INTRODUCCIÓN

La estructura es un conjunto de elementos, integrados a la construcción que deben transmitir las diferentes acciones al terreno natural en forma estable y segura, durante toda su vida útil, con buenas condiciones de funcionalidad y servicio.

Es decir, la estructura se compone de diferentes elementos que pueden ser lineales como las vigas o columnas, superficiales como las losas o tabiques o incluso volumétricos que pueden tener sólo funciones estructurales o pueden cumplir alguna otra función como es el caso de los muros portantes que son cerramientos y transmiten cargas.

ESTRUCTURA:

PILARES VIGAS MUROS TIRANTES ARMADURAS

2. EVOLUCIONEVOLUCION DE ARMADURAS: SIMPLES A COMPLEJASArmaduras derivadas de tirantes y puntales. Todas las juntas están articuladas. Los puntales están solo en compresión y los cables solo en tensión. Las armaduras de la derecha son los equivalentes invertidos de las de la izquierda.

(a) Unidad Básica de cable; (a la derecha) su equivalente invertido es un arco básico de tres articulaciones.

(b) Armadura simple formada por la adición de un puntal horizontal para soportar el empuje hacia adentro; (a la derecha) armadura equivalente formada por la adición de un tirante horizontal para soportar el empuje hacia fuera.

(c) La misma configuración se puede elevar verticalmente por medio de postes en los extremos (los Nuevos miembros, las cuerdas inferiores, no están esforzados directamente sino que son necesarios para proporcionar estabilidad lateral)

(d) Una armadura más compleja se puede crear imaginando que todo el conjunto de ensamble que se muestra en c) será soportado por otro tirante. Otro puntal horizontal es necesario para resistir el nuevo empuje en el tirante e). El mismo proceso se puede repetir para formar armaduras más complejas. Note que las fuerzas en los miembros de la red (verticales y diagonales) se incrementan al alejarse de la parte central de la armadura puesto que las cargas aplicadas se acumulan del centro a los extremos.

3. DEFINICIÓN Se denomina armadura la estructura formada por un conjunto de piezas

lineales (de madera o metálicas) ensambladas entre sí, que se utiliza para soportar la cubierta de edificios.

Una armadura es una construcción reticulada conformada generalmente por triángulos formados por elementos rectos y que se utiliza para soportar cargas. Las armaduras pueden ser planas o espaciales.

Ejemplos típicos de armaduras son: puentes, cercas, torres de transmisión, cúpulas de estadios, etc. También lo son los techos llamados tridi-losas como la que se muestra en las imágenes y que pertenece a la cafetería de la Universidad Autónoma Metropolitana plantel Azcapotzalco.

Existen muchos tipos de armaduras en la ingeniería. Los ejemplos más clásicos en que se usan en docencia son las armaduras planas; sin embargo en la vida real abundan las armaduras tridimensionales. Debido a lo anterior se decidió elaborar el diseño y construcción de una armadura tridimensional

Una armadura se puede considerar como la sumatoria de una o varias veces el sistema estructural cinemáticamente invariable (estable) más sencillo: el triángulo. Este es el criterio usado como método analí tico para hacer el análisis cinemático de sistemas reticulares: a partir del primer triángulo se obtiene un sistema cinemáticamente invariable por la adición de dos barras en un nudo.

ELEMENTOS CARACTERÍSTICOS Son ensambles triangulares Distribuyen cargas a los soportes Combinación de miembros con juntas

articuladas Todos los tiempos están ensamblados a

tensión o compresión Descomponen las fuerzas de empuje

internamente

Armaduras de techo en bodegas, gimnasios y fábricas.

Armaduras como estructuras de apoyo en edificios para transferir carga de gravedad.

Armaduras de puentes de carretera, ferrocarril y peatonales.

Armaduras como estructuras de contraventeo vertical en edificios.

Armaduras como estructuras rigidizantes en edificios altos.

