ANALISIS DE ARMADURA El análisis estructural es el proceso de cálculo y determinación de los efectos de las cargas y las fuerzas internas en una estructura., edificio u objeto. El análisis estructural es particularmente importante para que los ingenieros estructurales se aseguren de comprender completamente las rutas de carga y los impactos que las cargas tienen en su diseño de ingeniería.. Permite a los ingenieros o diseñadores garantizar que un equipo o estructura sea seguro para su uso bajo las cargas estimadas que se espera que soporte. El análisis estructural se puede realizar durante el diseño, pruebas o posconstrucción y generalmente representarán los materiales utilizados, geometría de la estructura y cargas aplicadas. El análisis estructural generalmente analiza elementos estructurales individuales, y las fuerzas que sufren. Un ingeniero estructural analizará los resultados del análisis estructural para vigas, losas, cables y paredes. Todos estos elementos tienen fuerzas aplicadas., tales como cargas de viento, cargas muertas (como el peso propio) y vivir cargas (como personas o vehículos). Por lo tanto, es importante que el ingeniero revise cómo se comporta cada uno de estos elementos bajo estas cargas. Este es el enfoque central del análisis estructural. ARMADURAS ESTATICAMENTE DETERMINADA Una estructura es estáticamente determinada (isostática) si se pueden conocer sus fuerzas internas por medio de las ecuaciones de equilibrio estático, es decir, que puede analizarse bajo los principios de la estática. Esto pasa cuando la cantidad de condiciones de respuesta de la estructura es igual a las ecuaciones que se tienen que plantear para despejarlas, de forma que resulta posible encontrar su comportamiento bajo este método. TIPOS DE FUERZAS EN ARMADURA Braguero Pratt Un truss Pratt se ha utilizado en los últimos dos siglos como un método de truss efectivo. Los miembros verticales están en compresión., mientras los miembros diagonales están en tensión. Esto simplifica y produce un diseño más eficiente ya que el acero en los miembros diagonales (en tensión) puede ser reducido. Esto tiene algunos efectos. - Reduce el costo de la estructura debido a miembros más eficientes, Reduce el peso propio y facilita la construcción de la estructura.. Este tipo de truss es el más apropiado para tramos horizontales., donde la fuerza es predominantemente en dirección vertical. Warren Truss Warren Truss es otro sistema de estructura de celosía muy popular y se identifica fácilmente por su construcción a partir de triángulos equiláteros. Una de las principales ventajas de un Warren Truss es su capacidad para distribuir la carga de manera uniforme en varios miembros diferentes.; Sin embargo, esto es generalmente para los casos en que la estructura está sufriendo una carga extendida (una carga distribuida). Su principal ventaja es también la causa de su desventaja. - la estructura del truss sufrirá una fuerza concentrada bajo una carga puntual. Bajo estos escenarios de carga concentrada, la estructura no es tan buena para distribuir la carga de manera uniforme entre sus miembros. Por lo tanto, el tipo de armadura Warren es más ventajoso para cargas extendidas, pero no es adecuado donde la carga se concentra en un solo punto o nodo. K Truss El K Truss es una versión un poco más complicada del Pratt Truss. Su principal diferencia es que los miembros verticales se han acortado. - mejorando su resistencia contra el pandeo. Sin embargo, tiene ventajas y desventajas similares a la Truss Pratt y, aunque no se usa ampliamente, es un diseño fuerte. Una de sus principales desventajas es que los miembros no siempre se comportan como se esperaba. Un miembro puede estar en compresión bajo un escenario de carga y en tensión bajo otro. Esto puede significar que la estructura puede no ser diseñada de manera óptima - ya que A continuación se muestra un ejemplo de una configuración KTruss y su reacción bajo una carga aplicada. Howe Truss Las armaduras de Howe son esencialmente lo opuesto a las armaduras de Pratt en términos de geometría. De hecho, mirando una armadura de Pratt al revés visualizará una especie de armadura de Howe. Toda la estructura sigue siendo relativamente igual., pero las llaves diagonales ahora están ocupando las articulaciones opuestas o desocupadas. Este interruptor en posición de los miembros diagonales tiene un efecto estructural muy importante. Fink Truss La cercha Fink en su forma más básica tiene miembros web que siguen un patrón en V que puede repetirse varias veces.. Como los acordes superiores se inclinan hacia abajo desde el centro, el patrón V se vuelve notablemente más pequeño. Como las armaduras Fink dependen más de miembros diagonales, pueden ser muy eficientes para transmitir cargas al soporte. Los derivados de la armadura Fink incluyen los tipos de armadura Double Fink y Fan. Las cerchas de doble Fink son esencialmente cerchas de Fink que repiten el patrón dos veces a cada lado. Si la cercha Fink más básica se puede caracterizar por una doble V, entonces un doble fink se vería como un doble W. Las celosías de los ventiladores son esencialmente celosías Fink que tienen a sus miembros web "desplegados" desde las uniones en la parte inferior, generalmente la adición de miembros verticales. METODO Y APLICACIÓN DE LOS NODOS EN 2D Y 3D El método de los nodos o método de los nudos, consiste en el planteamiento de equilibrio mecánico de cada uno de los nodos o nudos de una armadura simple. Un nodo es cada uno de los puntos donde concurren dos o más barras. El equilibrio global de la estructura implica que el equilibrio local de cada uno de los nodos. Para que el método de los nodos sea aplicable a una estructura concreta deben cumplirse algunas condiciones geométricas, entre ellas: • • Que la estructura tenga nodos articulados o se comporte de manera similar a una estructura de nodos articulados. Que el número de barras sea inferior a una cierta cantidad dada por el número de barras: • Para armaduras bidimensionales con fuerzas de trabajo sobre su plano el número de nodos y el número de barras debe satisfacer: . Si el número de barras es inferior se tiene un mecanismo para le cual puede no existir equilibrio, y si el número de barras es superior el número de esfuerzos incógnita supera al de ecuaciones de la estática linealmente independientes. • Para una estructura tridimensional, la relación es . METODO Y APLICACIÓN DE LAS SECCIONES EN 2D Y 3D Dada una estructura formada por barras articuladas, en la que las cargas están aplicadas sobre los nudos (o articulaciones) y en la que el peso de las barras es despreciable frente a dichas cargas, la única solicitación en las secciones transversales de sus barras será el esfuerzo normal (reacciones en un sólido biarticulado plano). En ocasiones, interesa conocer el valor de los esfuerzos normales de algunas barras, sin analizar toda la estructura como se hace en el método de los nudos. Para estos casos, se utilizará el método de las secciones imaginando que la estructura está seccionada precisamente por aquellas barras cuyos esfuerzos normales se quiere determinar. Este método se utiliza para determinar las fuerzas internas o solicitaciones en una sección transversal de una viga. La aplicación particular del método de las secciones para estructuras articuladas se denomina método de Ritter. Las ecuaciones de equilibrio determinan estas fuerzas normales, siempre que el número de barras cortadas no sea superior a tres.
