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Diseño de Estructuras Desmontables

Conceptos Iniciales sobre Cerchas y Pendolones

• Se menciona la posibilidad de usar una planta desmontable con cerchas, aunque no se recuerda el detalle exacto.

• Se discute cómo los pendolones comprimidos pueden afectar la altura y el pandeo en condiciones de mucha luz.

• Se plantea la opción de utilizar cerchas traccionadas o mixtas para mejorar el diseño estructural.

Alternativas de Diseño y Regización Transversal

• Se pregunta sobre las alternativas de diseño para registrar transversalmente, específicamente en relación a tensores.

• La regización transversal se refiere a apoyos que ayudan a estabilizar estructuras, como tensores o pórticos inclinados.

• Los tensores pueden ser ubicados en diferentes proyecciones para reducir movimiento transversal.

Dudas Teóricas sobre Estereoestructuras

• Se aborda la función de los voladizos en estereoestructuras, que ayudan a reducir momentos flectores.

• El funcionamiento implica que en un apoyo hay momento negativo, lo que genera compresión abajo y tracción arriba.

Comprensión del Esfuerzo en Estructuras

• Para observar fuerzas de compresión, es importante identificar dónde ocurren según el signo del momento (positivo o negativo).

• En un tramo o apoyo, los esfuerzos se distribuyen entre cordones superiores e inferiores dependiendo del momento.

Explicación del Corte en Estructuras

• El esfuerzo de corte aparece donde se encuentran compresión y tracción; esto afecta las diagonales dentro de la estructura.

• Las barras diagonales toman esfuerzos tanto de compresión como de tracción según su orientación.

Efecto de Corte en Estereoestructuras

Conceptos Básicos del Efecto de Corte

• Se discute el efecto de corte en estereoestructuras, mencionando que es un tema relevante en los cuestionarios sobre este tipo de estructuras.

• Se explica cómo las barras diagonales se consideran comprimidas bajo esfuerzo de corte máximo aplicado en el nudo, a pesar de que no pueden traccionar.

Distribución del Esfuerzo

• El esfuerzo de corte se genera entre compresión y tracción, siendo crucial para entender la distribución del mismo en las estructuras.

• Se menciona que el mayor esfuerzo de corte ocurre en los apoyos, como columnas, y se distribuye a través de las diagonales hacia el nudo.

Diseño Inicial del Estereoestructura

• El primer paso en el procedimiento del diseño es definir la cubierta; esto incluye determinar qué planta cubrir.

• Ejemplos prácticos incluyen plantas cuadradas (30x30 o 20x20), donde una sola placa puede ser utilizada o dividida para crear dos placas.

Detalles Estructurales

• La división de una planta rectangular (30x60) permite crear dos placas cuadradas (30x30), apoyadas sobre seis columnas.

• Se enfatiza la importancia de dibujar todos los módulos y su disposición respecto a las columnas y nudos para una mejor comprensión estructural.

Elementos Conectores

• La conexión entre la placa y la columna puede realizarse mediante vigas o capiteles, evitando así efectos indeseados como el punzonado.

• En el diseño se debe considerar cómo apoyar la placa: ya sea utilizando vigas lineales entre columnas o capiteles que soporten toda la placa.

Definición del Módulo

• Al diseñar la cubierta, es esencial definir cómo dividir la luz planteada y adoptar medidas adecuadas para cada módulo.

• La altura del módulo se determina considerando la luz del tramo; por ejemplo, un tramo de 30 m requiere calcular su altura dividiendo por 18.

Cálculo de la altura y luz del módulo

Definición de la altura del módulo

• La altura aproximada del módulo se establece en 1,67 m, calculada como luz de tramo sobre 18.

• Se debe definir una luz de módulo que esté entre 1,5 * h (2,5 m) y 2,5 * h (4,18 m).

Selección de la luz del módulo

• Es importante elegir una luz de módulo que permita colocar módulos enteros; por ejemplo, un módulo de 2,5 m permite colocar 12 módulos en un tramo de 30 m.

• Alternativamente, un módulo de 3 m también es viable ya que permite colocar números enteros dentro del rango definido.

Cálculo final y adopción del valor

• Al adoptar una luz de módulo (por ejemplo, 2,50 m), se calcula el H definitivo usando la fórmula: h = luz de módulo / raíz(2). Esto da como resultado un H definitivo de 1,77.

Análisis de cargas estructurales

Tipos de cargas a considerar

• Se identifican tres tipos principales: peso propio (20 kg/m²), sobrecarga (30 kg/m²) y carga por viento (60 kg/m²). Estas son consideradas para estructuras con cubierta liviana.

• Si se especifica una cubierta pesada (por ejemplo, 60 kg/m²), este peso se suma al peso propio para el análisis.

Estados de carga

• Se plantean cuatro estados posibles:

• Estado uno: solo peso propio.

• Estado dos: peso propio más sobrecarga.

• Estado tres: peso propio más viento positivo.

• Estado cuatro: peso propio con viento negativo (succión).

Procedimientos para dimensionar cubiertas

• Dependiendo si la placa está apoyada sobre vigas o capiteles, el procedimiento para dimensionar cambia significativamente. Esto debe definirse al inicio del diseño estructural.

