PLACAS - CONSTRUCCIÓN DE EDIFICIONS

Las placas son estructuras rígidas, piaras, generalmente monolíticas, que dispersan las cargas aplicadas según un patrón multidireccional, con las cargas siguiendo generalmente las rutas más cortas y más rígidas hasta los apoyos. Un ejemplo común de una placa es una losa de concreto reforzado.

Una placa puede visualizarse como una serie de vigas adyacentes 1. con forma de franjas interconectadas continuamente a lo largo de sus longitudes. A medida que una carga aplicada se transmite a los apoyos mediante la flexión de una viga en forma de franja, la carga se distribuye en la placa 2. completa mediante fuerza cortante vertical que se transmite desde la franja deflexionada a las franjas adyacentes. La flexión de una viga en forma de franja también causa la torsión de las franjas transversales, cuya resistencia a la torsión aumenta la rigidez total de la placa. Por lo tanto, mientras que la flexión y la 3. fuerza cortante transfieren una carga aplicada en la dirección de la viga en forma de franja con carga, la fuerza cortante y la torsión transfieren la carga en ángulo recto con la franja cargada.

Una placa debe ser cuadrada o casi cuadrada para asegurarse de que se comporte como una estructura de dos sentidos. Cuando una placa se hace más rectangular que cuadrada, disminuye la acción de dos sentidos y se desarrolla un sistema de un sentido que sigue la dirección más corta porque las franjas más cortas de la placa son más rígidas y sustentan una parte mayor de la carga 4.

Las estructuras de placas plegadas están compuestasde elementos plegados de gran peralte unidos rígidamente 5. a lo largo de sus bordes y que forman ángulos agudos para apuntalarse entre sí contra el pandeo lateral. Cada plano 6. se comporta como una viga en la dirección longitudinal 7. En la dirección corta, el claro se reduce por cada pliegue que actúa como un apoyo rígido. Las franjas transversales se comportan como una viga continua apoyada en los puntos de los pliegues. Los diafragmas verticales o los marcos rígidos rigidizan una placa plegada contra la deformación del perfil del pliegue. La rigidez resultante de la sección transversal permite que una placa plegada cubra distancias relativamente largas.

Un marco espacial está compuesto de elementos lineales rígidos cortos triangulados en tres dimensiones y sujetos solamente a tensión o compresión axiales. La unidad espacial más simple de un marco espacial es un tetraedro que tiene cuatro nodos y seis miembros estructurales.

Debido a que el comportamiento estructural de un marco espacial es análogo al de una placa, su crujía de apoyodebe ser cuadrada o casi cuadrada para asegurarse de que se comporta como una estructura de dos sentidos.

Aumentar el área de contacto de los apoyos aumenta el número de miembros a los cuales se transfiere la fuerza cortante y reduce las fuerzas en los miembros 8.

MARCOS Y MUROS - CONSTRUCCIÓN DE EDIFICIOS

Una viga simplemerte apoyadla er dos columnas ro puede resistir fuerzas laterales a meros que esté apuntalada.

Si los nodos que conectan las columnas y la viga pueden resistir tanto fuerzas como momentos, entonces el ensamblado se convierte en un marco rígido. Las cargas aplicadas producen fuerzas axiales, de flexión y cortantes en todos los miembros del marco debido a que los nodos rígidos impiden que los extremos de los miembros giren libremente. Además, las cargas verticales hacen que un marco rígido desarrolle empujes horizontales en la base.

Un marco ngido es estáticamente indeterminado y es rígido solamente en su plano.

