teoria de armaduras

7/17/2019 Teoria de Armaduras

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Estructuras Isostáticas

TIPOS DE ESTRUCTURAS

MUROS ESTRUCTURALES

Cuando este sistema se utiliza tiene dos elementos distintivos en la estructurageneral del edifcio:

Muros: Utilizados para dar estabilidad lateral, así como apoyo a los elementosque cubren el claro. eneralmente son elementos a compresi!n. "ueden sermonolíticos o entramados ensamblados de muc#as piezas.

$unque no se utilizan para transmisi!n de carga vertical se utilizan, a menudo,para dar estabilidad lateral.

Elementos para cubrir claros: %uncionan como pisos y tec#os. &entro deestos se encuentran una gran variedad de ensambles, desde simples tablerosde madera y viguetas #asta unidades de concreto pre colado o armaduras deacero.

SISTEMA DE POSTES Y VIAS

El uso de troncos y árboles en las culturas primitivas como elementos deconstrucci!n 'ue el origen de este sistema básico, la cual es t(cnicaconstructiva importantes del repertorio estructural.

)os dos elementos básicos son:

Poste: es un elemento que traba*a a compresi!n lineal y está su*eto aaplastamiento o pandeo, dependiendo de su esbeltez relativa.

Vi!a: básicamente es un elemento lineal su*eto a una carga transversal+ debegenerar resistencia interna a los es'uerzos cortantes y de e-i!n y resistirdee-i!n e-cesiva. )a estructura de vigas y postes requiere el uso de unsistema estructural secundario de relleno para producir las superfcies de losmuros, pisos y tec#os.

$lgunas variaciones de este sistema son:

• E-tensi!n de los e-tremos de las vigas

• u*eci!n rígida de vigas y postes

• u*eci!n rígida con e-tensi!n de los e-tremos de las vigas

• Ensanc#amiento de los e-tremos del poste

• /iga continua

MARCOS R"IDOS



Cuando los elementos de un marco lineal están su*etos rígidamente, es decir,cuando las *untas son capaces de trans'erir e-i!n entre los miembros, essistema asume un carácter particular. i todas las *untas son rígidas, esimposible cargar algunos de los miembros transversalmente sin provocar lae-i!n de los demás.

SISTEMAS PARA CU#RIR CLAROS PLA$OS

Consiste en producir el sistema en dos sentidos del claro, en vez de uno solo. Elmá-imo benefcio se deriva de una claro en dos direcciones si los claros soniguales. 0tro 'actor importante para incrementar el rendimiento es me*orar lacaracterística de la e-i!n de los elementos que cubren el claro.

SISTEMA DE ARMADURAS

Una estructura de elementos lineales conectados mediante *untas o nudos sepuede estabilizar de manera independiente por medio de tirantes o panelescon relleno rígido. "ara ser estables internamente o por si misma debe cumplir

con las siguientes condiciones:• Uso de *untas rígidas

• Estabilizar una estructura lineal: "or medio de arreglos de los miembrosen patrones rectangulares coplanares o tetraedros espaciales, a este sele llama celosía.

Cuando le elemento estructural producido es una unidad para claro plano ovoladizo en un plano, se llama armadura. Un elemento completo tiene otraclasifcaci!n: arco o torre de celosía.

SISTEMA DE ARCO% #&VEDA Y C'PULA:

El concepto básico del arco es tener una estructura para cubrir claros,mediante el uso de compresi!n interna solamente. El perfl del arco puede serderivado geom(tricamente de las condiciones de carga y soporte. "ara un arcode un solo claro que no está f*o en la 'orma d resistencia a momento, conapoyos en el mismo nivel y con una carga uni'ormemente distribuida sobretodo el claro, la 'orma resultante es la de una curva de segundo grado oparábola. )a 'orma básica es la curva conve-a #acia aba*o, si la carga esgravitacional.

ESTRUCTURAS A TE$SI&$

)a estructura de suspensi!n a tensi!n 'ue utilizada ampliamente por algunassociedades primitivas, mediante el uso de líneas cuerdas te*idas de fbras obamb1 des#ebrado. &esde el punto de vista estructural, el cable suspendido esel inverso del arco, tanto en 'orma como en 'uerza interna. )a parábola del arcoa compresi!n se *ala para producir el cable a tensi!n.

El acero es el principal material para este sistema y el cable es la 'orma l!gica.

ESTRUCTURAS DE SUPER(ICIES



on aquellas que consisten en superfcies e-tensas, delgadas y que 'uncionanpara resolver solo 'uerzas internas dentro de ellas. El muro que resiste lacompresi!n, que estabiliza el edifcio al resistir el cortante dentro de un plano yal cubrir claros como una viga, act1a como una estructura de superfcie. )ab!veda y la c1pula son e*emplos de este tipo.

