Cálculo y Dimensionamiento de una Viga de Entramado de Hierros Redondos
Este tipo de vigas se usa en tinglados parabólicos de cubierta de cubierta de chapas, también para techos planos de planos de galpones o destinos similares donde las luces son menores a las de los techos parabólicos. No son aconsejables para viviendas viviendas,, aunque se las usan con frecuencia frecuencia en en ellas cuando se tratan de cubiertas de techos de chapas onduladas o onduladas o símiles. Ocurre que en tinglados o galpones Ocurre que galpones generalmente generalmente no se ocultan se ocultan estos elementos estructurales con cielorrasos y permiten vigilancia y mantenimiento, sin embargo, en viviendas familiares son ocultadas con distintos tipos de cielorrasos y, al no visualiarlas, se olvidan de su e!istencia. Estos hierros hierros deben deben estar muy bien protegidos contra la o!idación y cualquier otro tipo de corrosión, adem"s de esto deben estar perfectamente soldadas las uniones en todos los puntos de encuentros de las barras longitudinales con sus diagonales. #eben estar construidas de forma adecuada por personal especialiado en $soldadura $soldadura estructural% estructural% y en el armado de estos elementos, que en conjunto forman un recticulado, donde cada elemento del mismo cumple una función &nica. 'ero ocurre que a estos elementos estructurales no la fabrican los oficiales estructurales, oficiales estructurales, sino personal que se dedican a hacer soldadura artística, rejas para frentes de viviendas, o cualquiera que se le ocurra tomar una soldadora ya puede poner un taller ofreciendo este servicio
()uién fabrica en tu ciudad estos elementos estructurales* (+iene alg&n conocimiento conocimiento de de estructuras* (lguien supervisa supervisa los los trabajos* (E!isten criterios criterios técnicos* técnicos* son diferentes a los aceros que !ra"ajan con aceros para hormig#n armado , que son diferentes deben usarse en estas estructuras, que son aceros torsionados en frio, con mayor ductilidad, deformabilidad y aptitudes que aquellos aceros que se los fabrican especialmente para el hormigón armado que armado que son m"s duros y se genera una gran acumulación de tensiones en cada punto de soldadura, presentando una gran fragilidad en conjunto, entre otras cosas. !ra"ajan con aceros o$idados y sucios , que luego de unirlos en recticulados los limpian mal, o simplemente no los limpian, pasando por encima de los hierros o!idados y sucios las pinturas antió!ido, que para que cumplan su función los hierros deben estar $perfectamente limpios%. El ó!ido continuar" avanando por debajo de la pintura antió!ido o convertidores, de modo permanente. •
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%a soldadura de"e fundir los dos hierros a unir , debe fusionarlos, y en esta fusión
se aplica en material de aporte que traen los electrodos. Esta gente no hace esto, tan solo sueldan apurados uniendo los dos hierros solamente mediante en material de aporte de los electrodos. Esta soldadura, estructuralmente no sirve. •
%as diagonales son fabricadas mediante un largo hierro doblado en ig-ag sin
conocer que e!iste un di"metro m"!imo del mandril de doblado para cada di"metro de hierro, generando una gran curvatura en cada punto de encuentro entre las diagonales y las longitudinales. Esto hace que las diagonales no cumplan con su función, porque las fueras no viajan a través de ellas del modo previsto en los c"lculos, sino que a
través de la curvatura en los puntos, las fueras toman otro camino generando una cupla de momentos flectores en cada barra diagonal, que solo debe trabajar con fueras que tengan la misma dirección que las barras. En realidad, cada barra diagonal debe ser cortada, todas deben tener la misma longitud y luego se las unen cada dos de ellas en el punto $e!acto% de la barra longitudinal mediante $soldadura estructural%. Esto no lo hace cualquiera, se necesita oficiales de verdad. Estos son algunos motivos por los cuales no se aconseja utiliar estos elementos en viviendas y lugares donde puedan ocurrir accidentes a las personas. uchas veces se ha visto este tipo de estructuras destruidas por los vientos, con la gran sorpresa de encontrarse con $grandes di"metros% de acero, sin darse cuenta que el problema no estaba ni en la $gran% fuera del viento, ni que las secciones de hierros eran insuficientes, sino que simplemente esas vigas y columnas no estaban construidas adecuadamente. /i se las fabricaban como corresponde, incluso podrían usarse hierros de menor sección soportando perfectamente esa fuera de vientos, sin colapsar, ni mucho menos. El &entido Com'n