USOS DE LAS ARMADURAS

PARTES Cuerda Superior: formada por los elementos unidos en toda

la parte superior de la armadura, y que generalmente soportan las cargas de la cubierta del techo, que para un trabajo eficiente deben estar concentradas en los nudos

Cuerda Inferior: formada por los elementos unidos en toda la parte inferior de la armadura, y que generalmente soportan las cargas de las instalaciones eléctricas, hidrosanitarias, aire acondicionado, o de los vehí culos en el caso de los puentes

Elementos Secundarios: formada por los elementos unidos en toda la parte interior de la armadura, y que generalmente ayudan a soportan las cargas de la cuerda superior e inferior, e inclusive muchas veces algunos elementos tienen fuerza interna axial de valor cero, que se colocan, por simetrí a, rigidez, estética y construcción.

SOBRE LA SELECCIÓN DEL TIPO DE ARMADURA La elección del tipo de armadura depende de varios

factores como son: Luz a salvar, carga a soportar, tipo de cubierta desde el punto de vista arquitectónico, necesidades de iluminación, aislamiento y ventilación.

Algunos tipos de armaduras, por su eficiencia en la configuración, pueden cubrir grandes luces, como las de forma de arco en la cuerda superior, sin embargo constructivamente son más difí ciles y se convierten en soluciones no usuales o especiales. Sin embargo en los últimos años los techos curvos auto soportantes, pueden ofrecer soluciones prácticas para cubiertas de hangares, bodegas, fábricas, talleres, y otros usos.

CLASIFICACIÓN: VIGA DE CELOSÍA O RETICULADA CERCHAS  

ARCOS Y PÓRTICOS

MÉNSULAS O MARQUESINAS

TIPIFICACIÓN DE ARMADURAS Armaduras pasivas: Empleadas en el

hormigón armado. Resisten pasivamente las

cargas. -Armaduras activas: Empleadas en el

hormigón pretensado. Resisten activamente las

cargas

TIPOS DE ARMADURA MÁS USADOS La mayorí a de los tipos de armaduras

usadas en la estructuración de cubiertas, puentes, han sido llamadas así por el apellido o nombre de quien las diseñó por primera vez, por ejemplo, la armadura tipo Howe, fue patentada en 1840 por William Howe, la armadura Warren, fue patentada por los ingleses James Warren y Willboughby Monzoni en 1848.

ARMADURAS TÍPICAS PARA TECHO Armadura abanico Armadura compuesta Armadura fink conmpuesta abanico Armadura fink cmpuesta Armadura pratt-howe

Armadura PrattRepresenta la adaptación de las armaduras al uso más generalizado de un nuevo material de construcción de la época: el acero. A diferencia de una armadura Howe, las barras están inclinadas en sentido contrario, de manera que las diagonales están sometidas a tensión, mientras que las barras verticales están comprimidas. En esencia tiene una tipologí a y uso muy parecidos a la Warren. Para la armadura de cuerdas paralelas, la Pratt ofrece la ventaja de tener los miembros más largos del alma a tracción y los miembros verticales más cortos a compresión (menos efecto de pandeo). Se usan en techos de luces moderadas entre 18 y 30 metros. Si se requiere de mayor luz serí an más recomendables las armaduras de abanico o las armaduras Fink.

Armaduras FinkPara techos de pendientes mayores (más de 15º) la armadura Fink es muy usada, las Howe y Pratt también pueden usarse pero no son tan económicas, la armadura Fink ha sido utilizada para claros del orden de los 37m. Un hecho que la hace más económica es que la mayorí a de los miembros están en tensión, mientras que los sujetos a compresión son bastante corto, además es importante saber que la triangulación de una armadura se proyecta tomando en cuenta el espaciamiento de los largueros. Ya que usualmente es conveniente localizar los largueros sólo en los vértices de los triángulos, la triangulación principal puede subdividirse. La armadura Fink puede ser dividida en un gran número de triángulos y coincidir casi con cualquier espaciamiento de largueros.

Armadura HoweLa armadura Howe, patentada en 1840 aunque ya habí a sido usada con anterioridad, se utilizó mucho en el diseño de armaduras de madera. Está compuesta por montantes verticales entre el cordón superior e inferior. Las diagonales se unen en sus extremos donde coincide un montante con el cordón superior o inferior. Con esa disposición se lograba que los elementos verticales, que eran metálicos y más cortos estuviera tensionados, mientras que las diagonales más largas estaban comprimidas, lo cual era económico puesto que los elementos metálicos eran más caros y con la disposición Howe se minimizaba su longitud.

