Armazones y tipos de armaduras para techos

UNIVERSIDAD NACIONAL JOSÉ FAUSTINO SÁNCHEZ CARRIÓN

FACULTAD DE INGENIERÍA INDUSTRIAL SISTEMAS E INFORMÁTICA

INGENIERÍA CIVIL

“ARMAZONES Y TIPOS DE ARMADURAS PARA TECHOS”

CURSO : ESTÁTICA

CICLO : IV

SEMESTRE ACADÉMICO : 2014 - I

DOCENTE : Lic. Fis. Cristian Milton Mendoza Flores

ALUMNOS : Atencio illescas james kennedy

Camones olaza maycol

Requena Marcelo deiby mijail

Sánchez feliz yonni helbert

Trujillo Ortiz, Jhonel

HUACHO – PERÚ

2014

Armazones y tipos de Armazones 2

DEDICATORIA

A nuestros padres que nos han apoyado en todo momento; por trasmitirnos sus sabios

consejos, por enseñarnos valorar la vida, por motivarnos a seguir superándonos cada día y

darnos la herencia más grande que pueda haber en este mundo “que es el estudio”.

A nuestros familiares por su apoyo moral

e incondicional que nos dan en nuestro estudio universitario.


ÍNDICE


INTRODUCCIÓN


TIPOS DE ARMADURAS PARA TECHOS

I. TECHOS.

Los techos se denomina cubierta o techo a la superficie entramada que cierra una edificación por su parte superior, destinada a proteger su interior de los agentes climatológicos dando una adecuada evacuación, a la vez que protege del agua de lluvia, también proporciona un aislamiento térmico acústico. Los techos pueden ser permanentes o provisionales, dependiendo de los materiales que estén elaborados. Para la elaboración de los techos existen diversos materiales en la industria, acero, madera, ladrillo, concreto, etc. Los techos en cuanto a su forma también son variados, ya que pueden ser planos inclinados, horizontales curvos, etc. Dependiendo de la forma del techo, son empleados los diversos materiales en su construcción. (1)

Figura 1. Ejemplo de un techo

1.1 La inclinación. (bigote)

La inclinación de un techo se puede expresar de diferentes maneras. Un método

común es expresarla en términos de la relación del peralte al claro.

Por ejemplo, una inclinación de un medio, indica que la armadura tiene como peralte la mitad del claro; un claro de 14.6 m (48 ft) un peralte de 3.6 m (12 ft) se conoce como una inclinación de un cuarto. Otro método de designar la inclinación, es dar el ángulo que la cuerda superior hace con la cuerda con la cuerda inferior, por ejemplo 30° o 45° de inclinación. (1)

Para armaduras simétricas, la base es la mitad del claro y frecuentemente, la inclinación se expresa como la relación del peralte a la base, generalmente en metro/metro. A menudo, a esta relación se le llama pendiente. La siguiente tabla presenta varias inclinaciones para los parámetros del techo y sus equivalencias en grados y en pendientes. (1)

Cuadro 1. Inclinación de techos

Inclinación 1/8 1/6 1/5 1/4 1/3.48 1/3 1/2

Grados 14° 3’ 18° 26’ 21° 48’ 26° 34’ 30° 0’ 33°40’ 45° 0’

Pendiente 3:12 4:12 4.8:12 6:12 6.92:12 8:12 12:12


Con mucha frecuencia la inclinación de un techo se determina por estéticas o bien puede ser que la inclinación del techo este limitada por el tipo de material, generalmente por situaciones económicas. Los techos con inclinaciones fuertes deben resistir mayores cargas de viento y requieren el uso de una mayor cantidad de material para cubrir el techado, mientras que las inclinaciones menos fuertes originan mayores esfuerzos en los miembros de la armadura. (1)

1.2 Tipos de materiales para Techo.

1.2.1 Techos de concreto. Los techos de concreto reforzado se construye de manera similar a los pisos de concreto reforzado y pueden ser sólidos, aligerados. Las losas para los techos se refuerzan frecuentemente con varillas de acero en ambas direcciones, las varillas más largas siguen el claro y deban empotrarse en los muros cuando menos 100mm. Por lo general la losa tiene un acabado horizontal y el declive se obtiene con una plantilla, posiblemente una con un agregado ligero para mejorar el aislamiento térmico. Se pueden instalar respiraderos para eliminar el aire atrapado y la humedad proveniente de abajo de la cubierta del techo. (1)