Cálculo de Momentos y Reacciones en Estructuras

Introducción a la Carga en Placas

• Se discute el procedimiento para calcular la carga en una placa apoyada sobre vigas que descargan en columnas.

• La carga que toma cada módulo se calcula usando la fórmula: 0.65 times Q (carga del estado más cargado) por la luz del módulo diseñado.

Cálculo de Momentos y Reacciones

• Con la carga QM, se procede a calcular momentos y reacciones, considerando situaciones sencillas como estructuras cuadradas.

• Para plantas cuadradas, los momentos positivos se calculan con Q times L^2 / 8, donde L es la luz del tramo.

Consideraciones para Plantas Rectangulares

• En estructuras con dos losas continuas, se utilizan coeficientes diferentes para calcular momentos positivos y negativos.

• Los momentos negativos en el apoyo se calculan con Q times L^2AD / 8, utilizando las luces correspondientes.

Análisis de Reacciones

• Las reacciones se obtienen mediante Q times L / 2, considerando tramos aislados sin continuidad.

• Si hay una planta rectangular, cada momento y reacción debe ser calculado según su respectiva luz.

Estrategias para Cálculos Complejos

• Al tener diferentes luces, es necesario calcular todos los momentos y reacciones antes de determinar cuál usar para el cálculo de diagonales.

• Se selecciona el mayor momento entre los cuatro calculados para diseñar las barras del cordón superior e inferior, que soportan flexión.

Esfuerzos por Flexión

• El esfuerzo de compresión y tracción se determina según el signo del momento; esto afecta cómo trabajan las barras en función de su ubicación respecto al apoyo.

• Se utiliza el mayor momento obtenido para calcular esfuerzos, dividiendo por la altura adoptada del módulo.

Dimensionamiento de Barras Comprimidas y Traccionadas

Proceso de Dimensionamiento

• Se comienza con la altura total, restando el espesor para obtener el valor Z. La medición se realiza desde el centro de barra hasta el centro de barra.

• Se dimensionan las barras comprimidas considerando su ubicación (arriba o abajo) según el signo del momento. Se utiliza un tubo de acero y se calcula la superficie necesaria.

• Si no se dispone de tablas, los cálculos son teóricos. Se anotan datos como el radio de giro mínimo y el módulo resistente (WX).

Verificación del Pandeo

• Para verificar compresión con pandeo, se calcula un lambda que es la luz de pandeo sobre el radio de giro mínimo. Este último debe ser consultado en tablas específicas.

• La luz de pandeo se toma como 70% de la luz del módulo, considerando uno de los apoyos empotrados.

Coeficiente y Tensión Admisible

• Con el lambda calculado, se busca un coeficiente de pandeo en tablas para verificar que la tensión resultante sea menor a la tensión admisible del acero.

• El coeficiente obtenido es fundamental para calcular esfuerzos adicionales en las barras.

Comparación entre Barras Comprimidas y Traccionadas

• Las barras traccionadas deben tener la misma sección que las comprimidas. Sin embargo, al verificar tensiones, solo las barras comprimidas requieren considerar el coeficiente de pandeo.

Efectos Adicionales por Cargas Externas

• Si hay una cubierta pesada apoyada directamente sobre los tubos, estos experimentarán flexión además de compresión.

• En caso contrario, si la carga no apoya directamente sobre los tubos (por ejemplo, sobre perfiles), no generará flexión.

Flexocompresión: Análisis Detallado

Condiciones para Flexocompresión

• Para que exista flexocompresión o flexión compuesta, es necesario que la carga pesada esté apoyada directamente sobre los tubos del cordón superior.

Cálculo del Momento Generado

• Se debe calcular el momento generado por la carga utilizando Q por L cuadrado sobre 8. Aquí Q representa solo la carga de la cubierta.

Verificación Final

• Con este momento adicional se verifica tanto la compresión como cualquier esfuerzo adicional debido a flexión compuesta en las barras superiores.

Datos Necesarios para Verificaciones

• Es crucial contar con datos como superficie del tubo, radio de giro mínimo y módulo resistente para realizar verificaciones precisas en ambos casos: compresión y flexión compuesta.

Consideraciones Finales

Importancia del Contexto Estructural

• La verificación final depende mucho del contexto estructural; si no hay cargas pesadas indicadas, solo se consideran las barras comprimidas y traccionadas sin necesidad adicional.

Análisis de Esfuerzos en Estructuras

Dimensiones y Cortes Máximos

• Se discute la importancia de dimensionar las barras que componen el cordón superior e inferior de una estructura, enfatizando su papel en la resistencia estructural.

• Se menciona que las diagonales se consideran comprimidas bajo el esfuerzo de corte máximo aplicado en el nudo, lo cual es crucial para entender cómo se distribuyen las fuerzas en la estructura.

• El esfuerzo de corte máximo se determina a partir de las reacciones calculadas previamente, donde se identifica la mayor reacción como el corte máximo relevante para el análisis.

• Se explica que este esfuerzo de corte máximo se distribuye entre las cuatro diagonales que apoyan en el nudo, lo cual es fundamental para un diseño estructural eficiente.

• La representación gráfica del sistema ayuda a visualizar cómo estas fuerzas interactúan y se distribuyen dentro del marco estructural.