Las armaduras de dos aguas Howe son los tipos más comunes de armaduras de peralto medio, y tienen luces máximas de 27 ó 30m.

-ARMADURA DE CUBIERTA Armadura de dos aguas. La que forma dos vertientes para arrojar de cada lado del edificio las aguas

llovedizas lejos de sus muros. Armadura molinera. Aquélla cuyos pares cargan sobre las paredes en dirección perpendicular y sobre

ellos se ponen los ramajes, zarzos, cañas o tablas paralelas a las paredes y encima, las tablas con dirección opuesta.

Armadura de paripicadero. Lo mismo que la armadura molinera con la diferencia de que los pares se asientan sobre soleras y carreras con los cortes de picadero y embarbillado o patilla.

Armadura de pendolón. Armadura de dos aguas cuyos pares apoyándose oblicuamente con varios cortes de patilla, barbilla y despalmado en los extremos del tirante, elevan sus testas a sostener el pendolón con el corte despalmado y barbilla. Una armazón así dispuesta se llama forma y estas formas se hacen de uno o más pendolones y con dobles pares se colocan a distancias proporcionadas para cargar sobre ellas las vigas que han de sostener el entablado de la cubierta: se usan en los grandes vanos de los templos, teatros, etc.

Armadura de tijera. Aquélla cuyos pares se enlazan en su extremo superior a media madera cruzándose y se apoyan en el embarbillado o patilla sobre los estribos y tirantes con alguna distancia. Sobre los pares se colocan las viguetillas paralelas a las paredes y encima las tablas con dirección opuesta.

Armadura parilera. La que se compone de un madero llamado hilera que está en medio del edificio en la dirección de su longitud y de otros llamados pares que desde la parte superior de las paredes que hay en cada lado de la hilera van a juntarse con ésta formando ángulo.

Armadura quebrantada. La que se compone de dos armaduras, la una inclinada como las comunes y la otra, que es la superior, como echada por manera que parece una armadura por hilera cuyos pares se han roto.

Armadura rota. La de una techumbre que forma la ventana de una buhardilla.1

ARMADURAS TÍPICAS PARA PUENTES Armadura Pratt Armadura Baltimore Armadura pettit Armadura k Armadura Pratt +++

Armadura hiperestática Armadura vierendel Armaduras Warren

Armaduras WarrenEste tipo de armadura, en la forma utilizada para viguetas ligeras de alma abierta, se usan elementos de barras de acero redondas con múltiples dobleces. Para el caso de elemento principal de cubierta y entrepisos se utilizan perfiles clásicos L, C y hasta W. Cuando se utiliza en gran escala, la Warren ofrece la ventaja de que proporciona un máximo de espacio abierto libre para la inclusión de los elementos de servicio del edificio que deben pasar a través de las armaduras (ductos, tuberí as. Etc.)

El rasgo caracterí stico de este tipo de armadura es que forman una serie de triángulos isósceles (o equiláteros), de manera que todas las diagonales tienen la misma longitud. Tí picamente en una armadura de este tipo y con cargas aplicadas verticales en sus nudos superiores, las diagonales presentan alternativamente compresión y tensión.

Se pueden usas armaduras Warren para cubrir luces de hasta 90 metros y más.

Otra forma popular de armadura es el arreglo tridimensional conocido como armadura delta. í‰sta armadura deriva su nombre de la forma de su configuración, un triángulo equilátero que se asemeja a la letra griega delta (Δ). Donde no es posible el arriostramiento lateral, o no es deseado, en armaduras planas comunes, puede utilizarse la armadura delta, la cual ofrece resistencia tanto a cargas verticales como horizontales. La forma delta también se utiliza para columnas de celosí a.