• Un marco fijo es un marco rígido conectado a sus apoyos mediante empotramientos. Un marco fijo es más resistente a la deflexión que un marco articulado, pero también es más sensible a los asentamientos de los apoyos y a la expansión y contracción térmicas. 1.
• Un marco articulado es un marco rígido conectado a sus apoyos con pasadores. Los pasadores evitan que se desarrollen esfuerzos de flexión elevados al permitir que el marco gire como una unidad cuando se deforma por los asentamientos de los apoyos y que se flexione lige¬ ramente cuando se le somete a esfuerzos por cambiosde temperatura. 2.
• El marco de tres articulaciones es un ensamblado estructural de dos secciones rígidas conectadas entre sí y con sus apoyos con pasadores. Aun cuando es más sensible a la deflexión que el marco fijo o el marco articulado, el marco de tres articulaciones se ve menos afectado por los asentamientos en los apoyos y los esfuerzos térmicos. Las tres articulaciones también permiten que el marco se analice como una estructura estáticamente determinada.  3.

Si se rellena el plano definido por dos columnas y una viga se convierte en un muro de carga que actúa como una columna larga y delgada que transmite fuerzas de compresión al piso. Los muros de carga son muy efectivos para cargas coplanares uniformemente distribuidas, pero son muy vulnerables a las fuerzas perpendiculares a sus planos. Para la estabilidad lateral, los muros de carga dependen de nervaduras con pilastras, muros cruzados, marcos rígidos transversales o losas horizontales. 4.
Cualquier vano en un muro de carga debilita su integridad estructural. Un dintel o un arco debe sustentar la carga arriba del vano de una puerta o de una ventana y permitir que los esfuerzos de compresión fluyan alrededor del vano a las secciones adyacentes del muro.

ARMADURAS - CONSTRUCCIÓN DE EDIFICIOS

Una armadura es un marco estructural basado en la rigidez geométrica del triángulo y compuesta de miembros lineales sujetos solamente a compresión o tensión axial.

Los cordones superiores e inferiores son los miembros principales de una armadura; se prolongan de extremo a extremo y se conectan mediante las piezas de enrejado. 1.

La trabazón es el sistema Integral de los miembros que conectan a los cordones superior e inferior de
una armadura. 2.
Un tablero es cualc?uiera de los espacios dentro de la trabazón de una armadura entre cualquiera dos puntos del tablero en un cordón y un nodo o par de nodos correspondientes en un cordón opuesto. 3.

El talón es el extremo inferior apoyado de una armadura. 4.
Un punto de tablero es cualc[u¡era de los nodos entre un miembro principal de la trabazón y un cordón. Una armadura debe estar cargada solamente en los puntos del tablero si sus miembros van a estar sujetos solamente a tensión o compresión axial. Para evitar el desarrollo de esfuerzos secundarios, los ejes centroidales de los miembros de la armadura y la carga en un nodo deben atravesar un punto común. 5.
Los miembros de fuerza cero teóricamente no sustentan carga directa; su omisión no alteraría la estabilidad de la configuración de la armadura.

Las armaduras Vierendeel son estructuras de vigas reticuladas cjue tienen miembros verticales de la trabazón conectados a los cordones paralelos superior e inferior Las armaduras Vierendeel no son armaduras verdaderas porcdue sus miembros están sujetos a fuerzas de flexión no axiales.

VIGAS - CONSTRUCCIÓN DE EDIFICIOS

Las vigas son miembros estructurales rígidos diseñados para cargar y transferir cargas transversales a través del espacio a los elementos de apoyo. El patrón no concurrente de fuerzas sujeta a una viga a la flexión y a la deflexión, lo que debe ser resistido por la resistencia interna del material.

• La deflexión es la distancia perpendicular que un miembroque cubre un claro se desvía de la geometría original bajo cargas transversales, aumentando con la carga y con el claro, y disminuyendo al aumentar el momento de inercia de la sección o el módulo de elasticidad del material. 1.
• El momento flexionante es un momento externo que tiende a hacer que parte de la estructura gire o se flexione y es igual a la suma algebraica de los momentos alrededor del eje neutro de la sección considerada. 2.

• El momento resistente es un momento interno igual y opuesto al momento flexionante, generado por un par de fuerzas para conservar el eo[uilibrio de la sección considerada. 3.
• El esfuerzo por flexión es una combinación de esfuerzos de compresión y de tensión ¡?ue se desarrolla en la sección transversal de un miembro estructural para resistir una fuerza transversal, o[ue alcanza su valor máximo en la superficie más alejada del eje neutro. 4.
• El eje neutro es una línea imaginaria c\ue atraviesa el centroide de la sección transversal de una viga o de otro miembro sujeto a flexión, a lo largo del cual no se presen¬ tan esfuerzos por flexión. 5.

