TECNOLOGIA 2020 T P Nº 3 Hoja Nº 1 T.P. N°: 3 OBJETIVOS Grupo N°: EQUILIBRIO ESTATICO O EXTERNO Y EQUILIBRIO ELASTICO O INTERNO DE ESTRUCTURAS SIMPLES DE BARRAS “que las estructuras de las construcciones no se rompan” Alumnos: Entender que es posible controlar el estado tensional de las barras de estructuras simples, cargadas axilmente, en la etapa de diseño, modificando el ángulo que esas barras forman entre sí. Identificar el tipo de solicitación a que están sometidas la barras de una estructura simple, cargadas axilmente. Plantear modificaciones en el diseño estructural, a partir de la búsqueda de diferentes alternativas de diseño arquitectónico. Evaluar las diferentes alternativas de diseño arquitectónico - estructural y proponer la “mejor solución”, previa definición del orden de valores a considerar. Plantear soluciones constructivas correctas en cada uno de los nudos de la estructura, en correspondencia con el tipo de carga que los solicita y con el tipo de vinculación necesario para que la estructura resulte isostáticamente sustentada. Comisión N°: Que el alumno sea capaz de: Estructura de Cubierta: PARES Estructuras adosadas al muro: MARQUESINAS Estructuras de Puentes: PASARELAS Fecha: TECNOLOGIA FACULTAD DE ARQUITECTURA Y URBANISMO UNIVERSIDAD NACIONAL DE TUCUMAN Tema: ESFUERZOS INTERNOS SIMPLES Ejemplos de Estructuras de Barras Se utiliza la palabra tensión (σ) para indicar que la fuerza que se ejerce sobre un elemento estructural está distribuida a través de una superficie dada. La expresión que vincula los conceptos que se acaban de enunciar es: σ (kg / cm2) = P (Kg) / A (cm2) Siendo: P = carga actuante A = área del elemento que se está analizando Comisión N°: T.P. N°: 3 Grupo N°: Fecha: 5. Resolución constructiva Para resolver los nudos o vínculos de las situaciones planteadas deben considerarse 2 aspectos: La forma en que se transmite el esfuerzo de la barra al nudo, es decir si ésta “empuja” o “tira” del vínculo. El material de la barra y del elemento donde se fija la barra. Si la barra “tira” del nudo debe resolverse un anclaje, si la barra “empuja” contra el nudo debe resolverse un apoyo. Cuando la unión a resolver es en madera, pueden utilizarse como medio de vinculación los siguientes elementos: Clavos, tirafondos, bulones, chapas dentadas, encolado, Etc. Cuando se trata de elementos metálicos es posible su vinculación a través de: bulones, remaches, soldadura, Etc. TECNOLOGIA 2. Equilibrio Elástico o Interno: define las dimensiones del elemento estructural, en función de la resistencia del material y la carga que lo solicita. El sólido experimenta deformaciones por el efecto de las cargas y las resiste generando fuerzas interiores, hasta equilibrar a las fuerzas o cargas exteriores. Se dice que en todas las partículas del cuerpo debe existir equilibrio entre las fuerzas exteriores y las interiores. 