Armadura de estructura triarticulada:

Cuando se necesita cubrir luces de más de 30m, debe tomarse en consideración el uso de la estructura triarticulada de acero, ya que pueden proporcionar soluciones más económicas, en comparación con el biarticulado y el empotrado. Este tipo de estructura tiene las siguientes ventajas:

Su análisis es más fácil, ya que es estáticamente determinado

Los asentamientos diferenciales de las cimentaciones deficientes no son de importancia capital como podrí an serlo para un arco hiperestático.

El montaje se simplifica, ya que las dos mitades de un arco pueden montarse por separado conectándolos posteriormente con el perno de la articulación central.

Armaduras tipo diente de sierraEstas armaduras pueden utilizarse cuando la separación entre columnas no es objetable y se desea una iluminación natural adecuada por medio de ventanales en construcciones anchas. Sus caras más inclinadas llevan los ventanales y están generalmente orientadas al norte para una iluminación difusa más pareja. Estructuralmente es una estructura aporticada muy eficiente y se usa mucho es fábricas textiles

ARMADURAS PARA LA FÁBRICA:

ARMADURAS LONGITUDINALES: BARRAS O REDONDOS

Las barras más utilizadas en la construcción oscilan entre los diámetros 6 y 20 mm por su forma lineal, ofrecen cierta dificultad al albañil para colocarlas en una ubicación precisa sobre el tendel, ya que este tiene que restregar las piezas sobre el mortero, descolocando involuntariamente los redondos. Por otra parte, su diámetro dificulta hacer juntas de grueso normal.

ARMADURAS SUPERFICIALES O TENDEL

Dado lo delgado que es el tendel, es preciso utilizar alambre o mallas para que tengan el suficiente recubrimiento de mortero. Ello lleva a la necesidad de prefabricar armaduras plásticas o superficiales para posibilitar su colocación.

ARMADURAS ESPACIALES

Las armaduras espaciales o tridimensionales, están diseñadas para aplicar en aquellas fábricas en que las piezas tengan amplios huecos verticales.

Las armaduras espaciales además de soportar las acciones de las armaduras tipo “cercha”, soportan momentos fuera del plano de la fábrica. Son adecuadas para armar frente a grandes solicitaciones, especialmente para empujes de terreno y para efectos de torsión

Se recomiendan las siguientes protecciones: acero sin tratamiento. En interiores sin

humedad galvanizados de zinc. En exteriores. capa Epoxi sobre Zinc. zonas en que

haya humedad. Armadura inoxidable. Medio muy

agresico (industrial)

LAS PROTECCIONES FRENTE A LA CORROSIÓN

podemos concluir que las armaduras, cerchas o celosías tienen una función muy importante en las aplicaciones de la ingeniería ya que mediante estas se solventan los problemas que pueden existir en construcciones de grandes luces o en maquinaria que se diseña para soportar cargas muy elevadas.

La carga que debe soportar la armadura debe estar aplicada sobre los nodos ya que estos trabajan a tracción y compresión lo que permite un aprovechamiento del material evitando los negativos efectos de la “flexión general” y su marcada deflexión.

las armaduras tridimensionales tienen miembros en una configuración en tres dimensiones .la armadura espacial más común es la de sección transversal triangular.

CONCLUSIONES

CENTRO POMPIDOU – RENZO PIANO Y RICHARD ROGERS

ARQUITECTURA SUSTENTABLE

Fue inaugurado el 31 de enero de 1977. Se trata, además, de un edificio que alberga una biblioteca con un aforo de 2.000 personas, abierta al público, un cine y un centro de diseño.

DESCRIPCION:

El Pompidou tiene un total de siete plantas situadas sobre el nivel del suelo. La planta es rectangular, siendo los lados más largos los correspondientes a la fachada de la plaza y la de servicio. En la última planta hay un famoso restaurante de comida de fusión. Tiene un patio situado en la esquina superior derecha (según se mira al edificio desde la plaza). EXTERIOR

INTERIOR

El edificio tiene en cada uno de los forjados trece huecos limitados por catorce vigas paralelas. Estas piezas son de un enorme tamaño y son prefabricadas, por lo que hubo que hacer un gran despliegue logístico para llevarlas al solar de construcción. Las vigas son visibles en las fachadas laterales (la norte y la sur).