)as estructuras de superfcie más puras son las que están sometidos a tensi!n.)as superfcies a compresi!n deben de ser más rígidas que las que soportantensi!n, debido a la posibilidad de pandeo.

SISTEMAS ESPECIALES

ESTRUCTURAS I$(LADAS: e utiliza inyecci!n o presi!n e aire como recursoestructural en una variedad de 'ormas.

ESTRUCTURAS LAMI$ARES: es un sistema para moldear superfcies de arcoo b!veda, utilizando una red de nervaduras perpendiculares que aparecencomo diagonales en planta.

C'PULAS EOD)SICAS: ideada para 'ormar superfcies #emis'(ricas, se basaen triangulaci!n es'(rica.

ESTRUCTURAS DE M*STIL: e-isten estructuras similares a los árboles, quetienen piernas 1nicas para apoyo vertical y que soportan una serie de ramas.2equiere bases muy estables, bien ancladas contra el e'ecto del volteoprovocado por 'uerzas #orizontales.

MATERIALES ESTRUCTURALES

CO$SIDERACIO$ES E$ERALES:

En el estudio o dise3o de estructuras, interesan las propiedades particulares delos materiales. Estas propiedades críticas se pueden dividir en propiedadesestructurales esenciales y propiedades generales.

"ropiedades estructurales esenciales:

• Resistencia: puede variar para los di'erentes tipos de 'uerzas, endi'erentes direcciones, en di'erentes edades o di'erentes valores detemperatura o contenido de #umedad.

• Resistencia a la +e,ormaci-n: grado de rigidez, elasticidad,ductilidad+ variaci!n con el tiempo, temperatura, etc.

• Dure.a: resistencia al corte de la superfcie, raspaduras, abrasi!n odesgaste.

• Resistencia a la ,ati!a: p(rdida de la resistencia con el tiempo+'ractura progresiva+ cambio de 'orma con el tiempo.

• Uni,ormi+a+ +e estructura ,/sica: vetas y nudos en la madera,agrietamiento del concreto, planos cortantes en la roca, e'ectos de lacristalizaci!n en los metales.



)as propie+a+es !enerales:

• (orma: natural, remoldada o reconstituida.

• Peso: como contribuyente a las cargas gravitacionales de la estructura.

• Resistencia al ,ue!o: combustibilidad, conductividad, punto de 'usi!n

y comportamiento general de altas temperaturas.

• Coe0ciente +e e1pansi-n t2rmica: relacionado con los cambiosdimensionales debidos a las variaciones de temperatura.

• Durabili+a+: resistencia al clima, pudrici!n, insectos y desgastes.

• Apariencia: natural o modifcada.

• Disponibili+a+ 3 uso4

)a elecci!n de materiales debe #acerse a menudo con base en variaspropiedades, tanto estructurales como generales. e tiene que categorizar las

diversas propiedades, seg1n su importancia.

MADERA:

)as limitaciones de 'orma y tama3o se #an ampliado mediante la laminaci!n ylos ad#esivos. )as t(cnicas especiales de su*eci!n #an #ec#o estructuras demayor tama3o mediante un me*or ensamble. )a combustibilidad, lapodredumbre y la in'estaci!n de insectos se pueden retardar con la utilizaci!nde impregnaciones químicas. El tratamiento con vapor o gas amoniacal puede#acer altamente e-ible a la madera, permiti(ndole asumir 'ormas plásticas.

ACERO:

El acero se usa en gran variedad de tipos y 'ormas en casi cualquier edifcio. Elacero es el material más versátil de los sistemas estructurales. 4ambi(n es elmás 'uerte, el más resistente al enve*ecimiento y el más confable en cuanto acalidad. El acero es un material completamente industrializado y está su*eto aestrec#o control de su composici!n y de los detalles de su moldeo y'abricaci!n. 4iene las cualidades adicionales deseables de no ser combustible,no pudrirse y ser estable dimensionalmente con el tiempo y los cambios detemperatura. )as desventa*as son su rápida absorci!n de calor y la perdida deresistencia 5cuando se e-pone al 'uego6, corrosi!n 5cuando se e-pone a la#umedad y al aire6.

CO$CRETO: )a palabra concreto se usa para describir una variedad de materiales quetienen un elemento en com1n: el uso de un agente aglutinante o aglomerantepara 'ormar una masa solida a partir de un agregado suelto inerte ordinario.)os tres ingredientes básicos del concreto ordinario son agua, agenteaglomerante 5cemento6 y agregado suelto 5arena y grava6.



