Análisis Estructural de Armadura Plana para Cubierta

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ANÁLISIS ESTRUCTURAL II FIAG

ANÁLISIS DE UNA ARMADURA PLANA PARA CUBIERTA

I. OJETIVOS:

Realizar el análisis estructural de una armadura, usando el

reglamento y respetando las normas peruanas.

Aplicar para el análisis, el método de la rigidez para el cálculo de

la estructura (armadura plana).

Utilizar algún software para análisis estructural de la armadura

plana para cubierta.

II. MEMORIA DESCRIPTIVA DEL PROYECTO:

PROYECTO : Análisis de una armadura plana para cubierta

UBICACIÓN : Distrito : Tacna

Provincia : Tacna

Región : Tacna

2.1.- Antecedentes

La estructura será usada como almacén, la cubierta será de

armadura de acero en cuatro tramos.

2.2.-Generalidades

- Dimensiones

Perímetro : 50 m

Área : 144 m2

- Condiciones

Las condiciones en este local para el uso de almacén serán

adecuadas y acondicionada según el reglamento nacional de

edificaciones para su debido uso.

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2.3- Descripción del proyecto

Para el análisis estructural de la edificación que está destinada para

farmacia presenta las siguientes cargas de acuerdo a las normas

peruanas de estructuras E -20.

La altura de piso terminado a fondo de techo es:

Primer piso : 4m

El techado será con calaminas de asbesto.

La armadura y los largueros serán de acero

III. CONCEPTOS BASICOS:

ARMADURA

Se denomina armadura la estructura formada por un conjunto de piezas

lineales (de madera o metálicas) ensambladas entre sí, que se utiliza para

soporta la cubierta inclinada de algunos edificios. La disposición de la cubierta,

a una dos, tres, cuatro o más aguas, influye lógicamente en la característica de

la armadura que debe sostenerla. Frecuentemente las armaduras

estructuralmente son celosías planas, aunque existen armaduras de otro tipo

que no son celosías.

En un primer apartado se explica cómo se organizan las distintas piezas de la

armadura para soportar los esfuerzos de tracción y compresión. A continuación

se exponen algunos tipos de armadura, caracterizando cada caso el modo en

que se sitúan o ensamblan entre sí las distintas piezas.

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PARTES DE UNA ARMADURA

En la armadura de una cubierta se distinguen los "cuchillos" formados por un

conjunto de piezas situadas en un plano vertical de modo que permite salvar la

luz del edificio, y que sirve para apoyar en ellos otras piezas situadas en el

plano de los faldones de la cubierta. Los cuchillos están formados básicamente

por dos piezas (llamadas pares) inclinadas que se unen en la cumbrera y se

apoyan en los muros laterales. Los dos extremos inferiores de los dos pares

quedan unidos por una tercera pieza denominada tirante. Cuando el ancho que

debe salvar el cuchillo es grande suele disponerse otra pieza (el pendolón) que

une el encuentro superior de los dos pares con el punto medio del tirante.

En el plano de los faldones, se sitúa la viga caballete o cumbrera, que une los

puntos superiores de los cuchillos, la carrera situada debajo de los extremos

inferiores de los pares, de modo que es en ello donde realmente se apoyan los

cuchillos, a la carrera también se le llama parhilera y durmiente; uniendo unos

cuchillos con otros a espacios regulares a los largo de cada par se sitúan las

correas, y perpendiculares a ellas, y por tanto también a los cerramientos del

edificio, cargan los cabios. Sobre estos se sitúan una tablazón de madera,

denominado a veces enlatado, que es el que sostiene directamente las tejas o

placas de cubierta.

También se denomina armadura a las barras de acero que se disponen en el

interior del hormigón armado para completar su capacidad portante.

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DISTINTOS TIPOS DE ARMADURAS DE CUBIERTA

Teniendo en cuenta el modo en que se organizan las piezas que componen la

armadura se distinguen los siguientes tipos:

Armadura de dos aguas. La que forma dos vertientes para arrojar de

cada lado del edificio las aguas llovedizas lejos de sus muros.

Armadura molinera. Aquélla cuyos pares cargan sobre las paredes en

dirección perpendicular y sobre ellos se ponen los ramajes, zarzos,

cañas o tablas paralelas a las paredes y encima, las tablas con dirección

opuesta.

