Ing. Mecánica UNEFA: Unidad 4: Análisis de Armaduras Rígidas

Armadura.

Es uno de los tipos principales de estructuras ingenieriles. Esta proporciona una solución tanto práctica como económica para muchas situaciones ingenieriles, en especial para el diseño de puentes y edificios.

Las armaduras están diseñadas para soportar cargas y por lo general son estructuras estacionarias que están totalmente restringidas. Estas consiste especialmente de elementos rectos que están conectados en nudos localizados en los extremos de cada elemento, debido a esto, ningún elemento continúa más allá de un nudo. Por tanto, los elementos de una armadura son elementos sometidos a la acción de dos fuerzas, esto es, elementos sobre las cuales actúan dos fuerzas iguales y opuestas que están dirigidas a lo largo del elemento.

Análisis de una Armadura por el Método de los Nodos.

Por el método de los nodos se pueden determinar las fuerzas en los distintos elementos de una armadura simple. Primero, se obtienen las reacciones en los apoyos considerando a todas las armaduras como un cuerpo libre. Después, se dibuja el diagrama de cuerpo libre para cada perno, mostrando la fuerza ejercida sobre el mismo por los elementos a los apoyos que este conecta.

Como los elementos que constituye a la armadura son elementos rectos sometidos a la acción de dos fuerzas, la fuerza ejercida por un elemento sobre el perno está dirigida a lo largo de dicho elemento importante, únicamente se desconoce su magnitud.

En el caso de una armadura simple, siempre se puede dibujar los diagramas de cuerpo libre de los pernos en un orden tal que únicamente se incluye dos incógnitas en cada diagrama. Esta fuerza se obtiene a partir de las dos ecuaciones de equilibrio correspondientes o si solo están involucradas tres fuerzas a partir del triangulo de fuerzas correspondientes.

Si la fuerza ejercida por un elemento sobre un perno está dirigida hacia el perno, dicho elemento esta en compresión; si la fuerza ejercida por un elemento sobre un perno está dirigida hacia fuera del perno, dicho elemento esta en tensión. Algunas veces se simplifica el análisis de una armadura y primero se identifica los números que se encuentra bajos condiciones especiales de cargas. El método de los nudos también se extiende para el análisis y armaduras especiales o tridimensionales.

Análisis de una Armadura por el Método de Secciones.

El método de secciones se prefiere al método de los nudos cuando únicamente se desea terminar la fuerza en un solo elemento (o en muy pocos elementos).

El método de los nudos es más eficiente cuando se debe determinar las fuerzas en todos los elementos de una armadura.

Diagrama de Maxwell.

Método que permite determinar la magnitud y la naturaleza de los esfuerzos en las barras de una cercha.

Marco.

Están diseñados para soportar cargas, se usan también como estructura estacionaria que están totalmente restringida. Sin embargo, como en el caso de las grúas, los marcos siempre contienen por lo menos un elemento sometido a la acción de varias fuerzas, esto es, un elemento sobre el cual actúan tres o más fuerzas en general, no están dirigidas a lo largo del elemento.

Análisis de un Marco.

Para analizar un marco, primero se considera el marco completo como un cuerpo libre y se escribe tres ecuaciones de equilibrio. Si el marco permanece rígido cuando se separa de sus apoyos las reacciones involucran únicamente tres incógnitas y pueden determinarse a partir de dichas ecuaciones de equilibrio. Por otra parte, si el marco deja de ser rígido cuando se separa de sus apoyos, las reacciones involucran más de tres incógnitas y no pueden determinarse todas las incógnitas a partir de las ecuaciones de equilibrio para el marco completo.

Maquinas.

Están diseñadas para trasmitir y modificar fuerzas, son estructuras que contienen partes en movimiento. La maquina, al igual que los marcos siempre contienen por los menos un elemento sometido a la acción de varias fuerzas.

Análisis de una Maquina.

Para analizar una maquina, esta se desensambla y, siguiendo el mismo procedimiento empleado para un marco, se dibuja el diagrama de cuerpo libre de cada uno de los elementos sometidos a la acción de varias fuerzas. Las ecuaciones de equilibrio Correspondientes proporcionan las fuerzas de salida ejercida por la maquina en termino de las de entrada que se le aplican así como las fuerzas internas en cada una de las conexiones.

Tipos de Armadura