El concreto ordinario tiene varios atributos, el principal es su ba*o costo generaly su resistencia a la #umedad, la o-idaci!n los insectos, el 'uego y losdesgastes. "uede tomar una gran variedad de 'ormas.

u principal desventa*a es la 'alta de resistencia al es'uerzo de tensi!n. &ebidoa su amorfsmo, su amoldado y acabado presentan, a menudo, los mayores

gastos en su uso. El pre colado de 'ábrica en 'ormas permanentes es unat(cnica com1n utilizada para superar ese problema.

ALUMI$IO:

e usa para una gran variedad de elementos estructurales, decorativos y'uncionales en la construcci!n de edifcios. )as principales venta*as son su pesoligero y su alta resistencia a la corrosi!n. Entre las desventa*as están susuavidad, su ba*a rigidez, sus grandes variaciones de dimensi!n por sue-pansi!n t(rmica, su ba*a resistencia al 'uego y su costo relativamente alto.

MAMPOSTER"A:

e usa para describir una variedad de de'ormaciones que constan deelementos separados entre sí por alg1n elemento aglutinante. )os elementospueden ser roca bruta o cortada, losetas o ladrillos cocidos de arcilla, ounidades de concreto. 4radicionalmente, el aglutinante es mortero de cemento7cal. El ensamble resultante es similar a una estructura de concreto y poseemuc#as propiedades.

&os importantes de la estructura de mampostería son la contracci!n delmortero y el agrietamiento por e-pansi!n t(rmica.

PL*STICOS:

)os elementos de plástico representan la mayor variedad de uso de laconstrucci!n de edifcios. $lgunos de los principales problemas con losplásticos son su 'alta de resistencia al 'uego, escasa rigidez, e-pansi!n t(rmicae inestabilidad química o 'ísica con el tiempo.

$lgunos de los usos importantes en la construcci!n son:

• ustituto del vidrio

• 2evestimiento

• $d#esivos

•

Elementos moldeados• Espumas

MATERIALES DIVERSOS:

VIDRIO: el vidrio ordinario posee considerable resistencia, paro tiene lascaracterísticas indeseables de ser 'rágil y de 'ácil 'ragmentaci!n por impacto.Un tratamiento especial puede aumentar su resistencia a las cargas y alimpacto, pero es costoso para usarlo en grandes cantidades. Es inconcebible el



uso de este material en construcciones de gran escala. in embargo, se usapara revestimientos, así como ventanearía transparente.

(I#RA DE VIDRIO: es una 'orma fbrosa, en la cual es capaz de acercarse a suresistencia ideal

#I#LIORA("A8$9)II ; &IE<0 &E E42UC4U2$=

$mbrose, >ames?

Editorial )imusa. 9oriega Editores

@(-ico, &% ABB

"p D7F

$ctas del "rimer Congreso 9acional de Gistoria de la Construcci!n, @adrid, AB7HA septiembre ABBF, eds. $. de las Casas, . Guerta, E. 2abasa, @adrid: I. >uan

de Gerrera, CEG0"U, ABBF.

"roceso constructivo, ornamento y estructura en las armaduras de par y nudillo

El presente estudio 'orma parte de un proyecto de investigaci!n más amplioque pretende analizar los sistemas constructivos utilizados en la e*ecuci!n dearmaduras de cubierta. 4ratamos de buscar antecedentes, en distintasculturas, de la tradici!n carpintera que nos lleven a desentra3ar la g(nesis deestos sistemas. Entendemos que el análisis del sistema constructivo y suevoluci!n permite establecer criterios ob*etivos, en contraposici!n a losestudios que puedan e'ectuarse tan s!lo a partir de la investigaci!n de losaspectos ornamentales de los elementos. )a construcci!n de armaduras,capaces de salvar luces de #asta A metros, requiere t(cnicas específcas,indisolublemente ligadas a las #erramientas 5#a7 c#as, sierras, cartabones,...6con las que el carpintero cuenta para e'ectuadas. Este con*unto de t(cnicas7#erramientas es propio de cada cultura.

C0@"024$@IE940 E42UC4U2$) ; "20CE0 &E C0942UCCIJ9

)as armaduras de par en #ilera tienen, por una parte, el problema deldeslizamiento de los pares y, por otra, el de la e-i!n a la que están sometidosestos elementos. )a introducci!n deK nudillo disminuye notablemente elmomento ector que solicita aK par, y traba*ando a compresi!n, solidariza los'aldones opuestos, me*orando el comportamiento 'rente a acciones#orizontales. $mbos esquemas estructurales necesitan la introducci!n detirantes que impidan la trasmisi!n a los muros de una acci!n #orizontal, la cualobligaría a un mayor grueso de estos. El con*unto de pares y nudillo es unaunidad estable en su plano.



in embargo, durante el proceso de monta*e, se #ace necesario alg1n tipo dearrostramiento que impida el vuelco en un plano perpendicular, vuelco quedebía ser.

