INTRODUCCIÓN A LOS TIPOS ESTRUCTURALES Cátedra Arq. Gloria Diez Profesora Arq. Natalia Bilinski
Trabajo Practico Nº Tema: Barras Grupo N°5 Manuela Terán DNI 36.991.636 Candela Barrios DNI 93.726.206 Agostina Viarengo Viarengo DNI 36.400.022 36.400.022 Daniela Imaray DNI 36.452.814 Camila Salvoni DNI 36.158.221 Magdalena Glenz DNI 35.961.253 PRIMER CUATRIMESTRE 2012 UNIVERSIDAD DE BUENOS AIRES FACULTAD DE ARQUITECTURA, DISEÑO Y URBANISMO
1. Definir y explicar a que llamamos sistemas de vector activo. Los sistemas estructurales de vector activo son sistemas portantes formados por elementos lineales llamados barras en los que la transmisión de fuerzas se realiza por descomposición vectorial, es decir a través de una subdivisión multidireccional de las fuerzas. Estos sistemas efectúan el cambio de dirección de las mismas descomponiendo las exteriores en varias direcciones por medio de dos o más miembros, mantenidos vectorialmente en equilibrio por las fuerzas opuestas convenientes. Estos sistemas, son sistemas de múltiples componentes cuyo mecanismo estriba en la acción concertada de cada una de las piezas comprimidas y extendidas. La composición y descomposición de las fuerzas constituye la esencia del proyecto de cualquier mecanismo resistente, no solamente a las estructuras trianguladas, sino a cualquier otra fórmula (también en superficies curvas y espacios tridimensionales). Las características de los sistemas estructurales de vector activo es la disposición triangulada de las piezas rectas.
2. Defina lo que denominamos barra. Las barras son elementos lineales (rectos), esbeltos (preferentemente cortas por el trabajo a compresión) y rígidos (sólidas por el trabajo a compresión), de sección mínima comparada con sus otras dimensiones. Debido a su reducida sección en relación con su longitud, pueden transmitir solamente esfuerzos en sentido de ésta: es decir, tensiones normales (tracción y/o compresión), piezas comprimidas o extendidas. 3. ¿Cuáles son los esfuerzos simples que desarrollan las barras? Estas estructuras reticulares son capaces de transmitir básicamente esfuerzos axiles de tracción o compresión a lo largo de su eje baricéntrico, esfuerzos paralelos a su eje longitudinal. El sistema de Vector Activo analiza los primeros momentos causados en la estructura, para generar elementos de aporte a resistencia, según el estudio matemático, analizando el comportamiento de todos los cuerpos geométricos, sometiéndolos a esfuerzos de carga y empuje lateral, como se muestra en el siguiente ejemplo del análisis de un cuadrado. 4. Desarrolle gráficamente el sistema de las cargas ¿Cuál es la figura geométrica utilizada para la generación del sistema? ¿Por qué? Las barras ensambladas forman una composición estable con forma un triangulo, ya que las piezas comprimidas o extendidas, ensambladas triangularmente, forman una composición estable y completa en sí misma que, si se sustenta convenientemente, es capaz de recibir cargas asimétricas y variables, transmitiéndolas a los extremos. Resisten las cargas permanentes del edificio y las accidentales provocadas por el viento y las acciones sísmicas. La variedad de formas que es posible obtener a partir de la asociación de triángulos es prácticamente ilimitada y por lo tanto también es ilimitada la posibilidad formal de este tipo estructural. Pueden adaptarse y ofrecer soluciones a una gran cantidad de programas. Las estructuras pueden ser planas (cuando todas sus barras pertenecen al mismo plano) o espacial (cuando las barras que concurren a cualquiera de sus nudos no están contenidas en el mismo plano.
Las barras están sometidas a esfuerzos de tracción o compresión según su posición y la dirección de la carga.
5. ¿Cómo se vinculan las barras en este sistema? ¿Por qué? Las articulaciones a las que concurren dos o más barras se denominan nudos y se suponen idealmente desprovistos de rozamiento. Las barras esta convenientemente vinculadas entre sí, de manera que cualquier forma posible resulte de a combinación de sistemas triangulados. Gracias a esa articulación, solo es posible transmitir fuerzas sin permitir el giro o momento flector dentro de dicho sistema. 6. Materiales: mencionar y clasificar según sus cualidades distintos tipos de materiales aptos para desarrollas barras y diseñar piezas componentes de este sistema Las cerchas se hacen de madera, de hierro o de hormigón armado, a veces también se hacen mixtas, con elementos de hierro y otros de madera. Las cerchas de madera se hacen de maderas duras de buena calidad y estacionamiento; se suele hacerlas de pinotea, curupay, ñandubay, etc. Las distintas barras se hacen utilizando piezas escuadradas que son ligada mediante ensambles simples, reforzados con burlones, abrazaderas y chapas de hierro. Las cerchas de hierro son usadas en los casos de tenerse grandes luces o donde se quiera asegurar más efectivamente la incombustibilidad de los materiales de los elementos resistentes. Cuando se trata de grandes luces, más de 20 metros las cerchas de madera resultan caras y convienen la de hierro que además de incombustibles y económicas, resultan de mayor esbeltez en sus líneas. La construcción, en general, se realiza utilizando perfiles laminados normales, los cuales se colocan de a dos para cada barra; los nudos se resuelven por medio de chapas de hiero a las cuales se unen las barras, un perfil de cada lado; estas chapas se llaman “escudos” ; las uniones se consiguen mediante bulonado, remache o soldadura.
