOS 21 ESTRUCTURAS II - FAU-UNNE: SISTEMAS ESTRUCTURALES PLANOS RETICULADOS 22 ESCALA FUJITA La intensidad de un tornado es determinada por la “ESCALA FUJITA” (1971), llamada así en honor al último gran investigador de tornados, Dr. T. Theodore FUJITA (Universidad de Chicago). Los tornados son clasificados por el daño que causan y no por su tamaño físico. El tamaño de un tornado no necesariamente es un factor indicativo de su ferocidad. Grandes tornados pueden ser débiles, y tornados pequeños pueden ser violentos. TORNADO F1: 110 km/h y 180 km/h. Pueden desprender las tejas de los techos de las casas y forzar a los autos en circulación a las afueras del camino. Las casas rodantes pueden ser volteadas y las cabañas o barracas, colapsar. TORNADO F2: 180 km/h y 250 km/h. Los techos de algunas casan empezarán a desprenderse y las casas rodantes que estén en la trayectoria del tornado, serán demolidas. También puede mover los vagones de un tren, a las afueras de los rieles. TORNADO F3: 250 km/h y 330 km/h. Árboles grandes serán desprendidos de la tierra desde sus raíces y las paredes y los techos de sólidos edificios serán despezados como si fueran cerillos. Este es un tornado severo. TORNADO F4: 330 km/h y 420 km/h. Locomotoras y camiones de 40 tn pueden ser disparados por al aire como si se fueran juguetes. Deja a su paso una destrucción generalizada. TORNADO F5: 420 km/h y 510 km/h. Tornados de esta intensidad, sencillamente arrasan con todo lo que esté a su paso. Los carros son disparados como piedras a cientos de metros, e incluso edificios completos pueden ser arrancados del suelo desde la base. La fuerza de este tornado es similar a la de una bomba atómica. ESTRUCTURAS II - FAU-UNNE: SISTEMAS ESTRUCTURALES PLANOS RETICULADOS 23 ESCALA FUJITA “F” Intensidad Velocidad del viento Tipo de daños F0 Vendaval 60-100 km/h Daños en chimeneas, rotura de ramas, árboles pequeños rotos, daños en señales y rótulos. F1 Tornado moderado 100-180 km/h El límite inferior es el comienzo de la velocidad del viento en un huracán. Arranca partes de algunos tejados, mueve coches y auto- caravanas, algunos árboles pequeños arrancados. F2 Tornado importante 180-250 km/h Daños considerables. Arranca tejados, casas débiles destruidas, grandes árboles arrancados de raíz, objetos ligeros lanzados a gran velocidad. F3 Tornado severo 250-320 km/h Daños en construcciones sólidas, trenes afectados, la mayoría de los árboles son arrancados. F4 Tornado devastador 320-420 km/h Estructuras sólidas seriamente dañadas, estructuras con cimientos débiles arrancadas y arrastradas, coches y objetos pesados arrastrados. F5 Tornado increíble 420-550 km/h Edificios grandes seriamente afectados o derruidos, coches lanzados a distancias superiores a los 100 