4. Rediseñar la estructura: Significa cambiar el ángulo que forman entre sí las barras que concurren en un nudo y, eventualmente, la sección de la barra. Con esa operación se modifica la carga que actúa en cada una de las barras. Esto se visualiza directamente trazando el triángulo de fuerzas que resuelve, gráficamente, la descomposición de la carga actuante en el nudo (P) en las direcciones de las barras que concurren: cuanto “más horizontales” son las componentes, mayor será la carga que solicita a las barras y, por consiguiente, mayor será el esfuerzo (σ) que deben resistir. Alumnos: Resolución de la Estructura: 1. Equilibrio Estático o externo: se determina la carga que solicita a cada elemento estructura. Se define el valor de las fuerzas actuantes en cada vínculo. El equilibrio estable es uno de los requerimientos básicos de una estructura arquitectónica. Relaciona dos conceptos: 1) equilibrio: el sistema de fuerzas exteriores (acciones y reacciones) tanto en el conjunto de la estructura como en cada parte, considerada aisladamente, debe constituir un sistema de resultante nula y 2) estabilidad: tiene que ver con la permanencia del equilibrio. Es la posibilidad de mantener el equilibrio a pesar de perturbaciones en el sistema de fuerzas. ESFUERZOS INTERNOS SIMPLES Estructura principal de barras, que pueden ser rígidas (madera o acero) o flexibles (tensores de acero) Las cargas están aplicadas en los nudos de la estructura principal Por lo que las estructuras que presenten estas características, estarán sometidas a esfuerzos internos simples (solicitadas por esfuerzos internos de compresión o tracción). 3. Verificación: A. “Verificación al punzonado” en vínculos: consiste en verificar que la tensión real de trabajo del material de cualquiera de los elementos estructurales que concurren al mismo, sea igual o menor que la tensión admisible. B. “Verificación del alargamiento”: consiste en definir cuanto se alargan los elementos sometidos a tracción, en función de las cargas actuantes, de su sección, de la longitud real y de la elasticidad del material y que el mismo se encuentre dentro de límites aceptables. Tema: Para el análisis, se presentan hechos arquitectónicos simples, con las características particulares que se enuncian a continuación: Hoja Nº 2 FACULTAD DE ARQUITECTURA Y URBANISMO UNIVERSIDAD NACIONAL DE TUCUMAN ABORDAJE DEL TEMA 45º Estructura Principal EJERCICIO N° 1: ESTRUCTURA DE MARQUESINA Hoja Nº 3 Chapa onda común IVAS PLANTA DATOS: 1 30º 35º “que las estructuras de las construcciones no se muevan, no se rompan y que sus deformaciones permanezcan dentro de límites tolerables” Dimensiones de los elementos estructurales l = 2,50 m 8º T.P. N°: 3 6) Grupo N°: 5) b = 1,00 m CORTE 10º Características constructivas Chapa onda común 1 30º 8º PLANTA Fecha: Tema: Estructura Principal FACULTAD DE ARQUITECTURA Y URBANISMO UNIVERSIDAD NACIONAL DE TUCUMAN 45º TECNOLOGIA 2,5 Correas ESFUERZOS INTERNOS SIMPLES Alumnos: Comisión N°: g kg/m 2 (peso propio del elemento constructivo) Cubierta de chapa: 30kg/m 2 p kg/m 2 (sobrecarga de uso) = 120 kg/m 2 60º DESARROLLO: Hoja Nº 4 2. EQUILIBRIO EXTERNO A.- Predimensionar B.