Armadura de paripicadero. Lo mismo que la armadura molinera con la

diferencia de que los pares se asientan sobre soleras y carreras con los

cortes de picadero y embarbillado o patilla.

Armadura de pendolón. Armadura de dos aguas cuyos pares

apoyándose oblicuamente con varios cortes de patilla, barbilla y

despalmado en los extremos del tirante, elevan sus testas a sostener el

pendolón con el corte despalmado y barbilla. Una armazón así dispuesta

se llama forma y estas formas se hacen de uno o más pendolones y con

dobles pares se colocan a distancias proporcionadas para cargar sobre

ellas las vigas que han de sostener el entablado de la cubierta: se usan

en los grandes vanos de los templos, teatros, etc.

Armadura de tijera. Aquélla cuyos pares se enlazan en su extremo

superior a media madera cruzándose y se apoyan en el embarbillado o

patilla sobre los estribos y tirantes con alguna distancia. Sobre los pares

se colocan las viguetillas paralelas a las paredes y encima las tablas con

dirección opuesta.

Armadura parilera La que se compone de un madero llamado hilera que

está en medio del edificio en la dirección de su longitud y de otros

llamados pares que desde la parte superior de las paredes que hay en

cada lado de la hilera van a juntarse con ésta formando ángulo.

Armadura quebrantada. La que se compone de dos armaduras, la una

inclinada como las comunes y la otra, que es la superior, como echada

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por manera que parece una armadura por hilera cuyos pares se han

roto.

Armadura rota. La de una techumbre que forma la ventana de una

buhardilla.

CONFIGURACIÓN DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES

Una armadura es una configuración estructural de elementos, generalmente

soportada solo en sus extremos y formada por una seria de miembros rectos

arreglados y conectados uno a otro, de tal manera que los esfuerzos

transmitidos de un miembro a otro sean axiales o longitudinales a ellos

únicamente; esto es, de tensión o compresión.

Configuración completa. Es aquella que se compone del número mínimo de

miembros necesarios para formar una estructura hecha completamente de

triángulos.

Configuración incompleta. Es un entramado no compuesto totalmente de

triángulos (figura 8.2). Para cargas simétricas esta configuración puede ser

estable, pero si la carga es asimétrica, ocurrirá una distorsión que puede

provocar falla. Una configuración incompleta se considera que es inestable y

siempre debe eludirse.

Configuración redundante. Es un entramado que contiene un número de

miembros mayor que el requerido para formar el número mínimo de triángulos.

En la armadura (figura 8.3), se muestran dos diagonales en el tablero central;

una de las diagonales se llama miembro redundante. Sin embargo en la

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práctica estas dos diagonales, formadas de varillas, se usan

frecuentemente; como las varillas son capaces de resistir únicamente fuerzas

de tensión, de las dos varillas diagonales en el tablero, solamente una de ellas

actuara a la vez.

Para el caso de cargas asimétricas, el miembro que resiste una fuerza de

tensión trabajara, mientras que la otra diagonal, no estará trabajando. Si se

emplea solamente una diagonal, esta deberá ser capaz de resistir tanto

compresión como tensión, dependiendo de las magnitudes relativas de las

cargas aplicadas.

TIPOS DE ARMADURAS PARA TECHO

Las armaduras se clasifican según la forma en que se combinen los diferentes

sistemas de triangulación y frecuentemente toman el nombre del primer

ingeniero que ha empleado ese tipo particular de Armadura.

Las cuerdas superiores e inferiores pueden ser paralelas o inclinadas, la

armadura puede tener claro simple o continua y los miembros de los extremos

pueden ser verticales o inclinados.

Las armaduras pueden también tomar nombre según su aplicación, tales como

las de carretera, de ferrocarril o de techo.

La armadura más sencilla que existe es la armadura tipo “A” que enseguida se

muestra:

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Al igual que la armadura de montante maestro:

A continuación se muestran otras armaduras utilizadas comúnmente en techos:

Esta armadura tipo Pratt es utilizada en un invernadero que soporta un techo

de lámina traslucida, largueros CF, las armaduras están soportadas por perfiles

de sección en caja, y los nudos están atornilladas a placas.

Las armaduras comúnmente usadas para techo son las armaduras Pratt, Howe

y Warren. Difieren en la dirección de los miembros diagonales al alma. El

número de paneles depende del claro. La armadura tipo Howe puede ser

empleada para salvar claros hasta de 30 metros, sus diagonales trabajan a

compresión y las rectas a tensión.

La armadura tipo Pratt se adapta mejor a construcción de acero que de

madera.

A comparación con la armadura tipo Howe que es usada comúnmente en

construcción de madera.

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Se observa en la foto una armadura Warren utilizada para estacionamiento de

maquinaria agrícola, formada por par de ángulos espalda con espalda, con

largueros CF que soporta un techo de lámina, las uniones están soldadas, la

armadura esta soportada por columnas circulares de concreto.

Se observa en la foto, una armadura tipo belga, formada por dos ángulos

espalda con espalda, de largueros se tienen canales CF que soportan un techo

de lámina, con las uniones soldadas, esta armadura esta apoyada en columnas

de concreto reforzado

Las armaduras Warren y Pratt pueden ser utilizadas económicamente en

techos planos para claros entre 12 y 38 metros (40 y 125 pies) y si bien han

sido usadas para claros tan grandes como 61 metros (200 pies). La Warren es

generalmente más satisfactoria que la Pratt. Los techos pueden ser

completamente planos para los claros que no excedan de 9 ó 12 metros (30 ó

40 pies).

Para techos con pendiente fuerte con declives de 12.7 ó 15.2 cm por metro (5 ó

6 pulgadas por pie) la armadura Fink es muy popular. Las armaduras Pratt y

Howe también pueden usarse para pendientes fuertes pero generalmente no

son tan económicas.

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La estructura Fink ha sido utilizada para claros del orden de 36.5 metros

(120 pies). Un techo que la hace más económica es que la mayoría de los

miembros están en tensión, mientras que los sujetos a compresión son

bastantes cortos. Las armaduras Fink pueden ser divididas en un gran número

de triángulos y coincidir caso con cualquier espaciamiento de largueros.

El techo diente de sierra se usa principalmente para los talleres, su propósito

es ayudar en la distribución de la luz natural sobre las áreas de piso cubiertas.

Ayuda a tener claros de hasta 15 metros. Este tipo de armadura es de forma

asimétrica así como también lo son sus cargas.

La armadura tipo belga se caracteriza por tener las diagonales perpendiculares

a la cuerda superior y la cuerda inferior en tensión. Es una de las armaduras

más empleadas para techos. Pueden salvar claros hasta de 30 metros.

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La armadura Polonceau se puede emplear para salvar claros de hasta 24

metros. Se menciona también que se pueden tener otras formas de las

armaduras anteriormente mencionadas, como se muestran a continuación.

Para facilitar el estudio de las armaduras se hacen las siguientes suposiciones:

• Las uniones de los miembros se hacen por medio de pasadores

lisos. En la práctica las uniones se hacen por medio de láminas

llamadas cartelas, que pueden estar atornilladas, remachadas o

soldadas con los elementos de la estructura.

• Las fuerzas que va a soportar se ejercen sobre las uniones.

• El peso de los elementos es despreciable en comparación con las

cargas aplicadas.

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DISEÑO DE ARMADURAS

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Una armadura se diseña de tal modo que las fuerzas en sus miembros sean

capaces de mantener en equilibrio a las fuerzas externas. El equilibrio consiste

en fuerzas cuyos efectos combinados no producen movimiento ni alterna el

estado de reposo, todos los problemas relativos de armaduras para techo

tienen como dato fundamental la condición de equilibrio.

CARGAS EN ARMADURAS PARA TECHOS

CARGAS VIVAS

CARGAS DE VIENTO

Las cargas de viento se han estudiado ampliamente en años recientes,

particularmente para las grandes estructuras de muchos pisos. Por lo general,

para estructuras elevadas, se deben efectuar estudios en los túneles de viento,

para determinar las fuerzas del viento sobre la estructura. Para estructuras más

pequeñas de forma regular con alturas del orden de los 100 ft ó unos 30 m,

resulta satisfactorio usar la presión del viento estipulada en el código apropiado

de construcción.

En el caso del Perú miraremos la norma E-020 (CARGAS)

12.- CARGAS DEBIDAS AL VIENTO

GENERALIDADES

La estructura, los elementos de cierre y los componentes exteriores de todas

las edificaciones expuestas a la acción del viento, serán diseñados para resistir

las cargas (presiones y succiones) exteriores e interiores debidas al viento,

suponiendo que éste actúa en dos direcciones horizontales perpendiculares

entre sí. En la estructura la ocurrencia de presiones y succiones exteriores

serán consideradas simultáneamente.

12.2. CLASIFICACIÓN DE LAS EDIFICACIONES

Tipo 1. Edificaciones poco sensibles a las ráfagas y a los efectos dinámicos del

viento, tales como edificios de poca altura o esbeltez y edificaciones cerradas

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con cobertura capaz de soportar las cargas sin variar su geometría. Para

este tipo de edificaciones se aplicará lo dispuesto en los Artículos 12 (12.3) y

12 (12.4).

Tipo 2. Edificaciones cuya esbeltez las hace sensibles a las ráfagas, tales como

tanques elevados y anuncios y en general estructuras con una dimensión corta

en la dirección del viento. Para este tipo de edificaciones la carga exterior

especificada en el Artículo 12 (12.4) se multiplicará por 1,2.

Tipo 3. Edificaciones que representan problemas aerodinámicos especiales

tales como domos, arcos, antenas, chimeneas esbeltas y cubiertas colgantes.

Para este tipo de edificaciones las presiones de diseño se determinarán a partir

de procedimientos de análisis reconocidos en ingeniería, pero no serán

menores que las especificadas para el Tipo 1.

VELOCIDAD DE DISEÑO

La velocidad de diseño del viento hasta 10 m de altura será la velocidad

máxima adecuada a la zona de ubicación de la edificación (Ver Anexo 2) pero

no menos de 75 Km/h. La velocidad de diseño del viento en cada altura de la

edificación se obtendrá de la siguiente expresión.

CARGA

𝑉ℎ = 30(4/10)0.22

𝑉ℎ = 24.52

EXTERIOR DE VIENTO

La carga exterior (presión o succión) ejercida por el viento se supondrá estática

y perpendicular a la superficie sobre la cual actúa. Se calculará mediante la

expresión:

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𝑃ℎ = 0.005 × 0.8 × (24.52)2

𝑃ℎ = 2.41 𝑘𝑔𝑓/𝑚2

CARGA INTERIOR DE VIENTO

Para el diseño de los elementos de cierre, incluyendo sus fijaciones y anclajes,

que limitan en cualquier dirección el nivel que se analiza, tales como paneles

de vidrio, coberturas, alféizares y elementos de cerramiento, se adicionará a las

cargas exteriores calculadas según el Artículo 12 (12.4), las cargas interiores

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(presiones y succiones) calculadas con los factores de forma para presión

interior de la Tabla 5

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CARGAS MUERTAS

Las cargas muertas incluyen el peso de todos los materiales de construcción

soportados por la armadura y las cargas vivas incluyen las cargas de nieve y

viento. Las cargas muertas se consideran como: cubierta del techo, largueros,

viguetas de techo y contraventeos, plafón, cargas suspendidas y el peso propio

de la armadura. Las cargas muertas son fuerzas verticales hacia abajo, y por

esto, las reacciones o fuerzas soportantes de la armadura son también

verticales para esas cargas.

Materiales para techado

Los materiales que constituyen la cubierta del techo pueden ser las siguientes

que se muestran en el cuadro, en donde se proporciona los pesos

aproximados.

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CÁLCULO DE CARGAS EN CADA NUDO (MUERTA Y VIVA)

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PARA EL NUDO 1

= 0.275 × 5.0

= 1.375𝑚2

= 0.275 × 3.0

= 0.825𝑚2

Cálculo peso del larguero

22.76𝑘𝑔

𝑚× 5𝑚 = 113.8𝑘𝑔

𝑃 =113.8𝑘𝑔

1.375𝑚2= 82.76𝑘𝑔/𝑚2


22.76𝑘𝑔

𝑚× 3𝑚 = 68.28𝑘𝑔

𝑃 =68.28𝑘𝑔

0.825𝑚2= 82.76𝑘𝑔/𝑚2

Cargas Muertas

Techo asbesto 29.28𝑘𝑔/𝑚2

Peso del larguero 82.76𝑘𝑔/𝑚2

112.04𝑘𝑔/𝑚2

Cargas Muertas



112.04𝑘𝑔/𝑚2

Carga muerta por panel

55.44𝑘𝑔

𝑚2× 1.375𝑚2 = 76.23𝑘𝑔


55.44𝑘𝑔

𝑚2× 0.825𝑚2 = 45.738𝑘𝑔

Carga total

𝑔 = .𝑚 .

