Armaduras

6. Armaduras
6.1 Concepto En esta unidad se estudia como determinar las fuerzas internas que actúan en un tipo particular de estructuras conocidas como armaduras. Las armaduras resultan soluciones prácticas y económicas para problemas de ingeniería estructural. ¿Qué cualidad geométrica caracteriza a una armadura?.Una armadura está constituida por cuatro componentes:  Barras.Son elementos rectosy esbeltos (una dimensión es mucho mayor a las otras dos). En lo esencial trabajan a carga axial (algunas veces se articulan en sus extremos). Esto es, debido a su esbeltez y disposición en triángulo, no desarrollan flexión de importancia, por lo que sus momentos internos se consideran nulos. Puede decirse entonces que una barra de armadura trabaja a carga axial.

Tensión (+) 

Compresión(-)

Nudos o nodos.Un nudo se define como un punto en la armadura donde se conectan dos o más barras. Los nudos son los únicos puntos en la armadura donde las barras pueden conectarse, y en los que la armadura puede recibir soporte a través de una serie de apoyos. En este curso se representan los nudos con círculos pequeños.



Apoyos. Representan restricciones al movimiento de un cuerporígido; en el caso particular de esta unidad, una armadura. Dada la restricción al movimiento, un apoyo genera reacciones (fuerzas de reacción). Una serie de apoyos correctamente distribuidos permiten a la estructura permanecer en reposo bajo la acción de fuerzas externas. Existen diferentes tipos de apoyo. En problemas en el plano, se consideran los siguientes tipos de apoyo durante este curso: Apoyo simple  Apoyo articulado 42

Rx

Ry Ry Apoyo simple Apoyo articulado

Casi siempre, los problemas involucrados en este curso consideran apoyos simples (una reacción traslacional perpendicular al plano de apoyo) y apoyos articulados (dos reacciones orientadas conforme a los ejes principales del problema).  Cargas externas concentradas en los nodos. En general, los elementos de unaarmadura trabajan de manera más eficiente si las cargas externas que actúan en ella se aplican en los nudos, ya que esto promueve la axialización del comportamiento de las barras. En caso de que existan cargas distribuidas en estructura soportada por la armadura, o en la armadura misma, es frecuente que se proporcionen mecanismos para llevar las cargas externas y las reacciones a los nudos de laarmadura.

Una armadura simple siempre inicia a partir de un triángulo, el cuál es un sub-ensamblaje estable. B

A

C

Si se añade un nuevo nodo, será posible añadir dos barras más de tal manera de formar un nuevo triángulo. La armadura resultante será estable. B D

A

C

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Una armadura que pueda obtenerse a través de conectar dos nuevas barras por cada nodo que se añade se conoce comosimple. Una armadura simple será estable siempre y cuando se le apoye de manera apropiada. B D

A C

E

Es importante hacer notar que una armadura no tiene que ser una armadura simple para ser estable. Además, es necesario mencionar que es posible que una armadura simple no esté exclusivamente conformada por su-ensambles triangulares.

6.2. Método de los nudos para el análisis dearmaduras El primer método de análisis bajo consideración en este curso para estimar las fuerzas en las barras de una armadura es conocido como Método de los nudos. Este consiste en separar la armadura en sus diferentes componentes (nudos y barras), y establecer el valor que deben desarrollar las barras para mantener en equilibrio cada uno de los nudos de la armadura con las fuerzas externas (incluidaslas reacciones en los apoyos).Para ilustrar los conceptos, considere la siguiente armadura:
B

A

D

C P

Siempre será posible primero determinar las reacciones en los apoyos de la armadura.
B

A

D

C P Cy

Ax Ay

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Una vez establecidas las reacciones en los apoyos, se separa la armadura en sus elementos integrantes (note que deben considerarse explícitamente las fuerzas...