Foto I. Techos de concreto

1.2.2 Techo tierra-cemento. La construcción de esta techumbre es muy económica y practica para lugares rurales, además, presenta la ventaja de ser muy fresca y mantener temperaturas muy agradable en lugares calurosos, se emplean vigas de madera de escuadras variables con separación aproximada de 40 a 60 cm centro a centro. Una vez colocadas se clavan o se amarran sobre tablas, varas, Tejamil, carrizos u otate en sentido contrario de las vigas, para posteriormente sobre estas hacer una cama con varas o bambú delgado lo más cerrado posible, para tender sobre esta cama una capa con una mezcla de tierra- cemento con un espesor de 5 a 10 cm. (1)


1.2.3 Techo de teja de barro

Este tipo de techumbre es muy recomendable para climas templados y calientes, ya sean húmedos o secos. Su construcción es sencilla y barata, los materiales que intervienen son las tejas de barro recocido deberán ser de aspecto uniforme y homogéneo, no deberá presentar grietas ni chipotes y pueden ser naturales, vibradas o pintadas. (1)

Foto II. Cubierta de teja de barro

1.2.4 Techo de bóveda Se construyen colocando vigas de madera sobre dos muros extremos con la pendiente adecuada y con separaciones variables entre la viga de 50 a 80 cm según el tamaño del ladrillo por colocar. La escuadra de las vigas están en razón directa al claro que van a cubrir. Las vigas quedaran bien asentadas y fijas en su lugar rellenando los huecos entre ellas con el material del muro y una mezcla del cemento cal-arena. (1)

1.2.5 Techo de teja de asbesto-cemento

La colocación de este tipo de material se hace, por lo regular, sobre una cubierta de madera con pendiente con respecto a la horizontal de 30° a 45° según el lugar. Deberá empezarse de abajo hacia arriba cortando con cerrote a la mitad la primera hilada de tejas, se cuidara el recto cuatrapeo de acuerdo con las indicaciones del fabricante, de tal manera que en un metro cuadrado entren 9 tejas de 40x40 cm y 16 de 30x30 cm. Para su fijación se emplean clavos o arpones especiales. (1)

Figura III. Cubierta de asbesto-cemento


1.2.6 Techo de lámina de metal Es importante señalar, que corporativamente con el asbesto, estas laminas no sufren fracturas ni grietas, pero no presentan aislamiento contra el frió y el calor, conviene su uso en naves de uso industrial y climas templados. (1)

Foto IV. techo de lámina de metal

1.2.7 Techos de estructura mixtas

Primeramente se colocan láminas de metal siguiendo las indicaciones para techumbres de asbesto. Las canaletas de las láminas deben colocarse en sentido perpendicular en los apoyos que descansan, pues dicho objeto de las canaletas es mejorar la resistencia de las láminas. Las cubiertas o techos, pueden ser simples, es decir cuando están formadas por elementos sustentantes de una sola clase, como son los pares de igual longitud, apoyados convenientemente y siguiendo la línea de máxima pendientes del techo. Se denominan compuestas, cuando los elementos planos de las cubiertas o techos no son resistentes de por si para su sustentación, siendo por tanto preciso el empleo de las cerchas o armaduras. (1)

II. ARMADURAS. (Camones)

Las armaduras son las que soportan el techo de una casa (foto V). Una armadura es

una estructura compuesta de miembros esbeltos unidos entre sí en sus puntos

extremos. Los miembros usados comúnmente en construcción consisten en puntales

de madera o barras metálicas. Las conexiones en los nudos están formadas

usualmente por pernos o soldadura en los extremos de los miembros unidos a una

placa común, llamada placa de unión, como se muestra en la (figura 2), o

simplemente pasando un gran perno o pasador a través de cada uno de los miembros,

(figura 3). (2)

Foto V. Típica casa soportada por armadura


Figura 2. Placa de unión figura 3. Unión con perno

Especialmente la armadura se utiliza para el diseño de puentes y edificios. Una

armadura consta de elementos rectos que se conectan en nodos. Los elementos de la

armadura solo están conectados en sus extremos; por tanto ningún elemento continúa

más ala de un nodo. La mayoría de las estructuras están hechas a partir de varias

armaduras unidas entre sí para formar una armadura especial.

Cada armadura está diseñada para soportar aquellas cargas que actúan en su plano

y, por tanto, pueden ser tratados como estructuras bidimensionales. Todas las cargas

deben ser aplicadas en los nodos y no sobre los elementos, los pesos de los

elementos de la armadura los cargan los nodos. (3)

Figura 4. Las cargas en los nodos

2.1 Partes de una armadura.

Una armadura está compuesta por las cuerdas superiores e inferiores y por los

miembros del alma.

