Trabes y Columnas

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Trabes y Columnas

Introducción.
Trabe y columna es un sistema
estructural el cual distribuye cargas a soportes a través
de la disposición de miembros verticales y horizontales.
Los miembros verticales están referidos a postes o
columnas
y
resisten
principalmente
fuerzas
compresivas. Los miembros horizontales están referidos
a vigas o trabes yresisten el volteo y dan equilibrio.
Los postes son muy comunes en la naturaleza. Un
típico ejemplo son las piernas del hombre, los troncos
de los árboles y el tallo de las flores. En contraste, las
vigas horizontales y por lo tanto el sistema de viga y
columna, es prácticamente inexistente en la
naturaleza. Hay muchas formas en la naturaleza que
asemejan el sistema de vigas y columnas, sinembargo
la forma de las vigas es curvilínea. Estas vigas con
formas curvilíneas
no distribuyen ninguna de las
cargas de tensión o compresión con un pequeño o
casi ningún giro.

3.1 Árbol de plátano

Figura 3.1 El árbol de Plátano tiene una ruta de
crecimiento el cual se parece al sistema de trabes y
columnas. Largas ramas horizontales están soportadas
por una rama vertical muy grande. Estarama carga su
propio peso y no tiene que soportar largas cargas o
fuerzas externas.

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3.2 Distribución de cargas. La transmisión de cargas a
través de un sistema de trabes y columnas es
usualmente el método más satisfactorio y eficiente. Los
miembros de este sistema a menudo reflejan la
proporciónde carga que ellos sostienen, como se
ilustra en el siguiente ejemplo.
Figura 3.2 Cuando dos cargas de 150 libras, cada una
situada en una viga, equidistantes al soporte central,
el sistema esta en equilibrio. Figura 3.3 La carga total
trasmitida al terreno es de 300 libras. Si este sistema es
invertido podría ser similar al sistema de viga y
columna. La mitad de las cargas concentradas estrasmitida horizontalmente a cada extremo de la viga
donde es transferida a cada columna y así es
transmitida la carga verticalmente al terreno. Las
columnas soportan cargas de 150 libras a cada lado.
Figura 3.4 Muestra una viga con cargas desiguales
colocadas a diferente distancia del soporte central. Sí
el peso de la carga se multiplica por la distancia a un
soporte en el lado opuesto elmomento será igual y el
sistema estará en equilibrio. Figura 3.5 Sí este sistema
fuese invertido este podría ser similar al sistema de viga
y columna, en el cual la concentración de la carga es
de 300 libras y se encuentra localizada cerca de uno
de los extremos de la viga. Una gran parte de la carga
es transferida al soporte derecho. Esta distribución
desigual de cargas soportadas por lascolumnas es
reflejada en el diferente tamaño de las columnas.

3.2 Equilibrio con cargas iguales

3.3 Cargas iguales en columnas

3.4 Equilibrio con cargas desiguales

3.5 Cargas desiguales en columnas

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Figura 3.6 Las cargas también pueden ser distribuidas
a lo largo de toda la trabe. Esta esla situación más
común de transferencia de cargas. Estas cargas
uniformes son distribuidas a cada una de las
columnas, por lo tanto las columnas tienen un mismo
tamaño. Figura 3.7 Si cargas desiguales son distribuidas
a lo largo de la viga, la distribución de las cargas a las
columnas es desigual, y el tamaño de la columna
debe de variar. Todas las cargas verticales aplicadas
en la vigaserán iguales a la carga total que la
columna pueda soportar y transferir al terreno. La
sumatoria de todas las fuerzas verticales que actúan
hacia abajo debe ser igual a la sumatoria de todas las
fuerzas verticales que actúan hacia arriba, así la
estructura permanecerá en equilibrio.

3.6 Carga uniforme en la viga

3.7 Cargas desiguales en la viga

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