)a estabilizaci!n durante eK monta*e se podría conseguir, bien utilizandoarrostramientos provisionales entre los pares, o bien mediante el ancla*e de la

#ilera en el muro testero y la continuidad de (sta a lo largo de toda la nave. Elresultado una vez terminada la cubierta es totalmente estable. &an 'e de ellolos innumerables e*emplos de armaduras que, sin ning1n tipo de lacería,perduran #asta nuestros días. iendo así, nos preguntamos qu( inter(s puedetener la comple*idad que representa e*ecutar entramados de laceríaapeinazada, con piezas de madera estudiadamente ensambladas. En nuestrosdías, ni siquiera en la producci!n de determinados arquitectos, se *ustifca crearuna comple*idad estructural sin una necesidad ob*etiva. )a mentalidad de lossiglos LI/ al L/III no difere muc#o, en este aspecto, de la de nuestra (poca."or ello, planteamos la #ip!tesis de que esta comple*idad obedezca, por unaparte, al sistema de 'abricaci!n de los pa3os y por otra, a la necesidad de dotar

de estabilidad a la construcci!n desde el comienzo de su monta*e.)os elementos de un almizate y su cometido estructural.

/eamos c!mo está construido un pa3o entrelazado con ruedas de lacería.0bservamos para ello los almizates de las fguras A, H ;M. El elementoestructural más importante es indudablemente el nudillo, el cual, comprimidopor la e-i!n de los pares, solidariza los 'aldones opuestos. )os nudillos seencuentran unidos entre sí mediante los peinazos, piezas de madera delongitud e-actamente igual a la distancia entre nudillos anc#o de la calle,dotadas de unas espigas que se introducen #asta media madera, en un #uecopracticado al e'ecto en el nudillo. )os peinazos #acen colaborar al con*unto de

nudillos apeinazados en la absorci!n de la e-i!n en el plano #orizontal quellega al nudillo e-tremo por eK apoyo de las manguetas. En cada uni!n entrepeinazo y nudillo se ubica una pieza prismática de base triangular frmementeclavada a ambos elementos. )a confguraci!n obtenida una vez ensambladosuna serie de nudillos y peinazos, produce un emparrillado con un alto grado deinde'ormabilidad. )os tau*eles 5#a libas, aspillas,...6, situados en el planoin'erior del almizate y clavados simultáneamente sobre nudillos y peinazos,proporcionan adicionaK estabilidad al con*unto. )as piezas de relleno5almendrillas, candile*os,...6, a1n sin cometido estructural aparente, colaboranen la consecuci!n de un elemento estructural continuo: el almizate. )a cubiertaterminada incluye la tablaz!n, sobre la que se sit1an las te*as. Este elemento,

que se coloca una vez terminada y montada la armadura, es el que, en las mássimples cubiertas de par y nudillo, se encarga de estabilizar los con*untos depares7nudillo 5impidiendo que se remen6, y es el que, en las naves dondeaparecen zonas apeinazadas, une los con*untos sueltos con las zonas de 'ald!ny almizate apeinazadas.

El proceso de monta*e



)a e*ecuci!n de la lacería, salvo en las armaduras atau*eradas, requiere unaserie de operaciones cuya difcultad de elaboraci!n, una vez terminada ycolocada la armadura de cubierta, puede intuir cualquiera que est(medianamente 'amiliarizado con traba*os de carpintería. in embargo, resultauna operaci!n relativamente sencilla ir colocando sobre el suelo o sobre unamesa de traba*o, los pares o nudillos, en el caso del pa3o de almizate una vezlabrados con los reba*es necesarios para introducir los tau*eles y con lasranuras correspondientes+ intercalar los peinazos+ f*ar los prismas triangulares+y a3adir las piezas de relleno.

)a construcci!n en suelo de la armadura obliga a que cada pa3o terminadorespete una serie de condicionantes: por una parte, los derivados de lanecesaria inde'ormabilidad para las operaciones de izado y puesta en suposici!n defnitiva, y por otra, los derivados de su posterior cone-i!n al restode los elementos. Como repuesta a este 1ltimo condicionante, aparecería laduplicaci!n de las limas 5limas moamares6, en el caso de armaduras de más dedos pa3os.