2.1.1 Cuerda superior.

La cuerda superior consta de la línea de miembros más alta que se extiende de un apoyo a otro pasando por la cumbrera. Para armaduras triangulares, el esfuerzo máximo en la cuerda superior ocurre generalmente en el miembro contiguo al apoyo. (1)


2.1.2 Cuerda inferior.

La cuerda inferior de una armadura está compuesta por la línea de miembros más baja que va de un apoyo a otro. Como en la cuerda superior, el esfuerzo máximo en la cuerda inferior de armaduras triangulares, se establece en el miembro adyacente al apoyo. (1)

2.1.3 Miembros del alma. Son los miembros que unen las juntas de las cuerdas superior e inferior, y dependiendo de sus posiciones se llaman verticales o diagonales. (1)

2.1.4 Tirantes.

En base al tipo de los esfuerzos, son los miembros sometidos a tensión. (1)

2.1.5 Puntales.

En base al tipo de los esfuerzos, son los miembros sometidos a compresión. (1)

2.1.6 Junta de talón y Cumbrera. La junta en el apoyo de una armadura triangular se llama junta de talón, y la junta en el pico más alto se llama cumbrera. (1)

2.1.7 Nudos.

Son los puntos en donde se unen los miembros del alma con la cuerda superior e inferior. (1)

Figura 5 partes de una armadura (Armadura tipo Howe).


2.1.8 Nave o Entre eje.

Es la porción de un techo comprendida entre dos armaduras. Puesto que los largueros de techo se extienden de armadura a armadura, la longitud de la nave corresponde a la longitud de un larguero de techo.

Independientemente de la configuración que se emplea, la carga del techo se transfiere a los nudos de la armadura, generalmente por medio de los largueros. (1)

2.1.9 Panel.

Es aquella porción de una armadura que se encuentra comprendida entre dos juntas consecutivas de la cuerda superior. (1)

2.1.10 Larguero de techo. Es la viga que va de una armadura a otra descansando en la cuerda superior. Uno de los tipos más comunes de estructuraciones de techos se muestra en la (figura 5) y en la (figura 6). En este ejemplo la carga del techo se transfiere de la cubierta a las viguetas de techo; de estas a los largueros de techo y de los largueros de techo a los nudos de las armaduras. (1)

Figura 6. Techo formado por largueros y cubierta


2.2 Armaduras planas. (Jhonel)

Las armaduras planas se tienden un solo plano y a menudo son usadas para

soportar techos y puentes. La armadura mostrada en la (figura 7). En esta figura,

la carga del techo es transmitida a la armadura en los nudos por medio de una

serie de largueros. Como la carga impuesta actúa en el mismo plano que la

armadura, el análisis de las fuerzas desarrolladas en los miembros de la armadura

es bidimensional. Cuando las armaduras de puente o de techo se extienden sobre

grandes distancias, comúnmente se usa un soporte o rodillo para soportar un

extremo. Este tipo de soporte permite la expansión o la contracción de los

miembros debidos a los cambios de temperatura o a la aplicación de cargas. (2)

Figura 7. Armadura tipica de techo

Cada miembro de armadura actúa como un miembro de dos fuerzas, y por tanto, las fuerzas en los extremos del miembro deben estar dirigidas a lo largo del eje del mismo. Si la fuerza tiende a alargar el miembro, es una fuerza de tensión (T), (figura 8); mientras que si tiende a acortarlo, es una fuerza de compresión (C), (figura 9). En el diseño real de una armadura, es importante establecer si la fuerza en el miembro es de tensión o de comprensión. A menudo, los miembros a comprensión deben ser más robustos que los miembros a tensión debido al efecto de pandeo o efecto de columna que ocurre cuando un miembro está sujeto a comprensión. (2)

Figura 8. Fuerza de tensión Figura 9. Fuerza de compresión


2.3 Armadura simple.

Para prevenir el colapso, la forma de una armadura debe ser rígida. Es claro que

la forma ABCD de cuatro barras que aparece en la (figura 10), se colapsara a

menos que un miembro diagonal, como la barra AC, se le agregue como soporte.

La forma más sencilla que es rígida o estable es un triángulo. En consecuencia,

una armadura simple es construida comenzando con un elemento básico

triangular, como el ABC que se muestra en la (figura 11), y conectando dos

miembros (AD y BD) para formar un elemento adicional. Con cada elemento

adicional que consista en dos miembros y un nudo colocado sobre la armadura,

es posible construir una armadura simple. (2)

Figura 10. Figura 11.

2.4 TIPOS DE ARMADURAS.

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. (1) 2.4.1 Armadura tipo “A”

Figura 12. Armadura tipo “A”


Foto VI. Armadura tipo “A” (soportando un techo de lámina)

2.4.2 Armadura de montante maestro.

Figura 13. Armadura de montante maestro

2.4.3 Armadura tipo Pratt.

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

madera. La armadura tipo pratt 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.