- Esquema Estático A1. El elemento comprimido, utilizando tablas pandean Comisión N°: Fecha: TIPO DE ESFUERZOS TECNOLOGIA VALOR ANALITICO Alumnos: C3. Comparar Resultados: Realizar una tabla comparativa con los resultados gráficos y analíticos B- Rediseñar la estructura principal a los efectos de conseguir menores solicitaciones en los vínculos del muro ESFUERZOS INTERNOS SIMPLES C2. Resolución Analítica A2. El elemento traccionado (barra de acero). Tema: C1. Resolución Gráfica (Escala de Fuerzas) FACULTAD DE ARQUITECTURA Y URBANISMO UNIVERSIDAD NACIONAL DE TUCUMAN C.- Esfuerzos en las barras: VALOR GRAFICO T.P. N°: 3 A.- Análisis de Cargas Grupo N°: 2. EQUILIBRIO INTERNO Hoja Nº 5 DATOS: T.P. N°: 3 Grupo N°: EJERCICIO N° 2: CUBIERTA DE PARES PUNTALES Y TENSORES Dimensiones de los elementos estructurales: L = 8,00m b = 3,60 m Alumnos: TECNOLOGIA Fecha: ESFUERZOS INTERNOS SIMPLES Tema: p [kg/m 2] (sobrecarga de uso): 150 Kg /m 2 FACULTAD DE ARQUITECTURA Y URBANISMO UNIVERSIDAD NACIONAL DE TUCUMAN g [kg/m 2] (peso propio del elemento constructivo): 200 Kg/m 2 (cubierta de chapa autoportante) Comisión N°: Características constructivas Hoja Nº 6 DESARROLLO: 1. EQUILIBRIO EXTERNO TIPO DE ESFUERZO T.P. N°: 3 A2. El elemento traccionado (barra de acero). B. Modificar la pendiente de la cubierta a los efectos de conseguir menores esfuerzos en el tensor y las barras. Comisión N°: VALOR ANALITICO A1. Los elementos comprimidos (madera), utilizando tablas pandean. 1. Defina y ejemplifique el equilibrio estático de un elemento estructural. 2. Que entiende por equilibrio resistente de un elemento estructural. 3. Es posible definir el equilibrio interno sin previamente definir el equilibrio externo. Justifique su respuesta. 4. Defina a los esfuerzos internos. 5. Defina a los esfuerzos internos simples. Grafique como se distribuyen en un elemento estructural lineal 6. Defina y grafique la tensión de tracción. (barra) 7. Defina y grafique la tensión de compresión. (barra y pilar) Fecha: TECNOLOGIA PREGUNTAS CONCEPTUALES FACULTAD DE ARQUITECTURA Y URBANISMO UNIVERSIDAD NACIONAL DE TUCUMAN Tema: ESFUERZOS INTERNOS SIMPLES VALOR GRAFICO A.- Predimensionar: Alumnos: A. Análisis de Cargas B. Esquema Estático C. Esfuerzos en las barras: : I, II, III ,IV, V y VI. C1. Resolución Gráfica (Escala de Fuerzas) C2. Resolución Analítica C3. Comparar Resultados: Realizar una tabla comparativa con los resultados gráficos y analíticos Grupo N°: 2. EQUILIBRIO INTERNO EJERCICIO N° 3: ESTRUCTURA DE PASARELA DATOS: p kg/m 2 (sobrecarga de uso) = 250 kg/m2 3,00 m T.P. N°: 3 a= g kg/m 2 (peso propio del elemento constructivo = 100 kg/m2 Grupo N°: Características constructivas: Dimensiones de los elementos estructurales L = 12 m Hoja Nº 7 a L FACULTAD DE ARQUITECTURA Y URBANISMO UNIVERSIDAD NACIONAL DE TUCUMAN Tema: m m Fecha: 30º TECNOLOGIA m m Alumnos: 60º ESFUERZOS INTERNOS SIMPLES 4m mm Comisión N°: VALORES DE TENSIONES DE TABLA T.P. N°: 3 2. EQUILIBRIO INTERNO 1. EQUILIBRIO EXTERNO Grupo N°: Hoja Nº 8 DESARROLLO: A.- Predimensionar A.- Análisis de Cargas A1. El elemento comprimido, utilizando tablas pandean (COLUMNAS) B.- Esquema Estático TIPO DE ESFUERZOS C- Rediseñar la estructura principal a los efectos de conseguir menores solicitaciones en los vínculos. Fecha: B2.- El alargamiento de los tensores. VALOR GRAFICO TECNOLOGIA B1.- El punzonado en la base de la columna Alumnos: B.