Gemos visto que por la con*unci!n de una necesidad ornamental la lacería yotra constructiva la e*ecuci!n en suelo, surge una de tipo estructural: lainde'ormabilidad. Imaginamos que simultáneamente surgiría la idea de utilizaresta necesaria inde'ormabilidad para simplifcar el proceso de monta*e. )a#ip!tesis de traba*o que planteamos es que el carpintero debía e'ectuar enprimer lugar aquellas zonas de la cubierta que contienen motivosornamentales. )a defnici!n del lazo conlleva una serie de decisiones quea'ectan a toda la armadura: anc#os de cuerda y calle, cartab!n de armadura...

9o podemos olvidar situamos en el conte-to de los conocimientos quemane*aba el carpintero, y por tanto debemos tener en cuenta el #ec#o de que

estas armaduras se e*ecutaban sin el au-ilio de una documentaci!n gráfcaprevia. Esta ausencia de planos es la que obligaría a e*ecutar en primer lugarlos pa3os de almizate y los 'aldones con lacería.

)a zona de almizate con lacería terminada se elevaría #asta situarse sobre unaplata'orma au-iliar a la cota e-acta defnitiva. )a determinaci!n de esta cotasería bien sencilla, pues no olvidemos que el carpintero, para la construcci!ndel almizate, #a tenido que defnir el ángulo de corte del nudillo en suencuentro con la al'arda y la longitud e inclinaci!n del par. )os pa3os quecontienen a las al'ardas, rigidizados, como #emos dic#o, por medio de lalacería apeinazada, se izarían de modo que, colocando la barbilla en el estriboy girándolos, se encontrarían con el almizate. )a uni!n par7nudillo se e'ectuaría

sin problemas, gracias a la coordinaci!n dimensional a la que el carpintero seobliga para mantener el trazado decorativo. )a zona de cubierta así terminadaes altamente estable, permitiendo continuar el proceso de colocaci!n decon*untos de pares y nudillos, sin necesidad de arrostramientos e-ternos.

029$@E940, C0942UCCIJ9 ; E42UC4U2$

0bservamos que en muc#os e*emplos 5Iglesia de las $ngustias e Iglesia de an%rancisco, en nuestro caso6, aparecen pa3os apeinazada de lacería en los



e-tremos y en la zona central de las naves. $quí se con*ugan simultáneamenteelementos 'ormales, constructivos y estructurales. &esde un punto de vista'ormal, Nqu( sitios pueden ser más adecuados para situar el ornamento que'rente a la puerta lateral la más utilizada y en ambos e-tremos de la naveO

Constructivamente, tiene bastante sentido comenzar estabilizando un e-tremo,

continuar con pares y nudillos sueltos, unidos por la #ilera a la zonaestabilizada, y cuando la distancia empieza a ser importante, colocar unanueva zona inde'ormable en la secci!n central de la nave. Estructuralmente,vemos claramente plasmados criterios que #oy usamos para situar los p!rticosde atado en nuestras estructuras: en los e-tremos de un edifcio y en p!rticosintermedios para longitudes importantes. "or otra parte, #ay un aspecto de lacon*unci!n entre ornamento y estructura en los pa3os de lacería que queremosdestacar. En una armadura apeinazada, el aspecto e-terno lo proporcionansimultáneamente cuatro tipos de elementos: los elementos propiamenteestructurales 7pares, nudillos, peinazos, los elementos que mezclándose conlos anteriores con'orman el trazado de la lacería tau*eles, los prismas

triangulares y las piezas de relleno.Estas 1ltimas, a nuestro entender, tienen una importante misi!n: se encargande ocultar aquellas zonas estructurales cuya visi!n entorpecería la aparienciade continuidad del trazado del lazo.

En defnitiva, el carpintero, aun siendo consciente de la importancia de laestructura que #a conseguido e*ecutar, opta por primar el aspecto 'ormal ypretende de*amos con el interrogante del comportamiento estructural, lo cualaumenta si cabe el inter(s de estas bellas armaduras.

PIP)I02$%Q$

9uere, E. 5AB6, )a carpintería de lo blanco, lectura dibu*ada del manuscritode )!pez de $renas. @inisterio de Cultura. @adrid. Rocconi, @. 5ABSH6,T4ecnic#e costruttive nell arc#itettura "alladiana, en Pollettino del centrointernazionale di studi di arc#itettura $ndrea "alladio, n LI/, "g HSA7 HBA./icenza.

904$

l. En el pr!logo de E. 9uere a la edici!n 'acsimil de El lazo en el estilo @ude*ar5A. aliay6, encontramos una interesante apro-imaci!n a la autoría cristiana omusulmana de este tipo de estructuras.

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