Figura 14. Armadura tipo pratt

Figura 15. Armadura tipo pratt

(cuerdas paralelas)

Foto VII. Armadura tipo pratt (invernadero)


Esta armadura tipo Pratt es utilizada en un invernadero que soporta un techo de lámina traslucida, largueros, las armaduras están soportadas por perfiles de sección en caja, y los nudos están atornilladas a placas. (1)

2.4.4 La armadura tipo Howe.

La armadura Howe es la inversa de la Pratt. Tiene la ventaja de que para cargas livianas las cuales pueden revertirse como la carga de viento, funciona de manera similar a la primera. Además resulta que la cuerda en tensión presenta una mayor fuerza que la fuerza que se produce en la cuerda en compresión en la mitad del claro, para cargas verticales

convencionales. Es usada mayormente en construcción de madera. (4)

Figura 16. Armadura tipo Howe (cuerdas paralelas)

Figura 17. Armadura tipo Howe

2.4.5 Armadura tipo Warren.

La armadura Warren tiene la ventaja de que los elementos en compresión y tensión en el alma de la armadura tienen igual longitud, resultando en un razón peso–claro muy ventajosa en términos de costo para luces pequeñas, además de que se reducen los costos de fabricación al ser todos los elementos iguales en longitud. La armadura Warren modificado se usa en luces grandes. (4)

Figura 18. Armadura tipo warren


Foto VIII. Armadura tipo Warren con cuerda superior e inferior rectas

Se observa en la foto (foto VIII), una armadura Warren utilizada para estacionamiento de maquinaria agrícola, formada por par de ángulos espalda con espalda, con largueros que soporta un techo de lámina, las uniones están soldadas, la armadura esta soportada por columnas circulares de concreto. (1)

2.4.6 Armadura de cuerda y arco.

Figura 19. Armadura de cuerda y arco.

2.4.7 Armadura tipo Fink.

Para techos con pendientes fuertes se utiliza comúnmente la armadura Fink que es muy popular. Utilizar la armadura tipo fink es más económico por 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. (1)

Figura 20. Armadura tipo Fink


2.4.8 La armadura Mansard.

La armadura Mansard es una variación de la armadura Fink, con la

ventaja de reducir el espacio no usado a nivel de techos. Sin embargo,

las fuerzas en las cuerdas superior e inferior se incrementan debido a la

poca altura de la cercha o a la pequeña razón entre altura y claro de la

armadura. (4)

Figura 21. Armadura Mansard

2.4.9 Armadura tipo tijera.

Figura 22. Armadura tipo tijera

2.4.10 Armadura tipo dientes de sierra.

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.

(1)

Figura 23. Armadura tipo dientes de sierra


2.4.11 Armadura Polonceau.

Figura 24. Armadura Polonceau

2.5 CARGAS EN ARMADURAS PARA TECHOS.

Una armadura suele diseñarse para transmitir cargas muertas y vivas a otros

miembros de la estructura. En cuanto a la construcción de nuevas viviendas, una

carga muerta es el peso de los componentes estáticos como la propia viga, vigas

del techo, materiales para techos, revestimiento y el material del techo. Una carga

viva es dinámica por naturaleza, como el viento, la nieve, etc. (7)

En esta parte se describen todos los agentes externos a la estructura que

inducen fuerzas internas, esfuerzos y deformaciones en ella, estos pueden ser

agentes ambientales por ejemplo viento, sismo, peso propio, etc.

Existen muchas clasificaciones de cargas o acciones sobre una estructura a partir

de diferentes puntos de vista. Las más comunes son basándose en su origen y su

duración e intensidad en el tiempo. (8)

Clasificación según su origen:

Debido a la acción de la gravedad: carga muerta y carga viva.

Cargas debido a sismo.

Cargas debido al viento.

Clasificación según su duración e intensidad:

Acciones permanentes: Son las que actúan de manera continua en la estructura, y su intensidad no tiene variación significativa en el tiempo. Ejemplo de este tipo es la carga muerta. (8)

Acciones variables: Son las que actúan sobre la estructura con una intensidad que varía significativamente con el tiempo; por ejemplo la carga viva y los efectos de temperatura. (8)


Acciones accidentales: estas cargas no están asociadas al funcionamiento de la estructura y pueden alcanzar intensidades significativas en breves lapsos de tiempo; por ejemplo las acciones debido a sismo y viento. (8)

Las tipos de carga considerados en este apartado son las cargas gravitacionales (carga muerta y viva) y las cargas accidentales (sismo y viento), ya que son las cargas que más comúnmente se imponen a una estructura de techo. (8)