Las vigas de diferentes plantas se unen entre sí con tensores. Los pilares del Pompidou son metálicos con sección redonda.

SISTEMA ESTRUCTURAL:

Hay una estructura inventada en este edificio conocida por el nombre de Gerberette:

Son unas piezas metálicas horizontales ancladas a los pilares por uno de los extremos a modo de voladizos. Tienen una sección curva y su función es sujetar las estructuras metálicas que sobresalen de las fachadas oeste y este.

Tienen 8 m de longitud y 10 toneladas de peso.

SISTEMA ESTRUCTURAL:

SISTEMA ESTRUCTURAL:

SISTEMA ESTRUCTURAL:

ARMADURA TIPO WAREN

EMPLEO DE VIGAS JOIST

LUCES SUGERIDAS PARA ARMADURAS METÁLICAS

WARREN 24-30 m E

SISTEMA ESTRUCTURAL:

Los viguetas (joist) de alma abierta son armaduras livianas, generalmente usados para entrepisos metálicos y cubiertas.

Fabricar secciones que puedan llenarse con agua.

PROTECCIÓN CONTRA INCENDIOS

TENSION Y COMPRENSION:

SISTEMA ESTRUCTURAL:

En las fachadas oeste y este hay “Cruces de San Andrés”, unos tensores cruzados perpendicularmente entre sí, e inclinados aproximadamente 45º respecto del suelo, colocados en cada cuadrado formado por las barras horizontales y verticales que hay en el exterior de estas fachadas.

INSTALACIONES:

En el centro de la fachada de servicio (la fachada este, la opuesta a la plaza) hay una torre con tres ascensores exteriores, y en la fachada de la plaza (la fachada oeste) hay una escalera exterior que cruza el edificio de izquierda a derecha (según se mira desde la plaza), que está dentro de un tubo transparente y está dividida por tramos. Es esta fachada la única que es mediática, es decir, que en ella se fijan carteles de gran tamaño con fines comerciales.

La escalera exterior de la fachada de la plaza tiene sus forjados inclinados pintados de rojo.

INSTALACIONES:

Las escaleras, que son mecánicas, están recubiertas por un tubo de sección circular transparente. Están divididas en varios tiros, y entre cada tramo hay una zona llana que comunica con una planta. Dentro del tubo hay muchos elementos tecnológicos para dificultar la percepción espacial.

ACRISTALADO

INSTALACIONES:

En la fachada este hay muchos tubos de servicio, cada uno con el color correspondiente a su función. La gran cantidad de barras estructurales y tubos crean “cinco capas de tecnología”.

Aunque la disposición de los tubos de esta fachada no guarda ningún orden aparente, se puede observar que los tubos azules están pareados, sin embargo llama la atención la existencia de elementos horizontales que sobresalen de la fachada frente a los verticales.

MATERIALES UTILIZADOS:

Excavación: 300 000 m³ Hormigón armado: 50 000 m³ Estructura metálica: 15 000 toneladas de acero Fachadas, superficies acristaladas: 11 000 m² Superficies opacas: 7 000 m²

Superficie del terreno: 2 hectáreas

Superficie del Centro: 103 305 m²

Superestructura: 7 niveles

Muros de contención, de hormigón armado, que alcanzan los 80 cm de espesor, y un forjado-losa de 40 cm de grueso, independizado del pavimento de la plaza peatonal superior mediante elementos de caucho que evitan la transmisión de ruidos al interior del local.

Los falsos techos, por ejemplo, accionados por motores eléctricos, tienen una capacidad de desplazamiento vertical de 10 m; con este sistema puede modificarse radicalmente la disposición del volumen interior en escasos minutos. Se utilizaron cortinas enrollables de acero para compartimentar el espacio entre ellos. Los paramentos verticales, a su vez, están resueltos en un curioso sistema de paneles acústicos, 180 en total, cada uno de ellos formado por tres prismas que, accionados por motores, pueden modificar sus ángulos hasta formar una superficie plana.

El aislamiento se completa mediante un sistema de falsos techos móviles y

dobles parámetros verticales, que separan

completamente el espacio interior de los sonidos y

vibraciones provenientes del exterior.