m, daña estructura de acero. ESTRUCTURAS II - FAU-UNNE: SISTEMAS ESTRUCTURALES PLANOS RETICULADOS 24 Zona de MEDIA RUGOSIDAD: Áreas sub-urbanas y rurales Gradiente porcentual de la magnitud máxima de la velocidad del viento. Zona de ALTA RUGOSIDAD: centros urbanos Zona de MEDIA RUGOSIDAD: rural y subrural Zona de BAJA RUGOSIDAD: mares, ríos, desiertos, lagos, esteros Magnitud porcentual (%) de la velocidad del viento según su ubicación geográfica: RUGOSIDAD DEL SITIO GEOGRÁFICO DE IMPLANTACIÓN ESTRUCTURAS II - FAU-UNNE: SISTEMAS ESTRUCTURALES PLANOS RETICULADOS 25 EFECTO DEL VIENTO SOBRE LAS CONSTRUCCIONES Provincia de Corrientes, Argentina Octubre 2003 ESTRUCTURAS II - FAU-UNNE: SISTEMAS ESTRUCTURALES PLANOS RETICULADOS 26 EFECTO DEL VIENTO SOBRE LAS EDIFICACIONES Resistencia, Chaco, Argentina Diciembre 2003 ESTRUCTURAS II - FAU-UNNE: SISTEMAS ESTRUCTURALES PLANOS RETICULADOS 27 Ejemplos del efecto del “HURACÁN GEORGE” sobre la República Dominicana y Santo Domingo, Julio 2002 ESTRUCTURAS II - FAU-UNNE: SISTEMAS ESTRUCTURALES PLANOS RETICULADOS 28 Efecto del viento sobre la naturaleza, Junín, Buenos Aires, Enero 2010 ESTRUCTURAS II - FAU-UNNE: SISTEMAS ESTRUCTURALES PLANOS RETICULADOS 29 SIMULACIÓN DEL EFECTO DEL VIENTO SOBRE LA EDIFICACIÓN ARQUITECTÓNICA: Análisis del flujo del aire sobre el perfil de un volumen expresando la velocidad de las ráfagas en “metros por segundo”. ESTRUCTURAS II - FAU-UNNE: SISTEMAS ESTRUCTURALES PLANOS RETICULADOS 30 SIMULACIÓN DEL EFECTO DEL VIENTO SOBRE LA EDIFICACIÓN ARQUITECTÓNICA: Análisis del flujo del aire a “COMPRESIÓN” sobre el perfil de un volumen expresando la acción en “kg/m2”.- ESTRUCTURAS II - FAU-UNNE: SISTEMAS ESTRUCTURALES PLANOS RETICULADOS 31 SIMULACIÓN DEL EFECTO DEL VIENTO SOBRE LA EDIFICACIÓN ARQUITECTÓNICA: Análisis del flujo del aire a “COMPRESIÓN” sobre el perfil de un volumen expresando la acción en “kg/m2”.- ESTRUCTURAS II - FAU-UNNE: SISTEMAS ESTRUCTURALES PLANOS RETICULADOS 32 SIMULACIÓN DEL EFECTO DEL VIENTO SOBRE LA EDIFICACIÓN ARQUITECTÓNICA: Análisis del flujo del aire a “SUCCIÓN” sobre el perfil de un volumen expresando la acción en “kg/m2”.- ESTRUCTURAS II - FAU-UNNE: SISTEMAS ESTRUCTURALES PLANOS RETICULADOS 33 SIMULACIÓN DEL EFECTO DEL VIENTO SOBRE LA EDIFICACIÓN ARQUITECTÓNICA: Análisis del flujo del aire a “SUCCIÓN” sobre el perfil de un volumen expresando la acción en “kg/m2”.