Estructuras 3 - Tracción Pura - Respuesta a ejercicios Gloria Diez

8-1) ¿Qué forma debe tener una estructura de tracción pura para mantenerse en equilibrio? Las estructuras de tracción pura son aquellas que bajo las cargas de servicio están solicitadas a t racción baricéntrica únicamente. Su forma debe adaptarse al funicular de cargas externo para poder trasladar las cargas a los apoyos y mantenerse en equilibrio. Las estructuras de tracción pura entran en la categoría de las estructuras de forma activa, cuya característica principal es que desvían las c argas externas a través de fuerzas normales, y en el caso de los cables es a través de tracción. estados de carga. c arga. Graficar. 8-2) Definir el estado de tensión previa y los diferentes estados

Para rigidizar o estabilizar una estructura de tracción pura y garantizar que los elementos t rabajen siempre a tracción se puede aplicar una tensión previa o aumentar las cargas permanentes. La tensión previa puede ser aplicada de varias formas, como una cercha Jawerth, c omo redes de cables con doble curvatura total negativa y como membranas t ensadas. CERCHA JAWERTH

Redes de cables

Membranas tensadas

Las membranas tensadas también deben tener forma de doble curvatura total negativa.

Los estados de carga se refieren a las diferentes etapas del análisis de carga: El estado 0 sería la Tensión Previa El estado 1 sería la Tensión Previa + cargas de peso propio El estado 2 sería la Tensión previa + cargas de peso propio + carga de viento El estado 3 sería la Tensión previa + cargas de peso propio + cargas de nieve El estado 4 sería la Tensión previa + cargas de peso propio + cargas de viento + cargas de nieve 8-3) ¿Cómo está compuesta una estructura de tracción plana o “Cercha Jawerth”? La cercha Jawerth es una estructura de tracción plana la c ual esta compuesta por dos cables de curvatura inversa unidos por pendolones, los cuales pueden ser puntales o cables. La cubierta se materializa con materiales livianos.

8-4) ¿Es indispensable el cable estabilizador para todos los casos de cubiertas de tracción pura? Explicar

No, no es indispensable. Si bien es muy necesario el cable estabilizador para rigidizar la estructura, hay otra forma de rigidizarla. Pueden aumentarse las cargas permanentes sobre la estructura con una cubierta pesada. Sin embargo, si se considera esta opción para cubrir grandes luces se anula una de las ventajas fundamentales de los sistemas de tracción pura, la cual es su liviandad. De todas maneras, si se compara el peso de una estructura de tracción pura con cubierta pesada contra una de hormigón armado, esta sigue siendo considerablemente más liviana en relación a las luces que cubre. 8-5) Enumerar las distintas posibilidades formales de las estructuras de tracción plana o cercha Hawerth. Ver página 11 y 12 del libro, capitulo estructuras de tracción pura. Acá hay algunas formas más

8-6) ¿Cuándo un sistema estructural esta solicitado a tracción pura? Graficar Son de tracción pura aquellos sistemas que bajo las cargas de servicio solamente están solicitados a tracción baricéntrica. Estos sistemas están solicitados exclusivamente a solicitaciones internas de tracción. En estos sistemas no es posible que pueda modificarse el signo del esfuerzo sin producir la inutilización de la estructura o su colapso. 8-7) ¿Qué propiedades fundamentales deben poseer los elementos resistentes de las estructuras de tracción pura? Enumerar y fundamentar dichas propiedades. Los materiales deben ser: -Muy resistentes a la tracción, ya que es el esfuerzo que deben soportar y e n grandes cantidades. El cable es un buen ejemplo ya que el 100% de su superficie trabaja.

-Muy flexibles para lograr una fácil adaptabilidad a la forma de equilibrio. -poco extensibles ya que si fuesen de fácil alargamiento perderían la forma y consecuentemente fallaría la estructura. 8-8) ¿Qué es el polígono funicular de las cargas de servicio?

El polígono funicular es un procedimiento gráfico para el cálculo de reacciones y fuerza resultante a partir de un conjunto de fuerzas coplanares.