Figura 25. Estructura de techo

2.5.1 CARGAS GRAVITACIONALES.

2.5.1.1 Cargas Muertas

Son las cargas generadas por el peso propio tanto de elementos estructurales (vigas de techo, largueros, etc.), como de elementos no estructurales (cubierta, cielo falso, instalaciones hidráulicas y eléctricas, etc.), que ocupan una posición fija gravitan de manera constante sobre la estructura sin alguna variación significativa de s peso en el tiempo. La cuantificación de la carga muerta por lo general se obtiene de manera sencilla, ya que solo se requiere de la información referente a los pesos volumétricos, por unidad de área y lineal de los materiales que conforman los elementos estructurales y no estructurales. (8)

Las cargas muertas incluyen el peso de todos los materiales de

construcción soportados por la armadura. 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. (1)


2.5.1.1.1 Materiales para techado

Los materiales que constituyen la cubierta del techo pueden

ser las siguientes que se muestran en el cuadro 2, en donde

se proporciona los pesos aproximados en libras por pie

cuadrado. (1)

Cuadro 2. Pesos aproximados del material Tejamil

Cuadro 3. Pesos aproximados del material Pizarra

Cuadro 4. Pesos aproximados del material Tejas de barro

Cuadro 5. Pesos aproximados del material Techado compuesto

TECHADO COMPUESTO

Kg/m2 lb/ft2

Fieltro 4 capas Fieltro 5 capas

19.52 – 24.4 29.28 – 39.04

4.0 – 5.0 6.0 – 8.0

TEJAMIL

Kg/m2 lb/ft2

Madera Asbesto Asfalto, pizarra-recubierta

14.64 24.4 – 29.28 9.76

3.0 5.0 – 6.0 2.0

PIZARRA

Kg/m2 lb/ft2

3/16” de espesor 1/4” de espesor 3/8” de espesor

34.16 48.8 58.56 – 68.32

7.0 10.0 12.0 – 14.0

TEJAS DE BARRO

Kg/m2 lb/ft2

Plana Española

58.56 – 78.08 48.8 – 68.32

12.0 – 16.0 10.0 – 14.0


Cuadro 6. Pesos aproximados del material Lamina corrugada

LAMINA CORRUGADA

Kg/m2 lb/ft2

Calibre 20 Calibre 18 Hojalata estañada Cobre, en la minas Plomo, en laminas

9.76 14.64 4.88 4.88 34.16

2.0 3.0 1.0 1.0 7.0

Cuadro 7. Pesos aproximados del material Enduelado, de Madera

ENDUELADO, DE MADERA

Kg/m2 lb/ft2

Pino y abeto americano, 1” de espesor Pino amarillo, 1” de espesor Concreto pobre por 1” de espesor Losa de concreto, de cenizas, por 1” de espesor Placa de yeso, por 1” de espesor Plafón de yeso

14.64 19.52 39.04 43.92 39.04 48.8

3.0 4.0 8.0 9.0 8.0 10.0

2.5.1.1.2 Viguetas y largueros para techo

Los pesos usuales para viguetas de techos hechos de madera se presentan en la siguiente tabla. (1)

Cuadro 8. Pesos de largueros de techo, en kg/m de superficie de techo

CLASE DE MADERA

PINO BLANCO, PINO Y ABETO AMERICANO

PINO AMARILLO

SEPARACIÓN

30 cm

(12”)

40 cm

(16”)

50 cm

(20”)

60 cm

(24”)

30 cm

(12”)

40 cm

(16”)

50 cm

(20”)

60 cm

(24”)

2” X 4”

6.3

4.4

3.9

3

8.3

5.8

4.88

3.9

2” X 6” 9.2

6.8

5.3

4.88

12.2

9.2

7.3

6.3

2” X 8”

12.2

9.3

7.3

6.3

16.6

12.2

9.7

8.3

2” X 10”

15.6

11.7

9.7

8.3

21

15.6

12.6

10.7

2” X 12”

19.0

14.1

11.2

9.7

25.3

19

15.1

12.6


Figura 26. Área tributaria sobre larguero de techo.

Figura 27. Cargas gravitacionales sobre a) Largueros y b) Viga de techo.