- ESTRUCTURAS II - FAU-UNNE: SISTEMAS ESTRUCTURALES PLANOS RETICULADOS 34 Ver videos. ESTRUCTURAS II - FAU-UNNE: SISTEMAS ESTRUCTURALES PLANOS RETICULADOS 35 Sistemas Estructurales Discontinuos: RETICULADOS PLANOS ISOSTÁTICOS Un reticulado plano es un sistema de barras contenidas en un plano y unidas por sus extremos mediante articulaciones para constituir una armadura rígida e indeformable. GENERACIÓN DE UN SISTEMA TRIANGULAR: 1º Condición de triangulación: (b – 3) = (2 * (n – 3)) ⇒ (b – 3) = ((2 * n) – 6)) ⇒ b = ((2 * n) – 3) 2º condiciones de equilibrio de la Estática: ∑Fx = 0; ∑Fy = 0; ∑M = 0. Ejemplo: n = (10 * b) ⇒ b = ((2 * n) – 3) ⇒ 17 = ((2 * 10) – 3) = 17 ESTRUCTURAS II - FAU-UNNE: SISTEMAS ESTRUCTURALES PLANOS RETICULADOS 36 Compresión Tracción HIPÓTESIS TEÓRICAS GENERALES DE FUNCIONAMIENTO: 1. Las barras actuarán solicitadas a esfuerzos simples: tracción o compresión. Las cargas se aplican únicamente sobre los nudos. 2. Los nudos serán articulaciones sin frotamiento o empotramientos (M = 0). 3. Las barras se considerarán como elementos absolutamente rígidos y sin peso propio (eje baricéntrico). 4. Los nudos serán adimensionales: puntos definidos por la intersección de los ejes. Compresión ESTRUCTURAS II - FAU-UNNE: SISTEMAS ESTRUCTURALES PLANOS RETICULADOS 37 Cordón Superior Diagonal Pendolón Montante Cordón Inferior ESTRUCTURAS II - FAU-UNNE: SISTEMAS ESTRUCTURALES PLANOS RETICULADOS38 Cordón Superior Diagonal Montante Cordón Inferior Platabandas ESTRUCTURAS II - FAU-UNNE: SISTEMAS ESTRUCTURALES PLANOS RETICULADOS 39 ESTRUCTURAS II - FAU-UNNE: SISTEMAS ESTRUCTURALES PLANOS RETICULADOS 40 ESTRUCTURAS II - FAU-UNNE: SISTEMAS ESTRUCTURALES PLANOS RETICULADOS 41 TRACCIÓN EN LOS NUDOS COMPRESIÓN EN LOS NUDOS TRACCIÓN COMPRESIÓN ESFUERZOS Y TENSIONES EN LAS BARRAS TRACCIÓN: Cuando la acción externa provoca un alargamiento de la barra: estado de tracción. La reacción interna de la barra debe equilibrar la solicitación traccionante: el esfuerzo interno será igual y de sentido contrario a la acción. COMPRESIÓN: la acción externa provoca el acortamiento en la barra: estado de compresión. La reacción interna de la barra deberá equilibrar la solicitación comprimente: los esfuerzos internos serán iguales y de sentido contrario a la acción. Se analiza el “EFECTO DE LA REACCIÓN” sobre el nudo para determinar el “ESTADO TENSIONAL”. Tracción ESTRUCTURAS II - FAU-UNNE: SISTEMAS ESTRUCTURALES PLANOS RETICULADOS 42 FLEXIÓN DOBLE EN ELEMENTOS ESTRUCTURARLES La correa es el primer elemento que recibe la carga y se encarga de transmitirla al reticulado o estructura principal: ESTRUCTURA DE TRANSICIÓN. Se tienen siempre dos situaciones de acciones antigravitacionales distintas: Correa a viento de PRESIÓN Correa a viento de SUCCIÓN. El efecto es siempre perpendicular al faldón. α < 25° ⇒ SUCCIÓN EN AMBOS FALDONES; α > 25° ⇒ ⇒ Viento desde izquierda (BARLOVENTO) ⇒ PRESIÓN–SUCCIÓN; ⇒ Viento desde derecha (SOTAVENTO) ⇒ SUCCIÓN-PRESIÓN; FLEXIÓN SIMPLE Se verifican las siguientes características del comportamiento mecánico * El eje de las solicitaciones principales coincide con uno de los dos ejes principales de la sección. * El plano de aplicación de fuerzas es normal al plano del eje neutro. * El plano en que se produce el momento flexor máximo es paralelo a una de las caras de la pieza. ESTRUCTURAS II - FAU-UNNE: SISTEMAS ESTRUCTURALES PLANOS RETICULADOS 43 a b c FLEXIÓN DOBLE Si el elemento estructural se encuentra ubicado perpendicularmente a la pendiente de la cubierta: “correas”; se presenta el siguiente comportamiento mecánico: El plano que contiene las solicitaciones no es paralelo a alguno de los ejes principales ortogonales de la pieza, se produce “FLEXIÓN DOBLE” u “OBLICUA”: solicitación a flexión según 2 ejes perpendiculares, oblicuos a la horizontal. Los ejes de la pieza no coinciden con la línea neutra “n-n” del esfuerzo. º La determinación del momento de inercia con la línea neutra “n-n” y las máximas tensiones de borde resulta engorroso. Descomponer las solicitaciones según los ejes principales de la pieza. ESTRUCTURAS II - FAU-UNNE: SISTEMAS ESTRUCTURALES PLANOS RETICULADOS 44 Aspecto tecnológico: Tipo de cubierta. ESTRUCTURAS II - FAU-UNNE: SISTEMAS ESTRUCTURALES PLANOS RETICULADOS 45 MÉTODOS para determinar los ESFUERZOS INTERNOS de las BARRAS en los SISTEMAS ESTRUCTURALES DISCONTINUOS PLANOS (Reticulados o Cerchas o Cabriadas) Documentación Técnica con definición de materiales, tecnología constructiva y dimensiones. Adoptar escalas gráficas (de dibujo y de fuerza). Gráficos en escalas adecuadas, para obtener precisión. Corte transversal del edificio Esquema estructural diseñado Métodos: 1. MÉTODO GRÁFICO de los “NUDOS”; 2. MÉTODO GRÁFICO de “CREMONA” o de las “FIGURAS RECÍPROCAS”; 3. MÉTODO de “CULLMAN” o de la “Línea Auxiliar”; 4. MÉTODO ANALÍTICO de “RITTER”; ESFUERZOS SIMPLES (compresión o tracción) en NUDOS y BARRAS. POLÍGONOS DE FUERZAS “CERRADOS” o “RESULTANTES NULAS”. ESTRUCTURAS II - FAU-UNNE: SISTEMAS ESTRUCTURALES PLANOS RETICULADOS 46 C o m p re s ió n T ra c c ió n 1 = 1 ` 2 1 3 0 x 2 = 2 ` 1 9 3 5 x T ip o d e es fu e rz oM a g n itu d e s fu e rz o (k g ) N º b a r ra TRACCIÓN COMPRESIÓN 1. MÉTODO DE LOS NUDOS Estado de carga con definición de acciones, vínculos, posiciones y denominaciones: Acciones, barras y nudos. INICIO: por un nudo con sólo “DOS INCÓGNITAS”: nudo “A” o por el “A`”. Respetando el sentido de lectura desde el nudo “A” (de izquierda a derecha). En el Nudo “A” accionan fuerzas coplanares concurrentes: “P1” y “RA”; Además actúan los “esfuerzos internos”: “B1” Y “B2”. ANÁLISIS EN EL NUDO “A”: “Acción externa resultante”: (RA – P1) con sentido de RA. Construir un “POLÍGONO DE FUERZAS CERRADO”: “(RA – P1”), “B1” y “B2” Medir con la escala de fuerzas para representar las “magnitudes de los esfuerzos internos” de las barras “B1” y “B2”. ESTRUCTURAS II - FAU-UNNE: SISTEMAS ESTRUCTURALES PLANOS RETICULADOS 47 TRACCIÓN TRACCIÓN COMPRESIÓN COMPRESIÓN Nudo “B”: Datos: “P2” y “esfuerzo interno barra 1” (B1). Incógnitas: esfuerzos internos barras “3” (B3) y “4” (B4). Nudo “C”: Datos: “esfuerzos internos barras 2 (B2) y (B3) 3”. Incógnitas: esfuerzos internos barras “5” (B5) y “6” (B6). ESTRUCTURAS II - FAU-UNNE: SISTEMAS ESTRUCTURALES PLANOS RETICULADOS 48 COMPRESIÓN TRACCIÓN TRACCIÓN TRACCIÓN Nudo “D”: Datos: “P3” y “esfuerzos internos barras 5 (B5) y (B4) 4”. Incógnitas: esfuerzos internos barras “7” (B7) y “8” (B8). Nudo “E”: Datos: “esfuerzos internos barras 6 (B6) y 8 (B8)”. Incógnitas: esfuerzos internos barras “9” (B9) y “10” (B10). ESTRUCTURAS II - FAU-UNNE: SISTEMAS ESTRUCTURALES PLANOS RETICULADOS 49 COMPRESIÓN COMPRESIÓN TRACCIÓN Nudo “F”: Datos: “P4” y “esfuerzos internos barras 9 (B9) y 7 (B7)”. Incógnitas: esfuerzos internos barras “12” (B12) y “11” (B11). Nudo “G”: Datos: “P5” y “esfuerzos internos barras 11 (B11) y 12 (B12)”. Incógnitas: esfuerzo interno barra “13” (B13). ESTRUCTURAS II - FAU-UNNE: SISTEMAS ESTRUCTURALES PLANOS RETICULADOS 50 Compresión Tracción 1 = 1` 2130 x 2 = 2` 1935 x 3 = 3` 240 x 4 = 4` 1980 x 5 = 5` 247,5 x 6 = 6` 1650 x 7 = 7` 1590 x 8 = 8` 352,5 x 9 = 9` 292,5 x 10 = 10` 1380 x 11 = 11` 1200 x 12 = 12` 465 x 13 772,5 x Tipo de esfuerzoMagnitud esfuerzo (kg) Nº barra Compresión Tracción MÉTODO DE LOS NUDOS ESTRUCTURAS II - FAU-UNNE: SISTEMAS ESTRUCTURALES PLANOS RETICULADOS 51 2. MÉTODO DE “CREMONA” o de las “FIGURAS RECÍPROCAS” Se construye el “POLÍGONO FUNICULAR”, el “POLÍGONO DE FUERZAS”, y se determina la magnitud de las “REACCIONES DE APOYO”. Se adopta una “Escala de Fuerzas”: XXX kg / 1cm ESTRUCTURAS II - FAU-UNNE: SISTEMAS ESTRUCTURALES PLANOS RETICULADOS 52 TRACCIÓN COMPRESIÓN El método de “Cremona” es el de los “nudos” realizado en un único polígono de fuerzas. Se recorre ordenadamente el reticulado en el sentido de las agujas del reloj. Se construye un nuevo polígono de fuerzas cerrado que no será igual al que se usó para encontrar las reacciones: partiendo de un nudo extremo y recorriendo el reticulado en el sentido de las agujas del reloj. Si partimos del nudo A, por ejemplo, el orden de aparición de las fuerzas será el mismo que el usado para el método de los nudos. ESTRUCTURASII - FAU-UNNE: SISTEMAS ESTRUCTURALES PLANOS RETICULADOS 53 COMPRESIÓN COMPRESIÓN MÉTODO DE “CREMONA” ESTRUCTURAS II - FAU-UNNE: SISTEMAS ESTRUCTURALES PLANOS RETICULADOS 54 TRACCIÓN TRACCIÓN MÉTODO DE “CREMONA” ESTRUCTURAS II - FAU-UNNE: SISTEMAS ESTRUCTURALES PLANOS RETICULADOS 55 COMPRESIÓN TRACCIÓN MÉTODO DE “CREMONA” ESTRUCTURAS II - FAU-UNNE: SISTEMAS ESTRUCTURALES PLANOS RETICULADOS 56 TRACCIÓN TRACCIÓN MÉTODO DE “CREMONA” ESTRUCTURAS