- Verificar ESFUERZOS INTERNOS SIMPLES A3. El cimiento de la columna metálica Tema: C2. Completar la Tabla con los Resultados de los esfuerzos obtenidos. FACULTAD DE ARQUITECTURA Y URBANISMO UNIVERSIDAD NACIONAL DE TUCUMAN C1. Resolución Gráfica (Escala de Fuerzas) Comisión N°: A2.Los elementos traccionados resueltos en cables de acero C.- Esfuerzos en las barras: Características constructivas: Dimensiones de los elementos estructurales L = 12 m a= g kg/m 2 (peso propio del elemento constructivo = 100 kg/m2 T.P. N°: 3 DATOS: Grupo N°: Hoja Nº 9 EJERCICIO N° 4: ESTRUCTURA DE PASARELA p kg/m 2 (sobrecarga de uso) = 250 kg/m2 3,00 m a L FACULTAD DE ARQUITECTURA Y URBANISMO UNIVERSIDAD NACIONAL DE TUCUMAN Fecha: Tema: m m TECNOLOGIA 60º Alumnos: m m 4m mm ESFUERZOS INTERNOS SIMPLES 30º Comisión N°: VALORES DE TENSIONES DE TABLA 2. EQUILIBRIO INTERNO A.- Predimensionar. A.- Análisis de Cargas. A1. El elemento comprimido, utilizando tablas pandean (COLUMNAS) B1.- El punzonado en la base de la columna TIPO DE ESFUERZOS B2.- El alargamiento de los tensores C- Rediseñar la estructura principal a los efectos de conseguir menores solicitaciones en los vínculos. Fecha: B.- Verificar TECNOLOGIA A4 El cimiento de la columna metálica Comisión N°: A3. El volumen de anclaje del tensor T IV Alumnos: C2. Completar la Tabla con los Resultados de los esfuerzos obtenidos. ESFUERZOS INTERNOS SIMPLES C1. Resolución Gráfica (Escala de Fuerzas) A2.Los elementos traccionados resueltos en cables de acero (USO DE TABLA) Tema: C.- Esfuerzos en las barras: FACULTAD DE ARQUITECTURA Y URBANISMO UNIVERSIDAD NACIONAL DE TUCUMAN B.- Esquema Estático. VALOR GRAFICO T.P. N°: 3 1. EQUILIBRIO EXTERNO Grupo N°: Hoja Nº10 DESARROLLO: EJERCICIOS PARA LA CARPETA muro tensor envigado superior DATOS: vigas secundarias b(m) CORTE a(m) 2m tensor p kg/m 2 (sobrecarga de uso) 80 kg/m 2 muro 7m PLANTA l(m) Tema: envigado superior p (kg/m2) = 200kg/m2 tensor barra horizontal vigas secundarias a(m) FACULTAD DE ARQUITECTURA Y URBANISMO UNIVERSIDAD NACIONAL DE TUCUMAN g (kg/m2) = 80kg/m2 l = 3m a = 1,50m b = 2,5m Características constructivas g kg/m 2 (peso propio del elemento constructivo) 40kg/m 2 Fecha: barra horizontal Comisión N°: Dimensiones de los elementos estructurales TECNOLOGIA ά30º Alumnos: 2,5m T.P. N°: 3 Grupo N°: EJERCICIO Nº 2 ESFUERZOS INTERNOS SIMPLES EJERCICIO Nº 1 Hoja Nº11 PARA AMBOS EJERCICIOS Hoja Nº12 2. EQUILIBRIO INTERNO A.- Predimensionar A.- Análisis de Cargas A1. El elemento comprimido, utilizando tablas pandean B.- Esquema Estático C.- Esfuerzos en las barras: C1. Resolución Gráfica (Escala de Fuerzas) Comisión N°: Fecha: Tema: TIPO DE ESFUERZOS TECNOLOGIA B2. El alargamiento del tensor Alumnos: B1.- El punzonado en el apoyo que corresponda ESFUERZOS INTERNOS SIMPLES C3. Comparar Resultados: Realizar una tabla comparativa con los resultados gráficos y analíticos VALOR ANALITICO A2. El elemento traccionado resuelto en barras de acero B.- Verificar C2. Resolución Analítica VALOR GRAFICO T.P. N°: 3 EQUILIBRIO EXTERNO FACULTAD DE ARQUITECTURA Y URBANISMO UNIVERSIDAD NACIONAL DE TUCUMAN 1. Grupo N°: DESARROLLO:
