FORMAS GENERALES DE LAS ESTRUCTURAS
Hablamos de estructuras planas cuando todas las barras que
la forman y las cargas que actúan sobre la misma se encuentran
en un mismo plano. Hablamos de estructuras superficiales cuando la estructura
presenta una forma marcadamente superficial y las cargas que actúan
sobre dicha estructura no se encuentran contenidas en dicha superficie.
Hablamos de estructuras espaciales cuando las barras que forman la estructura,
así como las cargas que actúan sobre la misma, ocupan
cualquier posición en el espacio.
Los elementos estructurales fundamentales son :
|
|
Los arcos: Los elementos estructurales
que sirven para salvar los vanos frecuentemente son de eje recto,
pero también pueden serlo de eje curvo. Una tipología característica es el arco de tres articulaciones. Para las denominaciones de las estructuras utilizamos determinados aspectos significativos, como por ejemplo:
|
|
Existen una serie de tipologías estructurales muy comunes:
|
2.2. GRÁFICO
Otras veces las estructuras presentan formas superficiales o
volumétricas. Denominamos estructuras espaciales a aquellas en que las barras, .... y cargas que actúan presentan cualquier posición en el espacio Su cálculo implica la utilización de procedimientos específicos. |
Comentarios:
Una de las tipologías estructurales más sencilla es
la viga armada. La viga armada se utiliza para pequeñas estructuras
y generalmente en la tipología de armadura inferior, para que
con el estado de cargas habitual trabajen a tracción los elementos
que componen la armadura de la viga.
En tales casos es frecuente la utilización de cables.
En tales casos es frecuente la utilización de cables.
En la fig.1 podemos ver una viga armada superiormente
mediante lo que se denomina como: Péndola: elemento vertical Tornapuntas: formando lo que podemos denominar como cordón superior. |
||
En la fig.2 podemos ver una viga armada inferior, mediante sopanda y jabalcón. Se utiliza como estructura de apoyo para vigas en mal estado, rehabilitación, patología, ... | ||
En las figs. 3 y 4 podemos ver una viga armada inferiormente, mediante mangueta y tirantes. | ||
En las figs. 5, 6 y 7 podemos ver una tipología de viga armada inferior que se denomina FINK respectivamente simple, doble y múltiple, haciendose cada vez más compleja su forma. | ||
En la fig. 8 una tipología de viga armada inferior que se denomina BOLLMAN, que presenta una forma un tanto compleja, pensada para la utilización de cables, en los tirantes. | ||
En la fig. 9 una tipología de viga armada inferior que se denomina PRATT. |
Es una forma estructural que se adapta a mayores luces y solicitaciones
que las anteriores, pudiendo utilizarse para pasarelas y pequeños
puentes.
Comentarios:
Una de las tipologías estructurales más frecuentes
es la viga de celosía Son muy frecuentes especialmente en construcción
industrial para resolver luces apreciables y pórticos mixtos.Presentan una buena relación peso-resistencia en relación con las vigas de alma llena, pero ciertos inconvenientes constructivos.
En la fig. 1 podemos ver una tipología muy frecuente que se denomina WARREN. | |
En las figs. 2, 3 y 4 se mantiene la malla propia de la warren pero se le añaden montantes en nudos inferiores, superiores e inferiores y superiores, respectivamente. | |
En la fig. 5 podemos ver una viga de celosía de malla tipo PRATT | |
En las figs.6 y 14 podemos ver una viga de celosía de malla tipo HOWE, de número de tramos par e impar respectivamente. | |
En las figs. 7, 8 y 9 podemos ver vigas de celosía
de mallas más complejas formadas mediante combinación
de mallas warren (7,9) y pratt (8). La complejidad de las formas obliga por razones constructivas a un uso más restrictivo. |
|
En la fig. 10 podemos ver una tipología de marcos con cruz de san andrés, adecuada para estructuras de entramados laterales en construcción industrial. | |
En la fig. 11 podemos ver una tipología característica e interesante: la viga en K, adecuada para mejorar el comportamiento de las diagonales a compresión, que suelen ser barras críticas. | |
En la fig. 12 podemos ver una viga con cordón inferior poligonal. La malla es del tipo Howe, pudiendo ser otra, adecuada a las cargas que van a actuar sobre la viga. | |
En la fig. 13 podemos ver una tipología que se denomina
como viga VIERENDEEL . La viga vierendeel es necesariamente de nudos rígidos, ya que no es una malla triangulada. |
Estructuras de barras articuladas para cubiertas, en los tipos
: a dos aguas, shed y marquesinas. Vamos a describir gráficamente
una de las tipologías estructurales más clásicas,
debido en gran parte a la sencillez del cálculo de los
axiles en barras, mediante los métodos : Método de los nudos (Analítico) Método de Cremona (Gráfico) Para el cálculo de los desplazamientos en sus nudos ó para el caso de vinculación exterior hiperestática, tenemos que utilizar procedimientos más complejos. Actualmente su utilización se está reduciendo por diversas razones : económicas, constructivas y otras. En las figs. 1 a 12 se recogen diferentes armaduras propias de cubiertas a dos aguas, con diferentes características y utilizaciones. Para luces más pequeñas se utilizan las siguientes: cercha simple (figs.1 y 2), la cercha española (fig.3) , la cercha suiza (fig. 10) y la cercha alemana (fig.11) Para mayores luces se utilizan diferentes soluciones de malla como son: inglesa (fig.4), americana (fig.5), belga (fig.6) que es una de las más utilizadas, polonceau simple (fig.7), polonceau doble (fig. 8), fink (fig.9) y pratt (fig.12). |
En las figs. 13 a 16 se recogen diferentes armaduras propias tanto de cubiertas a un agua como de cubiertas tipo shed. Las cubiertas tipo shed son un clásico de la construcción industrial, ya que con una orientación adecuada, facilitan la recogida de aguas y la iluminación natural de una nave industrial de amplias dimensiones. Actualmente su utilización está decreciendo por razones similares a las antes expuestas.
Las podemos denominar en base a la malla que utilizan y que sería inglesa (fig.13), belga (fig.14), polonceau (fig.15).
Cuando tenemos que realizar una cubierta tipo shed múltiple
con apoyos en los extremos, una de las posibilidades de diseño
estructural más frecuente es la de añadir una barra
uniendo los diferentes vértices de cada cuchillo, como vemos
en la fig.16.
Se encuentran soportadas en un extremo y constituyen una estructura con forma general de voladizo.
Las podemos describir en base a sus características más
significativas como el tipo de malla o el cordón inferior.
Esta última característica, en las figuras que se refieren es:
recto (fig.17) o quebrado (figs.18 y 19).
Esta última característica, en las figuras que se refieren es:
recto (fig.17) o quebrado (figs.18 y 19).
Las formas estructurales anteriores (Apdo. 2.5.) pueden ser utilizadas en pequeñas y moderadas luces. En este apartado nos referimos a las formas más adecuadas para las cubiertas de grandes luces.
En las figs.1, 2, 3, 4 y 5 podemos ver una forma general de armadura
simple con peralte (fig.1), con cordón inferior recto (figs.
3, 4 y 5) o quebrado (fig. 2) en la que las barras del cordón
superior se han sustituido por vigas de celosía de diferentes
tipos de malla.
En las figs. 9, 10, 11 y 12 vemos la utilización del arco
en diferentes posiciones:
en el cordón inferior (figs.9 y 11), en el cordón superior (fig.10) y tanto en el cordón inferior como en el superior (fig. 12)
- Aumentar la superficie de cubierta
- Disminuir las luces entre pilares
En la fig.1 podemos ver que el cordón inferior se mantiene recto mientras que se produce un cambio de dirección en el cordón superior. | |
En las figs. 2, 3, 4, 5 y 6 el cordón inferior adopta la forma de una línea quebrada, quedando rectos los tramos correspondientes al voladizo. | |
Las formas que se representan en las figs. 7,8 y 9 se corresponden con luces mayores y se pueden utilizar diferentes mallas como por ejemplo americana y belga. También es de resaltar la utilización del arco en el cordón inferior como forma de transmitir las cargas a los apoyos (fig.9) y la inversión en la forma del mallado al llegar al voladizo. |
- La mejora en los procedimientos de cálculo, más
complejos que para las estructuras de nudos articulados.
- La utilización de PVS para la optimización de los mismos, así como el empleo de tornillos de alta resistencia.
- La utilización de PVS para la optimización de los mismos, así como el empleo de tornillos de alta resistencia.
Reflejamos en el gráfico correspondiente una serie de formas
que nos permiten recorrer con detalle la descripción de esta
importante tipología estructural que constituye frecuentemente
la estructura principal de las naves industriales.
En las figs.1, 2, 3, 4, 5, 6, 10, 13 y 14 podemos ver un pórtico
simple con apoyos articulados (figs.1,3,5 y 6) o empotrados (figs.2
y 4), sin pendiente (figs. 1 y 2), a dos aguas (figs. 3,4,5 y 6) y
con tirantes (figs. 5 y 6), con utilización de arcos en vez
de vigas de eje recto (figs. 13 y 14) para mejorar el comportamiento
del pórtico en diferentes sentidos y en base a las cargas que
actúen sobre dicha estructura.
En las figs.7 y 19 podemos ver un pórtico múltiple,
con una sola altura o con varias alturas. El elevado grado de hiperestaticidad de los pórticos múltiples le confiere interesantes características resistentes, como elemento estructural fiable que debe garantizar la estabilidad de la construcción a la que pertenece:
|
En las figs. 8 y 9 podemos ver un semipórtico que es una estructura en la que un extremo de una viga no se apoya en un pilar. |
En las figs. 16, 17 y 18 vemos lo que denominamos como marcos que presentan formas cuadradas, representativas en entramados laterales, que suelen presentar apoyos articulados.
Se han representado otras formas poligonales en las figs. 10, 11 y 12, que no precisan comentario específico aparte del de su escasa utilización.
La importancia de los pórticos en la construcción industrial
y el interés por optimizar su diseño, ampliar las luces
que pueden utilizarse,etc. ha llevado a un conjunto de tipologías
que reflejamos en este apartado.
En las figs. 1 y 3 podemos ver el empleo de perfiles de alma llena en sección variable (PVS), adaptándose a las solicitaciones que se producen en las diferentes secciones de las barras. | |
En las figs. 2, 4, 5 y 6 podemos ver tipologías en las que las vigas y los pilares se han formado mediante estructuras de barras de disposición triangular, de forma que puedan ser calculados como una estructura constituida por barras articuladas. | |
Destacamos la conveniencia de utilizar como apoyos
de los pilares las articulaciones fijas, en esta tipología,
para que las barras trabajen a axiles. En la fig. 7 se recoge
una tipología de pórtico mixto con forma de arco
constituido mediante una malla de barras triangulada, un tirante
y apoyado en pilares metalicos rígidos con apoyos mediante
empotramiento, es decir una estructura con barras a axiles en
cubierta y sometida a axiles, cortantes y flectores en pilares.
En la figura 8 se recoge una tipología de pórtico
con puente grúa característico de las naves industriales
para talleres. Destacamos en esta tipología la conveniencia de utilizar apoyos empotrados para estos pórticos. |
Tipologías características de estructuras para
puentes. En las figs. 1, 2, 3, 4 y 5 se recogen estructuras tipo de puentes sin apoyos intermedios, mientras que en las figs. 6, 7 y 8 el apoyo del tablero se produce tanto en los extremos como en posición intermedia. Podemos ver en las figs. 1 y 3 la utilización de un tablero de alma llena, mientras que en las figs. 2 y 4 puede verse un tablero realizado estructuralmente mediante una celosía de barras. En las figs. 1 y 2 el tablero se refuerza con una estructura superior, de la que cuelga, que transmite los esfuerzos hacia los apoyos. En las figs. 3 y 4 el tablero se refuerza con una estructura de barras inferior sobre la que se apoya, transmitiendo los esfuerzos en posición diferente a la de los apoyos del tablero. La tipología de la fig.5 es del mismo tipo que la que se puede ver en las figs. 3 y 4, pero realizada en hormigón. Puede realizarse también mediante hormigón armado en el tablero y con vigas metálicas (tipo cajón) en el arco inferior. |
|
En las figs. 6 y 7 se recogen formas de puentes colgantes, con tableros de alma llena (fig.6) y de celosía (fig.7). En la fig. 8 se recoge una tipología con apoyos intermedios que se denomina puente cantilever. |
No hay comentarios:
Publicar un comentario