2.5.1.1.3 Cargas colgadas

Estas cargas pueden ser los plafones y su peso se debe tomar en cuenta al diseñar la armadura. Otras pueden ser los candiles y grandes implementos de iluminación, equipo mecánico entre otros. (1)

2.5.1.1.4 Peso propio de Armaduras

El peso verdadero de una armadura no se puede determinar exactamente mientras no esté completamente diseñada. A continuación se presenta un cuadro con pesos aproximados en armaduras de acero. (1)


Cuadro 9. Pesos de armaduras de acero en kg/m2 de superficie de techo

Figura 28. Cargas generadas por el peso propio de armaduras

2.5.1.2 Cargas vivas

Las cargas vivas están relacionadas con el uso y ocupación de la estructura; debido a su naturaleza variable, incluye todo aquella que no tiene posición fija y definitiva. Se identifican dos clases: cargas móviles (mantenimiento y reparaciones) y cargas de movimiento (grúas sobre vigas carril). Las cargas vivas incluyen las cargas de nieve, lluvia, viento, etc. (8)

Claro

Inclinación 1/2

Inclinación 1/3

Inclinación ¼

Plano

metros

Hasta 12

12 a 15

15 a 18

18 a 21

21 a 24

24 a 30

30 a 36

25.62

28.06

32.94

35.38

37.82

41.48

46.36

30.74

32.20

39.04

41.48

43.92

48.80

53.68

33.18

35.13

41.96

44.89

47.33

52.7

58.56

37.08

39.04

46.84

49.77

52.70

58.56

64.41


2.5.1.2.1 Cargas de Nieve y hielo

Las precipitaciones de hielo y nieve varían con el clima y cantidad retenida por una cubierta depende de su proporción y el tipo de superficie. Las cubiertas de madera, asbesto o similares retendrán mayor cantidad que las tejas planas o las metálicas. Una pulgada de nieve equivale aproximadamente a 2.44 kg/m2 (0.5 lb / pie2), pero puede ser mayor en elevaciones menores, donde la nieve es más densa. Para los diseños de techos se usan cargas de nieve de 48.8 a 195.2 kg/m2 (10 a 40 lb / pie2); la magnitud depende principalmente de la pendiente del techo y en menor grado de la índole de la superficie de este. Los valores mayores se usan para techos horizontales y los menores para techos inclinados. La magnitud de las cargas previstas de nieve depende principalmente de la localidad donde se construyen los edificios. Cuando no existe información para la determinación de la carga de nieve, puede utilizarse la siguiente tabla. (1)

Cuadro 10. Cargas de nieve sobre las armaduras de Techo en kg/m2 de superficie de Techo

2.5.1.2.2 Lluvia

El agua en un techo sin pendiente se acumula más rápidamente que lo que tarda en escurrir, el resultado se denomina encharcamiento; la carga aumentada ocasiona que el techo se reflexione en forma de plato, que entonces puede contener más agua, lo que a su vez causa mayores deflexiones. Este proceso continua hasta que se alcanza el equilibrio o el colapso de la estructura. El encharcamiento es un problema ya que puede llegar a causar fallas en el techo. (1)

Localidad

Pendiente del Techo

45°

30°

25°

20°

Plano

Estados del

noroeste y

Nueva

Inglaterra

48.8 – 73.2

73.2 – 97.6

122 – 146.4

170.8

195.2

Estados del

oeste y del

centro

24.4 – 48.8

48.8 – 73.2

97.6 – 122

122 – 146.4

170.8

Estados del

pacifico y

del sur

0 – 24.4

24.4 -48.8

24.4 – 48.8

24.4 – 48.8

48.8


2.5.2 Cargas accidentales.

2.5.2.1 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 o unos 30 m, resulta satisfactorio usar la presión del viento estipulada en el código apropiado de construcción. El Nacional Building Code (NBC) para el viento es como se muestra en el siguiente cuadro. Para pendientes de techo menores de 30° (que incluyen los techos planos) la presión del viento sobre el techo que indica el NBC, es una succión que actúa hacia fuera, normal a la superficie del techo, con un valor de 1.25 x la presión previamente recomendada. La carga de viento sobre techos con pendientes mayores de 30° se obtiene de la presión del viento que actúa normalmente a la superficie del techo, y en donde el valor básico previamente indicado dependerá de la altura. La altura para determinar la presión sobre el techo se mide como la diferencia entre las elevaciones promedio del terreno y techo. Se hace notar debido a que el viento puede soplar desde cualquiera de los lados de un edificio, la estructura es simétrica, aunque el análisis del viento se efectúe desde una sola dirección. (1)

Cuadro11. Presión de viento sobre las superficies de techo

Altura

Presión del viento

Pies

Metros

lb/ft2

Kg/m2

<30 30 a 49 50 a 99

100 a 499

<9 9.1 a 14.9 15 a 30

30.1 a 150

15 20 25 30

73.2 97.6 122

146.4

Foto IX. Daños por carga de viento.


La fuerza generada por el viento sobre las estructuras es difícil de

cuantificar con exactitud debido a la naturaleza variable del viento.