𝑔 = 76.23 2.41 × 1.375

𝑔 = 79.54𝑘𝑔

Carga total

𝑔 = .𝑚 .

𝑔 = 45.738 2.41 × 0.825

𝑔 = 47.73𝑘𝑔

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PARA EL NUDO 2

= 0.87 × 5.0

= 4.35𝑚2

= 0.87 × 3.0

= 2.61𝑚2


22.76𝑘𝑔

𝑚× 5𝑚 = 113.8𝑘𝑔

𝑃 =113.8𝑘𝑔

4.35𝑚2= 26.16𝑘𝑔/𝑚2


22.76𝑘𝑔

𝑚× 3𝑚 = 68.28𝑘𝑔

𝑃 =68.28𝑘𝑔

2.61𝑚2= 26.16𝑘𝑔/𝑚2

Cargas Muertas



55.44𝑘𝑔/𝑚2

Cargas Muertas



55.44𝑘𝑔/𝑚2


55.44𝑘𝑔

𝑚2× 4.35𝑚2 = 241.16𝑘𝑔


55.44𝑘𝑔

𝑚2× 2.61𝑚2 = 144.69𝑘𝑔

Carga total

𝑔 = .𝑚 .

𝑔 = 241.16 2.41 × 4.35

𝑔 = 251.64𝑘𝑔

Carga total

𝑔 = .𝑚 .

𝑔 = 144.69 2.41 × 2.61

𝑔 = 150.98𝑘𝑔

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PARA EL NUDO 3

= 0.58 × 5.0

= 2.9𝑚2

= 0.58 × 3.0

= 1.74𝑚2


22.76𝑘𝑔

𝑚× 5𝑚 = 113.8𝑘𝑔

𝑃 =113.8𝑘𝑔

2.9𝑚2= 39.24𝑘𝑔/𝑚2


22.76𝑘𝑔

𝑚× 3𝑚 = 68.28𝑘𝑔

𝑃 =68.28𝑘𝑔

1.74𝑚2= 39.24𝑘𝑔/𝑚2

Cargas Muertas



68.52𝑘𝑔/𝑚2

Cargas Muertas



68.52𝑘𝑔/𝑚2


68.52𝑘𝑔

𝑚2× 2.9𝑚2 = 198.71𝑘𝑔


68.52𝑘𝑔

𝑚2× 1.74𝑚2 = 119.22𝑘𝑔

Carga total

𝑔 = .𝑚 .

𝑔 = 198.71 2.41 × 2.9

𝑔 = 205.70𝑘𝑔

Carga total

𝑔 = .𝑚 .

𝑔 = 119.22 2.41 × 1.74

𝑔 = 123.41𝑘𝑔

22


PARA EL NUDO 4

= 0.76 × 5.0

= 3.80𝑚2

= 0.76 × 3.0

= 2.28𝑚2


22.76𝑘𝑔

𝑚× 5𝑚 = 113.8𝑘𝑔

𝑃 =113.8𝑘𝑔

3.80𝑚2= 29.95𝑘𝑔/𝑚2


22.76𝑘𝑔

𝑚× 3𝑚 = 68.28𝑘𝑔

𝑃 =68.28𝑘𝑔

2.28𝑚2= 29.95𝑘𝑔/𝑚2

Cargas Muertas



59.23𝑘𝑔/𝑚2

Cargas Muertas



59.23𝑘𝑔/𝑚2


59.23𝑘𝑔

𝑚2× 3.80𝑚2 = 225.07𝑘𝑔


59.23𝑘𝑔

𝑚2× 2.28𝑚2 = 135.04𝑘𝑔

Carga total

𝑔 = .𝑚 .

𝑔 = 225.07 2.41 × 3.80

𝑔 = 234.29𝑘𝑔

Carga total

𝑔 = .𝑚 .