II - FAU-UNNE: SISTEMAS ESTRUCTURALES PLANOS RETICULADOS 57 COMPRESIÓN COMPRESIÓN MÉTODO DE “CREMONA” ESTRUCTURAS II - FAU-UNNE: SISTEMAS ESTRUCTURALES PLANOS RETICULADOS 58 TRACCIÓN MÉTODO DE “CREMONA” ESTRUCTURAS II - FAU-UNNE: SISTEMAS ESTRUCTURALES PLANOS RETICULADOS 59 Compresión Tracción 1 = 1` 2130 x 2 = 2` 1935 x 3 = 3` 240 x 4 = 4` 1980 x 5 = 5` 247,5 x 6 = 6` 1650 x 7 = 7` 1590 x 8 = 8` 352,5 x 9 = 9` 292,5 x 10 = 10` 1380 x 11 = 11` 1200 x 12 = 12` 465 x 13 772,5 x Tipo de esfuerzoMagnitud esfuerzo (kg) Nº barra MÉTODO DE “CREMONA” ESTRUCTURAS II - FAU-UNNE: SISTEMAS ESTRUCTURALES PLANOS RETICULADOS 60 3. MÉTODO DE “CULLMAN” Permite encontrar los esfuerzos de algunas barras elegidas sin necesidad de analizar el comportamiento de todas las barras. El Método de Cullman es un ARTIFICIO para descomponer una fuerza en tres direcciones concurrentes dos a dos. ESTRUCTURAS II - FAU-UNNE: SISTEMAS ESTRUCTURALES PLANOS RETICULADOS 61 Descomponer una fuerza en dos direcciones y luego descomponer a una de las fuerzas halladas nuevamente en dos direcciones. El método de Cullman consiste en reemplazar a dos de las incógnitas por su resultante. Definida “Ri” en magnitud, sentido, posición, nuestro problema será encontrar las equilibrantes de Ri según 4, 5 y 6. El recurso a utilizar consiste en reemplazar a dos de las incógnitas por su resultante. Compresión Tracción 4 1965 x 5 232,50 x 6 1650 x Nº barra Magnitud esfuerzo (kg) Tipo de esfuerzo Rizq. EB6 Auxiliar EB6 Rizq. EB4 EB5 Auxiliar EB4 EB5 ESTRUCTURAS II - FAU-UNNE: SISTEMAS ESTRUCTURALES PLANOS RETICULADOS 62 4. MÉTODO ANALÍTICO de “RITTER” El método de Ritter se basa en el equilibrio de momentos: M = 0. Interesará un centro de momentos que permitan conocer los esfuerzos internos de tres barras seccionadas. Para determinar el esfuerzo interno de una barra se elige como “centro de momentos” el nudo donde convergen las otras dos. El sentido de giro del MOMENTO EQUILIBRANTE indica el TIPO DE ESFUERZO. ESTRUCTURAS II - FAU-UNNE: SISTEMAS ESTRUCTURALES PLANOS RETICULADOS 63 Cálculo esfuerzo BARRA “4” con “CENTRO DE MOMENTOS” en el nudo "C" Determinación analítica del “brazo de palanca”: “d4” Sen 25º = (d4 / 2,43 m) d4 = (sen 25º x 2,43 m) = 1,03 mts. Σ MC = 0 + (RA x 2,43 m) – (P1 x 2,43m) – (P2 x 0,61 m) +/- (E4 x d4) = 0 + (1040 kg x 2,43 m) – (141 kg x 2,43 m) – (257 kg x 0,61 m) +/- (E4 x 1,03 m) = 0 + 2527,20 kgm - 342,63 kgm - 156,77 kgm +/- (E4 x 1,03 m) = 0 + 2027,80 kgm – (E4 x 1,03 m) = 0 + Momento accionante – Momento equilibrante = 0 Tipo de esfuerzo: COMPRESIÓN) Magnitud del esfuerzo en la barra “4”: EB4 = (2027,80 kgm / 1,03 m) = 1968,73 kg d4 C 4 Momento equilibrante en la barra “4”: – (E4 x 1,03 m) BE4 Barra “4” en estado de “COMPRESIÓN”
Compartir