Diseño de Una Estructura Tipo Howe

DISEÑO DE UNA ESTRUCTURA TIPO “HOWE” 3

OBJETIVOS 

Establecer una metodología para el diseño de armadura para techos con grandes luces.

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Fijar estudio y procedimientos procedimient os al diseño de las armaduras.

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Señalar la importancia del diseño de una armadura para techos de grandes luces.

- MARCO TEORICO: Armadura Howe La armadura Howe, patentada en 1840 aunque ya había sido usada con anterioridad, se utilizó mucho en el diseño de armaduras de madera. Está compuesta por montantes verticales entre el cordón superior e inferior. Las diagonales se unen en sus extremos donde coincide un montante con el cordón superior o inferior. Con esa disposición se lograba que los elementos verticales, que eran metálicos y más cortos estuviera tensionados, mientras que las diagonales más largas estaban comprimidas, lo cual era económico puesto que los elementos metálicos eran más caros y con la disposición Howe se minimizaba su longitud. Las armaduras de dos aguas Howe son los tipos más comunes de armaduras de peralto medio, y tienen luces máximas de 27 ó 30m.

Definición: Son Cercha formada por elementos horizontales superiores e inferiores entre los cuales se encuentran dispuestas las barras verticales y diagonales, donde los elementos verticales trabajan a tracción y los diagonales, a compresión. CERCHA: Elemento estructural plano que por medio de elementos que forman triángulos trasmiten las fuerzas hasta llegar a los apoyos .

CLASES DE CERCHAS

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METODOS RESOLVER CERCHAS

Método de los nudos, consistente en estimar que cada uno de los nudos está en equilibrio, lo que implica que la suma vectorial de las fuerzas actuantes sobre cada barra se equilibran. Al existir n nudos es necesario resolver 2n ecuaciones lineales. Este método sólo funciona para celosías estáticamente determinadas (internamente isostáticas) con 2 n-3 barras, siendo n el número de nudos. Para celosías complejas el método de los nudos conduce a un sistema con más incógnitas que ecuaciones y no permite determinar los esfuerzos.

Método de cremona es un sencillo método gráfico basado en el método de los nudos, usando una operación de dualidad geométrica, por la cual, a cada estructura reticular se le asigna un diagrama de puntos, en donde cada punto representa una retícula de la estructura, y cada segmento, entre estos puntos dados, representa la magnitud del esfuerzo de la barra situada entre dos retículos. La suma vectorial de las fuerzas actuantes sobre cada barra se equilibra gráficamente.

Método de Ritter o de las secciones Este método consiste en realizar cortes en una armadura con el fin de encontrar las fuerzas internas en una armadura, tomando en cuenta la sección cortada en equilibrio y utilizando las 3 ecuaciones de equilibrio determinar las fuerzas internas. Este método únicamente permite realizar un corte en el cual se corten 3 barras (al menos una de las cuales no sea paralela a las otras dos).

Método matricial que requiere resolver un sistema de 2 n-3 ecuaciones para los desplazamientos desconocidos, a partir del cual se calculan fácilmente las reacciones y los esfuerzos sobre las barras. En general resulta algorítmicamente más trabajoso que los otros dos, pero es fácilmente programable y tiene la gran ventaja de ser entendible casi sin modificaciones a celosías externamente hiperestáticas.

Tipos de estructuras trianguladas Las estructuras trianguladas pueden clasificarse, además de por el material del que están hechas, según sigue:   

Por su forma. Según la disposición de montantes y diagonales. Según la disposición de los cordones superior e inferior: cerchas.

Estructura trianguladas según su forma.  

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Vigas: Tienen paralelos sus cordones y se apoyen en sus extremos, Cerchas: Se utilizan para resolver cubiertas con faldones inclinados. Los cordones superiores siguen la inclinación de los faldones. Se apoyen en sus extremos. Pórticos: Estructuras trianguladas que adoptan la fama de pórticos. Arcos: Estructuras trianguladas que adoptan la forma de arcos. Marquesinas: Estructuras trianguladas en ménsula.

Estructura trianguladas según la disposición de montantes y diagonales.

-Tipo Pratt- Se obtienen adosando triángulos rectángulos, en número par, de manera que las diagonales simétricas se corten por debajo de la viga. Es el tipo mas recomendable pues las barras más cortas (montantes) trabajan a compresión y las más largas (diagonales) a tracción.

-Tipo Howe  - Semejante a la anterior pero las diagonales simétricas se cortan por encima de la viga. La solución no es buena pues las barras más largas trabajan a compresión.

-Tipo Warren.-Se obtiene adosando triángulos equiláteros.

-Tipo Warren compuesta  - Se obtiene de las anteriores añadiendo montantes para reducir las luces del cordón superior, del cordón inferior o de ambos.

-Tipo celosía.- Con diagonales formando rombos.

-Tipo Cruz de San Andrés  - Se emplea en arriostamientos horizontales. Muy utilizadas para hacer indeformables pórticos con nudos no rígidos.

Colocadas en sentido vertical siempre consiguen que haya una diagonal traccionada cualquiera que sea la dirección del esfuerzo.

Estructuras trianguladas según la disposición de los cordones superior e inferior: cerchas.

Para grandes luces se utilizan las vigas trianguladas de cordones no paralelos cuya finalidad es aumentar el par resistente adaptándose a la variación del momento flector.

Las cerchas se adaptan además de a las pendientes de las cubiertas, a la variación del momento flector aprovechando la disposición de la cubierta con faldones inclinados.

Tipos de cerchas: Cercha sencilla.- Es la más recomendada para pequeñas luces (hasta unos 15 m de luz). Tiene el inconveniente de que las correas no apoyan todas sobre los nudos y hay que resolverla a flexión compuesta,

Cercha compuesta.- Es la más recomendable para luces mayores. Tiene el inconveniente de que su resolución es un poco más laboriosa.

Cercha inglesa.- Se forma disponiendo montantes a distancias iguales y situando después diagonales que prolongadas se cortan debajo de la cercha.

Cercha belga.- Se forma con montantes a distancias iguales y con diagonales que prolongadas se cortan por encima de la cercha. También se llama así la que tiene todas las barras del alma inclinadas.

Cercha en diente de sierra.- Es asimétrica.

Otras estructuras trianguladas:

Diseño esrtructura howe

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