𝑔 = 135.04 2.41 × 2.28

𝑔 = 140.53𝑘𝑔

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PARA EL NUDO 5

= 0.99 × 5.0

= 4.95𝑚2

= 0.99 × 3.0

= 2.97𝑚2


22.76𝑘𝑔

𝑚× 5𝑚 = 113.8𝑘𝑔

𝑃 =113.8𝑘𝑔

4.95𝑚2= 22.99𝑘𝑔/𝑚2


22.76𝑘𝑔

𝑚× 3𝑚 = 68.28𝑘𝑔

𝑃 =68.28𝑘𝑔

2.97𝑚2= 22.99𝑘𝑔/𝑚2

Cargas Muertas



52.27/𝑚2

Cargas Muertas



52.27/𝑚2


52.27𝑘𝑔

𝑚2× 4.95𝑚2 = 258.74𝑘𝑔


52.27𝑘𝑔

𝑚2× 2.97𝑚2 = 155.24𝑘𝑔

Carga total

𝑔 = .𝑚 .

𝑔 = 258.74 2.41 × 4.95

𝑔 = 270.67𝑘𝑔

Carga total

𝑔 = .𝑚 .

𝑔 = 155.24 2.41 × 2.97

𝑔 = 162.40𝑘𝑔

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PARA EL NUDO 6

= 0.98 × 5.0

= 4.90𝑚2

= 0.98 × 3.0

= 2.94𝑚2


22.76𝑘𝑔

𝑚× 5𝑚 = 113.8𝑘𝑔

𝑃 =113.8𝑘𝑔

4.90𝑚2= 23.22𝑘𝑔/𝑚2


22.76𝑘𝑔

𝑚× 3𝑚 = 68.28𝑘𝑔

𝑃 =68.28𝑘𝑔

2.94𝑚2= 23.22𝑘𝑔/𝑚2

Cargas Muertas



52.5𝑘𝑔/𝑚2

Cargas Muertas



52.5𝑘𝑔/𝑚2


52.5𝑘𝑔

𝑚2× 4.90𝑚2 = 257.25𝑘𝑔


52.5𝑘𝑔

𝑚2× 2.94𝑚2 = 154.35𝑘𝑔

Carga total

𝑔 = .𝑚 .

𝑔 = 257.25 2.41 × 4.90

𝑔 = 269.06𝑘𝑔

Carga total

𝑔 = .𝑚 .

𝑔 = 154.35 2.41 × 2.94

𝑔 = 161.44𝑘𝑔

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PARA EL NUDO 7

= 0.98 × 5.0

= 4.90𝑚2

= 0.98 × 3.0

= 2.94𝑚2


22.76𝑘𝑔

𝑚× 5𝑚 = 113.8𝑘𝑔

𝑃 =113.8𝑘𝑔

4.90𝑚2= 23.22𝑘𝑔/𝑚2


22.76𝑘𝑔

𝑚× 3𝑚 = 68.28𝑘𝑔

𝑃 =68.28𝑘𝑔

2.94𝑚2= 23.22𝑘𝑔/𝑚2

Cargas Muertas



52.5𝑘𝑔/𝑚2

Cargas Muertas



52.5𝑘𝑔/𝑚2


52.5𝑘𝑔

𝑚2× 4.90𝑚2 = 257.25𝑘𝑔


52.5𝑘𝑔

𝑚2× 2.94𝑚2 = 154.35𝑘𝑔

Carga total

𝑔 = .𝑚 .

𝑔 = 257.25 2.41 × 4.90

𝑔 = 269.06𝑘𝑔

Carga total

𝑔 = .𝑚 .

𝑔 = 154.35 2.41 × 2.94

𝑔 = 161.44𝑘𝑔

26


27


CÁLCULOS ARMADURA 1

28


ANEXOS

29


CAPÍTULO 9: ARMADURAS

9.1. GENERALIDADES

9.1.1. Para esta Norma se define como armadura aquellos componentes

estructurales planos, contorno poligonal, formados por triangulación de

elementos simples o compuestos que trabajan a tracción, compresión,

flexotracción, o flexo-compresión.