Las chapas utilizadas para hacer los nudos son de espesores comprendidos entre 8 y 16 mm., según los casos. Las uniones con burlones(tornillos con tuercas) o con roblones (remaches) de hierro, requieren diámetros comprendidos entre 12 y 19 mm. También se hacen cerchas mixtas en las barras comprimidas se realizan en madera y las extendidas, en hierro.
Las cerchas de hormigón armado son de uso restringido ya que además de su peso relativamente grande frente al de cerchas de hierro o de madera, tienen un costo elevado; no obstante, su mayor aplicación esta en aquellas construcciones donde la incombustionabilidad de los materiales sea factor preponderante. Tienen también la ventaja de su menor costo de conservación.
7. Definir y desarrollar gráficamente sistemas triangulados planos a- De cordones paralelos En esta tipología, las barras reciben el nombre de cordón superior, cordón inferior, diagonales y montantes. Viga Pratt: se usa generalmente para luces medianas y grandes (superior a los 100 metros) con alturas de entre 1/5 y 1/8 de luz las diagonales que son las barras de mayor longitud trabajan a tracción y las montantes están comprimidas.
Viga Wowe: Se usan especialmente en las luces medianas y en las barras diagonales trabajan a compresión y en las montantes a tracción.
Viga Warren: Se usan en luces reducidas, medianas y grandes, presentan la ventaja que la malla es menos tupida. Las barras montantes tienen la finalidad de reducir las luces en las barras comprimidas o reducir la flexión en las barras traccionadas (cordón inferior) cuando las vigas toman grandes luces conviene darles una forma arqueada de manera que los tramos internos ganen altura y con ella su momento de inercia, conforme aumente el momento flector.
b- De cordones no paralelos: Armaduras, cerchas o cabriadas: Son usadas para sostener cubiertas con pendiente. Constan vascamente de elementos superiores, que conforman el cordón superior y se denominan pares, elementos inferiores que se denominan tensores y elementos intermedios que según su ubicación en el espacio se clasifican en montantes, si fueran verticales o diagonales si siguieran esa dirección. Las más conocidas son:
8. Definir y desarrollar gráficamente según sus curvas generatrices sistemas curvos triangulados a- Simple curvatura Sistemas Curvos Triangulados de sectores que van formando superficies de simple curvatura, por ejemplo superficies. Cilíndricas. La combinación de estos sectores puede cubrir plantas de forma triangular, cuadrada, rectangular, hexagonal, octogonal, etc.
b- Doble curvatura total positiva Sistemas Curvos Triangulados de sectores que van formando superficies de doble curvatura total positiva, por ejemplo superficies esféricas. Con estas superficies se pueden cubrir plantas de variadas formas, pero fundamentalmente para cubrir plantas circulares. Las cúpulas geodésicas son unos de los más interesantes tipos de superficies de doble curvatura total positiva, éstas se basan en la mutación de un icosaedro. La principal ventaja de estas cúpulas reside en que el número de elementos, figuras, superficies y lados desiguales, se reduce a un mínimo lo que permite la
prefabricación de estas estructuras.
c- Doble curvatura total negativa Sistemas Curvos Triangulados de sectores que van formando superficies doble curvatura total negativa, por ejemplo superficies. Con forma de paraboloide hiperbólico. Con la combinación de varios sectores se pueden cubrir plantas de forma triangular, cuadrada, rectangular, hexagonal, octogonal, etc.
9. Definir y desarrollar gráficamente sistemas reticulados espaciales o estereoestructuras ¿Cuál es la figura básica de generación de esta variante del sistema? Analizar y graficar la aplicación de este sistema de resolución de edificios de altura, pórticos, etc. Una estereoestructura se comporta como una losa armada en 2 direcciones y sometida a flexión. Los cordones superior (comprimido) e inferior (traccionada) toman los esfuerzos axiles. Los cordones inclinados toman los esfuerzos de resbalamiento Estas estructuras son aptas para cubrir grandes luces, también denominadas estero estructuras. Los tipos más comunes emplean como elemento base las pirámides de base cuadrada, de dos napas y dos direcciones octogonales, también utilizando tetraedros regulares. Sistemas planos triangulados asimilables a pórticos: son sistemas bi-articulados o triarticulados, de eje inclinado u horizontal con o sin voladizos
Sistemas planos triangulados asimilables a arcos: Se puede utilizar para la materialización de arcos con dos o tres articulaciones.
Sistemas planos triangulados como estructuras verticales para edificios de altura: los edificios de altura están sometidos a diversas cargas teniendo importa
10. ¿Por qué razones elegiría un sistema de barras al momento de hacer una propuesta arquitectónica? Los sistemas de vector activo tienen grandes ventajas como sistema estructural vertical para edificios de gran altura. Compuestos de forma conveniente pueden combinar las funciones estructurales de agrupación lineal de las cargas, de transmisión directa de éstas, y de estabilidad lateral contra el viento. Los sistemas estructurales de vector activo, a causa de sus ilimitadas posibilidades de expansión en las tres dimensiones con elementos normalizados y con un mínimo de obstrucción del espacio, constituyen la forma estructural conveniente para las dinámicas ciudades del futuro. Constituyen mecanismos que pueden dirigir las fuerzas y transmitir las cargas a grandes distancias sin soportes intermedios, sistemas estructurales activos vectorialmente. 11. Complementar el trabajo de resolución de este cuestionario con la información de la obra de arquitectura asignada por el docente.
