Analisis de armaduras

CAPÍTULO 4 ANÁLISIS DE ARMADURAS Las armaduras se pueden definir como estructuras formadas por barras rectas unidas mediante pasadores lisos, denominados nudos. Los nudos o pasadores constituyen los puntos de aplicación de las cargas, considerando que éstas son transferidas a las barras, solo como fuerzas axiales de tensión o de compresión. En realidad las barras en las armaduras están conectadasmediante uniones atornilladas, roblonadas, remachadas o soldadas a una placa, por lo cual no solamente se encuentran sometidas a las mencionadas fuerzas axiales de tensión o compresión sino también a momentos de flexión, aunque se idealizan como pasadores con el fin de simplificar su análisis, constituyendo una aproximación aceptable. Las armaduras se usan en techos y en puentes, como estructuraseconómicas, por las grandes cargas que soportan en relación con su bajo peso. En la Figura 1 se muestran las armaduras más utilizadas en techos y en puentes.

Figura 1 Armaduras Típicas para techos y Puentes

Fuerzas Internas y Externas El análisis de una armadura consiste en hallar las fuerzas soportadas por cada una de las barras definiendo además su sentido, o sea indicando si seencuentran a tensión o a compresión.

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En una armadura es importante diferenciar entre fuerzas internas y externas. Mientras que las fuerzas internas se refieren a las soportadas por cada una de las barras, para definir las externas es necesario considerar la armadura como un cuerpo rígido, sometida a las fuerzas aplicadas más las reacciones en los apoyos, las cuales constituyen dichas fuerzasexternas. Para hallar las fuerzas soportadas por las barras o fuerzas internas, es necesario encontrar primero las fuerzas externas. Para tal fin se trata la armadura como un cuerpo rígido en equilibrio en donde resultan definidas las fuerzas desconocidas, como las reacciones en los apoyos, a partir del respectivo diagrama de cuerpo libre y la utilización de las ecuaciones de equilibrio. Posteriormentese calculan las fuerzas en las barras aplicando uno de los dos procedimientos denominados: método de los nudos o método de las secciones. Barras a Tensión y a Compresión Consideremos la armadura mostrada en la Figura 2, compuesta por las barras AB, AC y BC y los apoyos de pasador liso en A y de rodillos en C, la cual es sometida a una fuerza vertical de magnitud F, aplicada en el punto B.Figura 2 Fuerzas en una Armadura Sencilla Si efectuamos un corte en la barra AC, la tendencia de la armadura será la de abrir la distancia AC, lo cual es impedido por las fuerza F1 y – F1 ofrecidas por la barra, como se indica en la Figura 2(b). Debido a que las fuerzas de reacción ejercidas por la barra son dirigidas hacia adentro, con el fin de impedir su alargamiento, entonces la barra AC seencuentra sometida a tensión. Si realizamos ahora cortes en las barras AB y BC, el punto B tiende a bajar y a acortarse las distancias AB y AC, lo cual es impedido por las respectivas barras, mediante las fuerzas F2 y – F2, F3 y – F3, como se aprecian en la Figura 2(c). El hecho de que las barras se encuentran ejerciendo fuerzas dirigidas
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hacia afuera, con el fin de impedir su acortamiento,indica que las barras AB y BC se encuentran sometidas a compresión. Método de los Nudos El método de los nudos para encontrar las fuerzas en cada una de las barras, que como ya se ha dicho, constituyen las fuerzas internas de la armadura, se basa en el hecho de que al encontrarse toda la armadura en equilibrio, asimismo se hallarán también en equilibrio cada uno de los nudos o puntos de carga. Solo queen cada nudo son concurrentes tanto fuerzas externas, o sea aplicadas o reacciones, así como fuerzas internas o correspondientes a la barras. El método de los nudos consiste en el análisis individual de equilibrio nudo por nudo, efectuando un recorrido en forma consecutiva por cada uno de ellos hasta llegar al nudo en donde se encuentra la barra requerida. Entonces, para hallar la fuerza en una...