9.2. REQUISITOS DE RESISTENCIA Y RIGIDEZ

9.2.1. Cargas

9.2.1.1. Las armaduras deben diseñarse para soportar todas las cargas

aplicadas de acuerdo a lo especificado en el Capítulo 4, Sección 4.4. de esta

Norma. Cuando sea necesario deberán considerarse cargas de montaje u o

tras cargas especiales.

9.2.1.2. Las condiciones de carga de la armadura que se consideren para el

cálculo de sus deflexiones deben satisfacer los criterios recomendados en el

Capítulo 5, Sección 5.2.

9.2.2. Deflexiones Admisibles

9.2.2.1. El cálculo de deflexiones en las armaduras se basará en los métodos

de análisis habituales en la buena práctica de la ingeniería.

9.2.2.2. El cálculo de deflexiones en armaduras deberá tomar en cuenta

además la deformación de los nudos y el incremento de la deformación con el

tiempo debido a los cambios de contenido de humedad de la madera.

9.2.2.3. La deflexiones máximas admisibles para armaduras deberán cumplir

las limitaciones establecidas en el Capítulo 5 Sección 5.2.2 de esta Norma.

9.2.2.4. En el caso que el espaciamiento entre armaduras sea menor o igual a

60 cm se debe tomar, para el cálculo de las deflexiones, el Módulo de

Elasticidad Promedio.En caso contrario se deberá considerar el Método de

Elasticidad Mínimo.

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9.2.2.5. En construcción de armaduras mayores de 8 m se debe

considerar una contraflecha del orden de 1/300 de su longitud.

9.3. CRITERIOS DE DISEÑO

9.3.1. Generalidades

9.3.1.1. Las secciones mínimas de los elementos que constituyen las

armaduras, deberán ser suficientemente grandes no sólo para satisfacer los

esfuerzos propios, sino que a su vez permitan desarrollar perfectamente los

esfuerzos de los elementos de unión en los nudos.

9.3.1.2. En el caso de usar en los nudos tableros de madera contrachapada,

estos deben ser de calidad estructural, es decir, fabricados con chapas de

madera de densidad básica no menor que 0,4 g/cm3, unidas con colas

resistentes a la humedad y de espesor total no menor de 10 mm.

9.3.1.3. Los clavos, pernos, pletinas, o cualquier elemento metálico empleado

en nudos uniones o apoyos, deberán esta adecuadamente protegidos contra la

corrosión debida a la humedad del ambiente o a las sustancias corrosivas que

pueda tener la madera.

9.3.1.4. En el caso que el espaciamiento entre armaduras sea 60 cm o menos,

los esfuerzos admisibles pueden ser incrementados en un 10 por ciento. En

caso contrario se deberán considerar los esfuerzos admisibles sin ningún

incremento.

9.3.2. Hipótesis usuales

9.3.2.1. Los elementos que constituyen las armaduras pueden ser

considerados rectos, de sección transversal uniforme, homogéneos y

perfectamente ensamblados en las uniones.

9.3.2.2. Las cargas de la cobertura transmitidas a través de las correas, de

preferencia deberán descansar directamente en los nudos de la armadura, si

no es así, para el diseño deberá tomarse en cuenta los momentos flectores que

originan en ellas.

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9.3.2.3. Las fuerzas axiales en las barras de la armadura pueden

calcularse suponiendo las cargas aplicadas directamente en los nudos. Cuando

éste sea el caso, se podrá reemplazar la acción de las cargas repartidas por su

efecto equivalente en cada nudo.

9.3.2.4. En las bridas o cuerdas superior o inferior donde se originen momentos

debido a cargas intermedias se deberán suponer estos efectos con las

fórmulas de flexotracción o flexo-compresión de los Capítulos 6 y 7.

9.3.3. Longitud efectiva

9.3.3.1. La longitud efectiva de los elementos de una armadura dentro de su

plano se determinará multiplicando 0,8 por su longitud real a ejes de los nudos.

9.3.3.2. Para las cuerdas o brindas superior e inferior deberá considerarse

tanto la longitud efectiva fuera del plano (data por las correas o riostras

longitudinales), como en el mismo plano de la armadura.

9.3.4. Esbeltez

9.3.4.1. El valor máximo de la relación de esbeltez (lef/d) en el diseño de

elementos sometidos a cargas axiales de compresión será de 50 y en el diseño

de elementos sometidos cargas axiales de tracción será de 80.

