Informe 4: Armaduras en acero

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Informe 4: Armaduras en acero

Grupo A2:

Andrés Mauricio Castellanos Hidalgo (Código:1103466)

Katerin Paola Ramirez Gomez (Código:1102472)

Juan David Cardenas Prada (Código:1103581)

Daniel Esteban Espitia Vargas (Código: 1103600)

Wilmer Julián Carrillo León

Universidad Militar Nueva Granada

Facultad de Ingeniería

Ingeniería civil

Bogotá D.C.

2021

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1. Introducción

En este laboratorio se determinará la capacidad que tiene una armadura de acero al ser sometida por algunas cargas, conociendo su rigidez y evaluando las fuerzas internas presentes aplicando métodos manuales o con ayuda de software.

1. Objetivos

2.1 Objetivo general

Comprender el mecanismo de una armadura de acero cuando es sometida a algunas cargas externas, con el fin de saber cuáles son las reacciones internas de estos elementos estructurales con base en la NSR-10 Titulo F.

2.2 Objetivos específicos

• Utilizar métodos de estática tales como método de secciones o método de nodos

• Conocer algunos software o programas que determinan las fuerzas presentes en la estructura de una manera más ágil

• Evaluar los resultados obtenidos según la NTC 2289

• Realizar caracterizaciones físicas de la armadura

• Determinar si la estructura es estáticamente determinada o indeterminada

1. Marco teórico 3.1 Armadura

Es una estructura formada por elementos lineales (en este caso, el acero), que se ensamblan entre si formando figuras semejantes a triángulos en general; este tipo de estructuras son estacionarias con restricciones y son usadas en cubiertas de casas o edificios, también en puentes de grandes magnitudes donde puedan pasar trenes u otro objeto. Dependiendo para que sea empleada la armadura se diseñara de una forma en especial la cual garantice una buena resistencia y que sea estáticamente estable; mayormente este tipo de estructura trabaja con esfuerzos axiales en los

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puntos o uniones localizados llamados nodos, otras veces menos frecuentes la fuerza se localiza en los elementos generando flexión.

Algunas características es que son mayormente ensambles triangulares que distribuyen las cargas a los soportes, combinan algunas articulaciones en las cuales puede haber presentes fuerzas de tensión o a compresión internas; también pueden presentarse fuerzas externas en los nodos o en los elementos. Es por esto que el objetivo de una armadura estructural es brindar buena estabilidad, resistencia y que no tenga variedad de deformación en su estructura.

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Imagen tomada de: https://ingcivil.org/wp-content/uploads/2012/10/armaduras-

acero.jpg

3.2 Método de secciones y método de nodos

El método de nodos permite determinar fuerzas internas en cada uno de los elementos que contenga la armadura. Este proceso se hace obteniendo reacciones en los apoyos de la armadura, luego dibujando el diagrama de cuerpo libre considerando que todos los nodos están a tensión, y empezar desde un nodo donde la armadura este restringida por algún apoyo y que tenga máximo dos incógnitas, con base en esa reacción calculada previamente empezar a hallar fuerzas internas de tensión (si la fuerza da positiva) o compresión (si la fuerza da negativa) con ayuda de la estática; calculando y conociendo así todas las fuerzas presentes en todos los elementos de la armadura.

El método de secciones se basa en el equilibrio del cuerpo rígido en una parte especial o en específico de la armadura; a diferencia del método de nodos, este método de secciones es mucho más practico ya que nos permite hacer un tipo de corte en alguna zona de la armadura para encontrar fuerzas internas más rápido en algún punto sin tener que hallar o conocer las fuerzas de toda la armadura. Para aplicar este método se debe hacer el corte a tres elementos de la armadura, de lo contrario no se puede aplicar el método. Para esto el corte no tiene que ser totalmente lineal, puede ser diagonal, todo dependerá del propósito al querer encontrar una fuerza en especial, y se escoge el lado que sea más conveniente; aquel donde no toque plantear bastantes ecuaciones y donde se conozcan las reacciones externas.

3.3 Isostátismo e hiperestátismo

Una estructura se considera isostática o estrictamente completa, cuando pueden encontrase esfuerzos y fuerzas en los elementos aplicando solo ecuaciones de estática

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(sumatoria de momentos igual a cero y sumatoria de fuerzas igual a cero); además, en una armadura se puede determinar esto numéricamente, restando el número de incógnitas (suma entre el número de restricciones y el número de elementos) con el número de ecuaciones (multiplicando el número de nodos por 2); si esta diferencia es igual a cero es igual a cero, se considera que tiene un grado de indeterminación igual a ser y por tanto la estructura es estable y estáticamente determinada, si diera menor a cero quiere decir que la estructura es inestable, y si da mayor a cero quiere decir que la estructura es hiperestática y que no solo basta con ecuaciones de estática para dar solución con las fuerzas presentes en la armadura, ya que se presentan varias incógnitas que es imposible calcular con ecuaciones de estática, acá toca plantear nuevas ecuaciones o formulas (como la de deformación en los materiales que no sean rígidos) para obtener mínimo un sistema de 2x2 y dar solución a las incógnitas de fuerzas de la armadura estructural. En el hiperestátismo al aplicar la formula anterior tiene que dar mayor a cero, y se determina el grado de determinación de acuerdo con la igualdad que dé; como por ejemplo que de un grado de indeterminación igual a 5, esto quiere decir que la estructura hiperestática es de grado 5, esto puede determinarse también de acuerdo con los elementos internos presentes en la estructura, si tiene un diseño semejante y simétrico se determina estructuralmente isostática, de lo contrario es hiperestática.

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