Atendiendo el comportamiento del viento como fluidos es posible

llegar a establecer cargas razonables en función de la velocidad del

viento, estas cargas sobre las edificaciones varían según su

ubicación geográfica, altura, sobre el nivel del suelo, tipo de terreno

y tipos de estructuras en sus alrededores. (8)

Se considera que una edificación con un periodo natural pequeño

(menor que un segundo) el viento no produce una respuesta

dinámica, por lo tanto es posible determinar la fuerza del viento

como carga estática. En edificaciones en las cuales la carga debido

al viento es considerable, se debe garantizar que las conexiones

sean suficientemente sean fuertes para resistir las fuerzas internas

y externas producidas, además de un adecuado diseño de los

elementos de recubrimiento. (8)

Foto X. Pandeo en elemento a compresión en armadura de techo

ocasionada por presión de viento.

El viento genera en las edificaciones empujes y succiones estáticas. En la figura 3.12a la superficie que recibe directamente la presión del viento se denomina barlovento (empuje) y el opuesto sotavento (succión). Cuando el viento pasa por el viento con inclinación su velocidad para mantener la continuidad del flujo, esto genera que la presión sobre el techo se reduzca y hace que el viento produzca una solución que puede ser capaz de levantar una cubierta sin un anclaje adecuado. Una acción similares produce en las superficies paralelas a la dirección del viento cuando pasa alrededor de la edificación (ver figura 3.12b). (8)


Figura 29. Efecto del viento sobre edificaciones.

2.5.2.2 Carga de sismo.

Los efectos de los movimientos sísmicos sobre las edificaciones son transmitidos a través del suelo sobre el cual se apoya; la base de la edificación tiende a seguir el movimiento del suelo, mientras que, por inercia, la masa del edificio se opone a ser desplazadamente dinámicamente y a seguir el movimiento de su base del (ver figura 3.9). Es así como se inducen fuerzas inerciales sobre las edificaciones producidas por los sismos, las cuales son de sentido contrario al movimiento del suelo. Analizar las edificaciones bajo efectos de sismos es una labor muy compleja que requiere de simplificaciones para tomar parte del diseño estructural de estas. (8)

Figura 30. Fuerza de inercia producida por el movimiento sísmico.


Las fuerzas sísmicas en edificios no dependen solamente de la

intensidad del movimiento sísmico sino también de las propiedades

de toda la estructura en conjunto, tales como su masa, rigidez y

regularidad en su geometría, entre otras, que afectan de forma

preponderante la respuesta dinámica de la edificación. (8)

Los sistemas de los techos como parte de una edificación influyen

en su respuesta dinámica; en su calidad de diagrama cómo se

encargan de transmitir las fuerzas inducidas por el sismo a los

elementos verticales resistentes a cargas laterales. Se considera al

techo como un nivel de la estructura (figura 3.11) y se le asigna una

fuerza debido al sismo (Fs3) la cual distribuirá a los elementos

verticales que resisten sismo, ya sea como diagrama rígido o

flexible. (8)

Figura 31. Distribución de la fuerza sísmica en altura incluyendo el nivel de techo.


2.6 características.

Uniones de miembros de una armadura (nodo) son libres de rotar. (5)

Los miembros que componen una armadura están sometidos sólo a

fuerzas de tensión y compresión. (5)

Las cargas externas se aplican en los nodos de la armadura. (5)

Las líneas de acción de las cargas externas y reacciones de los miembros

de la armadura, pasan a través del nodo para cada unión de la armadura.

(5)

Figura 25. Carga nodal

2.7 Conexiones. Existen hoy en día básicamente dos tipos de conexiones usadas en armaduras: soldadas o atornilladas. Las armaduras pequeñas, las cuales pueden ser transportadas como una sola pieza generalmente se soldán en el taller. Cuando la armadura abarca una luz muy grande, se subdivide la armadura o dos más partes, siendo cada una de las partes soldadas y se transportan separadas. En el campo se unen las partes generalmente con placas y se usan tornillos para unir cada una de las partes. También cuando se usan uniones atornilladas se deben usar placas de unión. El uso en general de placas de unión permite una mejor disposición espacial de los elementos que conforman la unión, permitiendo hacer que las líneas centroidales o líneas de trabajo de cada elemento coincidan en un solo punto de la unión, evitando excentricidades en la unión. Cuando esto no es posible los momentos producidos por la excentricidad de la unión deberá ser tomado en cuenta en el diseño de los elementos. Algunos detalles típicos se presentan en la siguiente figura (4)


Figura 26. Conexión apernada

III. ARMAZONES.

Un armazón se utiliza en la arquitectura y la ingeniería estructural como medio de soporte estructural. El tipo más simple de armazón es una cercha triangular. Las cerchas triangulares simples consisten en una serie de triángulos dispuestos de manera que el peso que se apoya se distribuya uniformemente por el máximo apoyo. (6)

3.1 Características.

Un armazón se compone de un marco formado por muchos triángulos pequeños.