9.3.4.2. En el caso de cuerdas sometidas a compresión, se consideran dos

relaciones de esbeltez: una en el plano de la armadura y la otra fuera del

mismo.

9.3.4.3. La dimensión resistente al pandeo en el plano será el peralte o alto de

la cuerda “h” fuera del plano lo será el espesor de la escuadría “b”, si se trata

de una sección única de madera sólida. Cuando se trata de elementos

compuestos o múltiples, el espesor equivalente“b” deberá determinarse de

acuerdo a las fórmulas y criterios dados en el Capítulo 7, Sección 7.9 de esta

forma.

El diseño deberá hacerse e función de la mayor relación de esbeltez que se

presente.

9.4. ESTABILIDAD Y ARRIOSTRAMIENTO

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9.4.1. Apoyos

9.4.1.1. La armadura debe descansar sobre apoyos permitiendo una

transmisión eficiente de la carga vertical.

Si el área de apoyo es de madera deberá garantizarse que ésta sea

suficientemente grande para que el esfuerzo en compresión perpendicular a las

fibras no sobrepase el admisible.

9.4.1.2. La armadura debe estar fijada firmemente al apoyo evitando su

desplazamiento tanto vertical como horizontal.

9.4.2. Arriostre de la cuerda superior

9.4.2.1. De las cuerdas superiores, deberán colocarse arriostres para evitar el

pandeo originado por la fuerza en compresión a que están sometidas.

9.4.2.2. Las correas que soportan la cobertura proveen arriostramiento

longitudinal siempre y cuando estén adecuadamente unidas a la cuerda

superior. Su espaciamiento máximo deberá ser tal que la esbeltez resultante

fuera del plano sea menor o igual a al esbeltez en el plano.

9.4.2.3. Si sobre las armaduras se coloca un entablado o cobertura similar a

base de tableros, es decir, elementos que están debidamente unidos a todo lo

largo de la cuerda superior, no será necesario un sistema de arriostramiento

adicional. Este revestimiento podrá considerarse

un diafragma rígido que resiste el movimiento lateral.

9.4.3. Arriostre de la cuerda inferior

9.4.3.1. Deberán colocarse riostras longitudinales continuas aseguradas

debidamente a la cuerda inferior, tanto para dar mayor estabilidad e la

estructura como para mantener el espaciamiento de las cuerdas inferiores.

9.4.3.2. Se considerará arriostre suficiente a las cuerdas inferiores la

colocación de un cielo raso que asegure el espaciamiento entre cuerdas.

9.4.4. Arriostre de conjunto

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9.4.4.1. Es necesario colocar adicionalmente un sistema de arriostramiento

diagonal o en Cruz de San Andrés definiendo una zona o paño rígido

debidamente triangulado, para evitar el movimiento del conjunto de las

armaduras, pues a pesar de la presencia de correas y arriostres en la cuerda

inferior, puede producirse el colapso de todas las armaduras al mismo tiempo.

9.4.4.2. En armaduras triangulares livianas de hasta 8 m de luz como máximo

este arriostramiento diagonal podrá se simplemente piezas de madera

clavadas debajo de la cuerda superior uniendo desde ambos apoyos a la

cumbrera. La sección de estas piezas será de 4 cm de espesor y 6,5 cm de

ancho.

9.4.4.3. El arriostramiento en Cruz de San Andrés o diagonal debe colocarse

en ambos extremos del techado y si la edificación mide más de 18 m de largo

deberán repetirse por lo menos cada 6 metros.

9.4.5. Arriostre Transversal a las armaduras

9.4.5.1. en general las armaduras requieren elementos de arriostre transversal

en un plano vertical entre las cuerdas superior e inferior. Para luces grandes

mayores de 8 m deberá llevar por lo menos un elemento de arriostre trasversal

continuo.

9.4.5.2. En el caso de armaduras livianas, de 6 a 8 m de luz como máximo,

debe colocarse un arriostre central entre dos armaduras, en forma de Cruz de

San Andrés, repetidos por lo menos cada 3 paños. Para armaduras livianas de

menos de 6 m de luz esta regla es recomendable pero no obligatoria.

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Análisis Estructural de Armadura Plana para Cubierta