8-9) Explicar la diferencia entre una catenaria y una parábola de 2do grado.

A medida que la cantidad de cargas aumentan, el polígono funicular se aproxima a una curva funicular. Dentro de las curvas funiculares está la c atenaria y la parábola de 2do grado. La catenaria se forma cuando las cargas son distribuidas a lo largo del cable (igual cantidad de carga por largo de cable), por ejemplo, por su peso propio o por la cubierta.

Si las cargas aplicadas se distribuyen horizontalmente, la curva funicular difiere de la catenaria, si bien posee la misma configuración general, la forma que adopta un cable sometido a una carga horizontal uniformemente repartida se aproxima a una parábola. Ambas curvas coinciden en t res puntos: los dos puntos de amarre del cable y en el punto medio del trazado.

8-10) Enumerar y dibujar las posibilidades formales de cubiertas de tracción pura.

Las posibilidades formales se crean a partir de la forma de curvatura y su forma de generación -Superficie de simple curvatura generada por repetición o traslación. La cercha Hawerth con cubierta arriba, por ejemplo. -Superficie de doble curvatura positiva generada por rotación -Superficie de doble curvatura total negativa g enerada por rotación. -Superficie de doble curvatura total negativa g enerada por traslación 8-11) ¿Cuándo decimos que una cubierta de una estructura de tracción pura es del tipo pesada o liviana? ¿Qué parámetros consideramos?

Una cubierta es liviana cuando sólo cumple el rol de cubrir de la intemperie, y además el material no aporta grandes cargas a la estructura. Una cubierta pesada aporta cargas considerables a la estructura, suficientes como para estabilizar las cargas de viento. En las cubiertas pesadas se trata de tener un valor cargas permanentes de entre 3 a 5 veces más de la carga de succión de viento para así poder estabilizar la estructura. 8-12) ¿Qué luces pueden cubrir las estructuras de tracción pura?

Depende del tipo de estructura. Pero las cerchas pueden llegar a cubrir hasta luces de 500m según el libro de Heino Engel. 8-13) ¿Qué relación tiene la flecha con la luz a cubrir en una estructura de tracción pura?

La relación flecha luz debe ser entre un 7% a un 15%  7% ≤

 

  ≤ 15%

De esta forma las curvas funiculares de catenaria y parábola tienen la misma configuración entonces puede usarse la fórmula de predimensionado de la parábola para ambas curvas. 8-14) Las cargas debido al peso propio y al viento ¿tienen el mismo signo?

No, el viento destracciona la estructura y el peso propio la tracciona. Si se busca estabilizar la succión del viento con el peso propio se debe tener un valor de carga de peso propio de entre 3 a 5 veces la cantidad de carga de la succion del viento. 8-15) ¿Cómo estabilizamos y rigidizamos una estructura a tracción pura frente a las diferentes cargas de servicio? BIS 04 – Para estabilizar una estructura a trac ción pura pueden hacerse dos cosas, una es aplicarle un estado de tensión previa a la est ructura, y la otra es aumentar el peso propio de la estructura por ejemplo con la cubierta. Si se aumenta el peso propio debe ser entre 3 a 5 veces la cantidad de carga del viento. 8-16) Defina los distintos estados de carga para una estructura de tracción liviana sometida a peso propio, viento y nieve.

Estado 0: Tensión previa Estado 1: Tensión previa + peso propio Estado 2: Tensión previa + peso propio + carga de viento Estado 3: Tensión previa + peso propio + carga de nieve Estado 4: Tensión previa + peso propio + carga de viento + carga de nieve 8-17) ¿Cómo hallamos los valores definitivos y carga de rotura para el dimensionado de los cables en una cercha Jawerth? Los valores definitivos se hallan reemplazando los datos de tensión previa y car gas de servicio en las ecuaciones obtenidas en los diferentes estados. Con los mayores valores obte nidos para el cable estabilizador y el cable portante se dimensiona el material. Debe tenerse en cuenta que ambos cables deben ser iguales, por lo tanto, se utilizará el mayor valor para dimensionar. El dimensionado de los cables se hace simplemente tomando el m ayor valor de carga total, multiplicándolo por el coeficiente de seguridad  = 2 y con este nuevo valor buscando en tabla un cable que se ajuste a la carga. 8-18) ¿Qué tipos de cables de acero conoce? Dar ejemplos de armado y tensión admisible Los cables de acero pueden fabricarse en aceros de muy variada resistencia, generalmente entre 140 y 200 kg/mm2. Cuando se trabaja en atmosferas corrosivas se deben tratar los cables de forma preventiva contra la oxidación, esto se realiza galvanizando los alambres. Durante la fabricacion los alambras y e l alma textil son engrasadas,