Un triángulo básico en un armazón consta de tres vigas conectadas en las

esquinas por tres articulaciones. Un triángulo propiamente dicho podría

considerarse un armazón simple, pero la mayoría de los armazones están

compuestos de muchos triángulos, conectados por una serie de cuerdas. Una

cuerda superior y la cuerda inferior, que se cruzan a lo largo de la, viga de celosía

con al menos dos triángulos a lo largo de la cuerda. Los tirantes abarcarán los

triángulos verticalmente desde el vértice hasta la base. Una vez conectados, los

triángulos dentro de los tirantes se combinan con ellos para crear varios triángulos

más pequeños dentro; cada uno dispersa y comparte el peso, la presión y la

tensión. (6)

3.2 Usos.

Los armazones se pueden ver en muchos diseños diferentes de edificios. Más

comúnmente, se pueden ver en los diseños de puentes. Casi cualquier puente de

madera o de acero creado en los últimos cientos de años emplea algún tipo de

diseño con armazones. Los entramados más intrincados están en realidad

compuestos con armazones simples que trabajan juntos para mayor resistencia.

La construcción de viviendas se hace posible con cerchas. Los armazones ahora

se pueden comprar fácilmente ensamblados en una variedad de tamaños y

resistencias para facilitar más la construcción de casas. (6)

3.3 Tipos.

Los armazones simples existen en varias formas. El más básico y más conocido

tempranamente es el pendolón, un triángulo con una varilla de tensión vertical que


conecta el vértice a la base, creando así dos triángulos. Estos pueden ser usados

solos para tramos cortos. Los armazones Queenpost dividen aún más el triángulo

colocando un rectángulo en el medio, creando así tres triángulos

más pequeños que lo rodean. Las cerchas Howe conectan una serie de triángulos

equiláteros superpuestos, cada uno con una barra de tensión vertical. Los

triángulos están conectados por una cuerda en la parte superior y la base. Se

pueden utilizar para abarcar grandes distancias y sostener mucho más peso que

el pendolón y el Queenpost. (6)


CONCLUSIONES


BIBLIOGRAFÍA VIRTUAL Y FÍSICA

1) http://www.monografias.com/trabajos-pdf2/diseno-armaduras-techo/diseno-

armaduras-techo.pdf

2) Hibbeler, R.C. Mecánica vectorial para ingenieros: ESTÁTICA. Decimosegunda

edición. Editorial Pearson educación, México, 2010.

3) Ferdinand P. Beer. E. Russel Johnston. Mecánica vectorial para ingenieros:

ESTÁTICA. Octava edición. Editorial Mc. Graw-Hill. España, 2007.

4) http://www.tec-digital.itcr.ac.cr/file/2871924/Armaduras_de_acero.pdf

5) http://www.construccionenacero.com/Clases%20Teoricas/10_Diseno_Armaduras.

ppt

6) http://www.ehowenespanol.com/armazon-simple-info_210122/

7) http://www.finanzea.org/armadura-correctas-a02502570.htm

8) http://ri.ues.edu.sv/3911/1/Estructuraci%C3%B3n%20an%C3%A1lisis%20y%20di

se%C3%B1o%20estructural%20de%20elementos%20de%20techo%20con%20pe

rfiles%20metalilcos%20utilizando%20el%20metodo%20LRFD.pdf

http://www.monografias.com/trabajos-pdf2/diseno-armaduras-techo/diseno-armaduras-techo.pdf

http://www.monografias.com/trabajos-pdf2/diseno-armaduras-techo/diseno-armaduras-techo.pdf

http://www.tec-digital.itcr.ac.cr/file/2871924/Armaduras_de_acero.pdf

http://www.construccionenacero.com/Clases%20Teoricas/10_Diseno_Armaduras.ppt

http://www.construccionenacero.com/Clases%20Teoricas/10_Diseno_Armaduras.ppt

http://www.ehowenespanol.com/armazon-simple-info_210122/

http://www.finanzea.org/armadura-correctas-a02502570.htm

http://ri.ues.edu.sv/3911/1/Estructuraci%C3%B3n%20an%C3%A1lisis%20y%20dise%C3%B1o%20estructural%20de%20elementos%20de%20techo%20con%20perfiles%20metalilcos%20utilizando%20el%20metodo%20LRFD.pdf



Armazones y tipos de armaduras para techos

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