/i este criterio fuese determinante, entonces estaría dem"s la e!istencia de la 0acultad de 1ngeniería. Es muy cierto que el sentido com&n debe acompa2ar pero hay que tomarlo con mucho cuidado porque muchas veces el sentido com&n es muy contrario a la realidad. 'or ejemplo3 En el curso de ec"nica +écnica que dicto en una escuela +écnica 4nivel secundario5, les presenté a mis alumnos el siguiente problema3 $/i, en un lugar sin viento ni consideramos el roamiento del aire, soltamos desde una misma altura y al mismo tiempo un corcho de tapar botella y una gran esfera de acero macio. (6u"l de los dos llegaría primero al suelo* +odos respondieron que la esfera de acero, usando el sentido com&n que nada tenía que ver con la verdadera realidad. 7a verdadera respuesta es que los dos llegar"n al mismo tiempo, por estar demostrado físicamente que la velocidad de caída libre de los objetos y el tiempo de caída son independientes de la masa de los objetos8 'or lo tanto, si se arroja en el vacío un papelito, un pedacito de algodón, una plumita de ave, un cabello, una bola de plomo, un bulón de acero, un troo de hierro fundido, todos caer"n al mismo tiempo. El sentido com&n hay que saber usarlo, y el sentido com&n de un ingeniero es diferente al sentido com&n de aquellos que no conocen de ciencias. El sentido com&n de un médico en un diagnóstico de salud es muy diferente al sentido com&n de todos aquellos que no saben de medicina. Dimensionar estructuras a ojo (siempre) sale más caro*
6"lculo de una 9iga de /ección + 4seg&n indicaciones y
recomendaciones de reglamentaciones y normas vigentes5 unque tengo deseos de e!plicar muchas otras cosas, no es mi intención llenar este espacio de palabras, sino que vamos directo al tema en cuestión. Para calcular este tipo de estructuras se debe tener conocimientos en matemáticas, trigonometría y, por supuesto, en mecánica técnica. Los cálculos son complejos , entonces tomamos la menos compleja de todas que es la
sección +, frente a las triangulares y las rectangulares.
Este tipo de sección solo resiste fueras verticales 4paralelas a sus diagonales5. No resiste fueras oblícuas ni horiontales. +o de"en usarse en techos inclinados* En ese caso se disponen de secciones triangulares y rectangulares.
!odas las fueras de"en aplicarse en los nudos* &uponemos una viga de :,;; m de lu de c"lculo, con una carga distribuida q < =; >g?m y una
carga puntual ' < @;; >g, que forma parte de una estructura de techo de chapas.
Cálculo de &olicitaciones má$imas -má$ < q.7cAB?C D '.7c?: < ./000 1g*cm 2ma$ < q . 7c ? B D ' ? B < ..0 1g !ra"ajamos con un acero 3456 4f < B:;; >g?cmB8 7adm < f ? @,F 8 .900 1g:cm5 5
.*4 Características geom;tricas de la secci#n ! Adopto h 8 50 cm< " 8 .9 cm .*.* &eparaci#n entre nudos y %ongitud de las Diagonales dopto s 8 5= cm8 "ngulo entre diagonal y cordón inferior > 8 /0,.0?8 longitud diagonal ld 8 5= cm 5*4 Dimensionamiento de los Cordones superiores e inferior 5*.*4 Cordones superiores @comprimidosA
dopto d4cs5 < @; mm 04cs5 < G . 4d4cs55AB ? : H < : . s> ? d4cs5 < IB8 obtenemos J < B N < m"! ? B ? h < :;; >g c < J . N ? 04cs5 < @;@C >g?cmB K adm8 @BCA 5*5*4 Cord#n inferior @traccionadoA ! < m"!?h < 00 1g
d4ci5 < 4: . + ? G ? adm5A4@?B5 < C,B: mm8 Adoptamos d@ciA 8 .0 mm 5*=*4 Verificaciones de los cordones con las fueras de succi#n En este ejemplo suponemos que no existen fuerzas de succin. =*4 Dimensionamiento de Diagonales +d < )m"! ? sen L < .5/, 1g
s> < ;,M . ld < @M,= cm d@dA < : . s> ? @; < / mm 3d < G . d4d5AB ? : < 0,5 cm5 H < : s> ? d4d5 < @@,=8 obtenemos J < B,F d < J . Nd ? 0d < @@:I >g?cmB K adm8 @BCA 6*4 Dimensionamiento de !ravesaos
d4t5 < @F mm t < B )ma! ? tg L < @BF, >g t4m"!5 < t . b ?: < :M:,: >g.cm Pt < G . 4d4t55A= ? =B < ;,: cm= t < t4m"!5 ? Pt < @@C; >g?cmB K adm8 4Q65 9*4 Verificaci#n al pandeo lateral