8-19) ¿Qué son los pendolones y que finalidad tienen en una estructura de tracción pura? Los pendolones son los elementos que vinculan al cable portante con el cable estabilizador. Los pendolones pueden ser cables como también barras, y pueden ser verticales u oblicuos. 8-20) ¿Cómo determinamos si los pendolones están traccionados o comprimidos? Puede determinarse por la forma de las curvas de los cables. Si el cable superior de la cercha tiene una parábola negativa, y el inferior una positiva los pendolones estarían indudablemente comprimidos. Si el cable superior tiene una curva positiva y el inferior una negativa los pendolones estarían tracciónados.

8-21) ¿Qué son los cables estabilizadores y portantes, qué relación hay entre ellos en una estructura plana o Jawerth? ¿y en una membrana? Graficar. El cable portante es el cable que por su flexibilidad toma la forma de la c urva funicular debida a las cargas soportadas por la estructura. El cable estabilizador junto a los pendolones se agrega para poder estabilizar el sistema dándole una tensión previa. Además, -Los cables parabólicos deberán tener igual curvatura. -Las luces y las flechas de ambas c urvas deben ser iguales. -Los cables deben ser de igual sección y material -La relación flecha luz debe ser de entre 7% a 15% donde catenaria = parábola -Las cargas actuantes se reparten en partes iguales entre los cables portantes y los estabilizadores. En una membrana los cables portantes toman las cargas gr avitacionales y tienen curvatura positiva, y los cables estabilizadores tienen curvatura negativa, soportan las cargas de succión del viento y permiten tensionar la estructura para estabilizarla.

8-22) ¿Qué esfuerzos se desarrollan en los apoyos de las cubiertas tipo cercha Jawerth? Graficar distintos ejemplos para tomar dichos esfuerzos. El esfuerzo que se desarrolla es compresión. Para tomar dichos esfuerzos se pueden utilizar las siguientes configuraciones

8-23) ¿Qué fundaciones conoce para resistir esfuerzos de tracción transmitidos por estas estructuras?

8-25) Enumere las principales características de las estructuras de tracción pura. Diferencias y similitudes con entre una estructura tipo cercha Jawerth y una membrana tensada. -Las estructuras de tracción pura est án solicitadas únicamente a tracción baricéntrica. -Son estructuras de la denominada forma activa -Deben ser rigidizadas para contrarrestar la acción del viento. -Su relación luces a cubrir / peso es muy buena, ya que son aptas para cubrir grandes luces con relativo bajo peso de la estructura y lo que las haces también tener un buen costo en relación a las luces a cubrir. -La cercha tiene las curvas en un mismo plano y la membrana tiene sus curvas perpendiculares. La cercha es una estructura plana y la membrana tiene sus cables en dos planos. 8-26) ¿En qué casos fundamentaría el uso de una cercha Jawerth? Es muy útil a la hora de cubrir grandes luces. Puede llegar a c ubrir 500 metros de luz. 8-27) ¿Qué es tensión previa y a que formas geométricas es posible aplicárselas? Ya fue explicado antes en varias preguntas8-28) ¿En qué casos fundamentaría una estructura de membrana tensada? En los casos cuando se requiera una estr uctura de poca luz, de rápido armado y desarm ado, y cuando se requiera hacer una forma particular que pueda materializarse con una membrana. 8-29) ¿por qué decimos que las estructuras de tracción trabajan a tracción pura? Porque trabajan únicamente a tracción baricéntrica.