•  La fuerza cortante transversal se presenta en la sección transversal de una viga o de otro miembro sujeto a
flexión, siendo igual a la suma algebraica de las fuerzas transversales en un lado de la sección. 6.

• El esfuerzo cortante vertical se desarrolla para resistir la fuerza cortante transversal, que tiene un valor máximo en el eje neutro y disminuye en forma no lineal hacia las caras externas. 7.
• El esfuerzo cortante horizontal o longitudinal se desarrolla para evitar el deslizamiento a lo largo de los planos horizontales de una viga bajo carga transversal, siendo igual en cualo[uier punto al esfuerzo cortante vertical en ese punto. 8.
La eficiencia de una viga aumenta si se configura la sección transversal para suministrar el momento de inercia o el módulo de sección reo[uer¡dos con la menor área posible.

9. Generalmente, esto se logra aumentando el peralte de la sección con la mayor parte del material en los extremos donde se presentan los esfuerzos máximos de flexión. Por ejemplo, si al reducir a la mitad el claro de una viga o al duplicar su ancho se reducen los esfuerzos por flexión por un factor de 2, duplicar el peralte reduce los esfuerzos por flexión por un factor de 4.


• El momento de inercia es la suma de los productos de cada elemento de un área por el cuadrado de su distancia con respecto a un eje de rotación coplanar. Es una propiedad geométrica o[ue indica cómo está distribuida el área transversal de un miembro estructural y no refleja las propiedades físicas intrínsecas de un material.

• El módulo de sección es una propiedad geométrica de una sección transversal, definido como el momento de inercia de la sección dividido entre la distancia desde el eje neutro a la superficie más alejada.

• Una viga simple descansa er apoyos en ambos extremos, con los extremos en libertad de girar y sin ofrecer resistencia a los momentos. Al igual que con cualquier estructura estáticamente determinada, los valonss de todas las reacciones, las fuerzas cortantes y los momentos para una viga simple sor independientes de la forma de la sección transversal y del material. 10




• Un cantilever es una viga u otro miembro estructural rígido que se proyecta cor sólo un extremo fijo. 11

CLAROS EN LAS VIGAS

• Una viga en voladizo es una viga simple c[ue se prolonga más allá de uno de sus a'posjoe. El voladizo reduce el momento positivo a la mitad del claro mientras que se desarrolla un momento negativo en la base del cantilever sobre el apoyo. Suponiendo una carga uniformemente distribuida, la proyección para la cual el momento sobre el apoyo es igual y opuesto al momento a la mitad del claro es aproximadamente % del claro. 12
•  Una viga con doble voladizo es una viga simple que se prolonga más allá de ambos apoyos. Suponiendo una carga uniformemente distribuida, las proyecciones para las cuales los momentos sobre los apoyos son iguales y opuestos al momento a la mitad del claro son aproximadamente 1/3 del claro. 13

•  Una viga doblemente empotrada tiene ambos extremos restringidos contra la traslación y la rotación. Los extremos fijos transfieren los esfuerzos por flexión, aumentan la rigidez de la viga y reducen su deflexión máxima. 14
•  Un tramo suspendido es una viga simple apoyada en los voladizos de dos claros adyacentes con juntas construidas con seguros en los puntos de momento cero. 15
•  Una viga continua se prolonga sobre más de dos apoyos con objeto de desarrollar mayor rigidez y momentos más pecjueños c[ue en una serie de vigas simples que tengan claros y carga similares. Tanto las vigas doblemente empotradas como las vigas continuas son estructuras indeterminadas para las cuales los valores de todas las reacciones, las fuerzas cortantes y los momentos dependen no solamente del claro y de la carga, sino también de la forma de la sección transversal y del material de la viga. 16