0tot < B . G . 4d4cs55AB ? : < @,M cmB i@ < d4cs5?: < ;,B cm H@ < s ? i@ < IB Hy < B . 74riostras5 ? b < =,== Hy@ < 4H@AB D HyAB5A4@?B5 < @;F,=:8 obtenemos J < B,=B )i < J . N4cs5 ? C; . R@ D ;,; . 4b ? i@ S B;5T < =:,C >g Entonces, el esfuero en la barra compuesta es Ni4com5 < C;; >g com < J . Ni com ? 0tot < @@CB >g?cmB s@ < ; . i@ , 4: S = U com ? adm5 < B;,:F cm K s @-CA #ebemos aumentar el di"metro de los cordones superiores doptamos d46s5 < @B mm 0tot < B,BF cmB i@ < ;,= cm H@ < MF,FM Hy < =,== Hy@ < I=,=I8 obtenemos J < B,;B )i < B,B >g Ni com < C;; >g com < M@:,: >g?cmB s@ < =C,M cm V s8 @BCA /*4 Barras adicionales en apoyos
d4ap5 < @B mm Pap < G . 4B . d4cs5A= D B . d4ap5A=5 ? =B < ;,=F cm= ap < M, . )m"! ? Pap < @:; >g ? cmB W adm8 @BCA
F*4 Rigidiadores
d4rig5 < F mm sep < : . d4cs5 < :C cm *4 Verificaci#n de la flecha !o es necesario, pues se "a tomado una altura bastante mayor a la requerida. *4 Valores 3inales
b < @ cm h < B; cm sep nudos < B= cm longitud diagonales < B= cm 6s < B X @B mm 6i < @ X @; mm #iagonales < X F mm +ravesa2os < X @F mm c?B= cm dicional en apoyos < B X @B mm 4hasta el primer nudo5 Yigidiadores < X F mm c? :C cm Ing. Juan C. Starchevich 444o444
%o que no se de"e hacer
Estas son las que normalmente se utilian en estructuras sin controles técnico, y son ofrecidos a la venta, incluso por internet. /e las pueden comprar para #E6OY61ZN, pero no se les ocurra ponerlas en estructuras
Es una viga de &ecci#n !riangular .*4 El Cord#n Gnferior es suspendido antes de llegar al apoyo* #ebe llegar hasta el apoyo
en una sola barra contínua, sin solapes ni soldaduras8 se la dobla antes del apoyo y debe ser soldada a la planchuela del apoyo. Esta barra trabaja a +racción, fueras que estiran la barra, y si no la sujetamos al apoyo (#ónde tendr" su anclaje* [ si acaso le soldamos un segmento a tope para lograr este objetivo, entonces ya no es la sección de la barra calculada la que act&a, sino la sección de soldadura que dista mucho de la resistencia necesaria de la sección de acero obtenida en el c"lculo.
5*4 %os nudos de soldadura, de distintas caras, no de"en coincidir en un mismo punto*
7as diagonales deben soldarse en el centro de las barras longitudinales, porque si se las desplaa hacia los costados ya no trabajan seg&n el c"lculo, es un desperdicio de sección de hierro, pues solo trabaja una parte de él, adem"s pueden resbalarse rompiendo con gran facilidad la soldadura. =*4 %os puntos de soldadura realiados son in'tiles* ct&an como \un pegamento\, en
realidad no es una soldadura, sino dos hierros \pegados\ muy débilmente mediante el material aportado por los electrodos. 7a soldadura debe vincular a todos los elementos en una sola cosa. 7a soldadura debe fusionar los elementos a unir, \transform"ndolos en uno solo\. El material de aporte \colabora\, pero \no reemplaa\ a los hierros.
En esta se repiten los errores indicados en los detalles , Q y 6, es solo una o"ra artística, nada tiene que ver con una o"ra estructural*
En todas las fotografías se nota que los aceros utilizados son "para hormigón armado" , aparentemente de calidad :B?;, son barras conformadas que presentan una superficie rugosa para facilitar la adherencia con el hormigón. +oda esta superficie lateral rugosa es e!puesta a la o!idación. En este tipo de estructuras deben usarse "ierros lisos , con calidades especiales para este tipo de o"ra* Además, al #er el diámetro de las barras y las relaciones que presentan entre diagonales y cordones, me doy cuenta que aquí no se ha utilizado cálculo alguno , sino que se ha dimensionado a ojo, y por supuesto mal "ec"o. 4lo que sobra en una parte hace falta en la
otra5.
7impiar esto sería muy complicado. El tra"ajo de"e iniciarse con hierros limpios y ser tra"ajados en un taller limpio y ordenado*
lmacenarlos en lugares donde no sean atacados por el ó!ido. #ar pinturas antió!idos inmediatamente luego de ser fabricadas, verificando que estén todos los hierros perfectamente limpios. Yevisar todos los puntos de soldaduras y descascararlos antes de pintar.
7o que no se limpia al inicio, queda así para siempre. +oten c#mo se realian los cálculos y dimensionamientos, las consideraciones geom;tricas y mecánicas* Compárenlos con los ejecutados .
#e nada sirve el c"lculo si luego se las construyen de este modo.
